《隧道与地下工程》-刘远明第4章 围岩压力理论与计算

第4章围岩压力理论与计算1.什么是围岩压力？答：把由于开挖而引起的围岩或支护结构上的力学效应称为广义的围岩压力。将围岩作用于支护结构上的压力称为狭义的围岩压力。2.围岩压力可分为哪些类型？答：围岩压力分成松动压力、变形压力、冲击压力和膨胀压力四类。1）松动压力：由于开挖面松动或塌落的岩体以重力形式直接作用在支护上的压力。2）变形压力：由围岩变形受到支护的抑制产生，包括弹性变形压力、塑性变形压力、流变压力。3）冲击压力：在围岩中积累了大量的弹性变性能以后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量突然释放所产生的巨大压力。4）膨胀压力：当岩体具有吸水、应力解除等膨胀性特征时，由于围岩膨胀所引起的压力。3.如何计算松动压力？答：1）按公路隧道设计规范、铁路隧道设计规范推荐的公式法，计算深埋隧道、浅埋隧道的松动压力。2）按普氏理论计算。3）按太沙基公式计算。4.判断隧道围岩进入塑性变形阶段依据有哪些？答：一般采用摩尔——库仑条件作为塑性判据，亦称屈服准则或屈服条件。5.如何描述隧道围岩塑性区的应力？答：轴对称条件下(=1)，围岩塑性区的应力如下所示：围岩塑性区内的应力值与初始应力状态无关，仅与围岩的物理力学性质、开挖半径及支护提供的阻力Pa有关。6.怎样利用卡柯公式计算松动压力？答：采用卡柯公式确定塑性围岩体松动压力的步骤如下:1)根据围岩实验资料、洞室埋深及断面尺寸(跨度及高度)等，确定围岩内聚力c、内摩擦角和容重γ，以及洞室埋深H和断面半径γ0等；2)考虑场地条件(工程地质及水文地质条件)及施工条件等各种因素，按照以上方法原则，对岩体内聚力c及内摩擦角进行适当折减；3)通过实测或估算确定岩体中初始地应力σz值；4)求得值，并且用及查得k1及k2值；5)由公式计算松动压力。第5章喷锚支护理论与计算1.什么是锚喷支护？锚喷支护的设计原则是什么？答：（1）喷锚支护是指喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等单一或经某种组合而形成的支护结构形式，可以根据不同的围岩稳定状况，采用其中的一种或几种的组合形式。锚喷支护的设计原则：（a）采取各种措施，确保围岩不出现有害松动；（b）使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力；（c）保证喷锚支护与围岩形成共同体；（d）选择合理的支护类型与参数并充分发挥其作用。（e）采取正确的施工方法（f）依据现场监测数据指导施工2.锚喷支护的特点、组成及力学机理是什么？答：（1）喷锚支护能充分发挥围岩的自承能力和支护材料的承载能力，具有技术先进、经济合理、质量可靠、适用范围广等一系列显著优点。具有支护及时性，柔性、围岩与支护的密贴性，封闭性，施工的灵活性等特点。（2）由喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等单一或几种组成。（3）锚杆支护作用力学机理：（a）悬吊作用；（b）减跨作用；（c）组合梁作用；（d）挤压加固作用。喷射混凝土支护作用力学机理（a）加固围岩、提高围岩的强度；（b）改善围岩的应力状态；（c）载荷转移作用；（d）填平补强围岩。3.如何确定喷锚支护锚杆的间距？答：锚杆横向间距e、纵向间距i保持锚杆有一定实际的加固区厚度，并防止锚杆间的围岩发生塌落。锚杆横向间距e、纵向间距i应满足下列要求：≤，≤，式中为隧道开挖半径，为锚杆内端处半径。该条件能保持锚杆有一定实际的加固区厚度，并防止锚杆间的围岩发生塌落4.