地下建筑结构设计计算理论(设计)

第三章地下建筑结构设计计算理论（设计）主讲：孟杏微本章重点、难点：1、掌握郎肯土压力理论；2、理解库伦土压力理论；3、掌握非圆形隧道等代元法。2010-05-28问题1：土压力的类型？问题2：静止土压力计算？问题3：朗肯主动、被动土压力理论？问题4：库伦土压力理论？问题5：特殊条件下朗肯土压力的计算（超载和水）？§3.1土压力计算理论2010-05-28§3.1土压力计算理论特殊情况下的土压力考虑地下水时水土压力计算？地下水位以下土的重度应取浮重度，并认为地下水对挡土墙产生静水压力，因此作用在墙背上总的侧压力为土压力和水压力之和。2010-05-28§3.2岩石力学计算理论问题1：围岩的概念？问题2：初始应力场和二次应力？问题3：围岩压力的概念？问题4：圆形洞室围岩线弹性和弹塑性应力分析？问题5：塑性区半径和松动区半径？2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（一）围岩的概念及其应力状态

围岩:将开挖后隧道周围发生应力重新分布的岩体称为围岩.

初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖洞室前岩体中存在的地应力场。

二次应力（次生应力）：围岩中重新分布的应力。2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（二）围岩压力的基本概念

围岩压力:作用在支护结构上的作用力.洞室开挖之前，地层中的岩体处于复杂的原始应力平衡状态。洞室开挖之后，应力重新分布，从而使围岩产生变形。如在围岩发生变形时及时进行衬砌或围护，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌结构就要产生压力，即所谓的围岩压力。2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类围岩压力就其表现形式可分为如下四类：

变形压力

松动压力

膨胀压力

冲击压力2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

变形压力：由于围岩变形受到支护的抗力而产生的。按其成因分成三种：

弹性变形压力

塑性变形压力

流变压力

2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

松动压力：由于开挖而松动或塌落的岩体，以重力形式直接作用在支护上的压力：

(1)隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹(图a)，可视为变形阶段；(2)顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动(图b)，可视为松动阶段；2010-05-28(3)顶板岩体视其强度的不同而逐步塌落(图c)，可视为塌落阶段；(4)顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形(图d)，可视为成拱阶段。§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

2010-05-28(c)(d)(a)(b)松动压力的形成2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

因塌方形成的自然平衡拱2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

膨胀压力：由于围岩膨胀崩解而引起的压力。其大小取决于膨胀性粘土矿物的含量和地下水的情况。2010-05-28§3.2岩石力学计算理论（三）围岩压力分类

冲击压力：冲击压力是围岩中积累的大量弹性变形能，受开挖的扰动，这些能量突然释放所产生的巨大压力。

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