第四章+2-3地下工程-应力变形破坏.ppt

1、第四章地下工程，4.2围岩应力分布，4.2自然应力围岩中围岩再分布应力弹性状态-围岩范围-自然应力比下塑性变形圈再分布应力，围岩应力可分为：开挖前自然应力开挖后的再分布应力，开挖后再分布应力衬砌后的调整应力，第二节地下建筑物围岩应力分布，第一节，岩体中的自然应力，开挖前应力为初始应力。结构应力强的地区：岩土工程勘察第三章地下建筑工程勘察，应力重分布范围内的岩体称为围岩。开挖室内的应力平衡被打破，围岩松动并位移至孔内，引起一定范围的内应力调整，改变了自然应力的大小、方向和性质，达到新的平衡。地下建筑的稳定性主要取决于围岩的稳定性。(1)圆形洞室围岩中一点的再分布应力，(考虑平面问题)，r-径向应

2、力-周向应力r-剪应力-极角r-极距R0 -孔径，1。开挖后围岩保持弹性状态的再分布应力，4-1)。圆形洞室围岩再分布应力计算示意图。第三章岩土工程勘察地下建筑工程勘察、4-2)。围岩损伤从洞壁向内(深)发展。应力重分布特征：环向应力增大或减小，出现拉应力；径向应力趋于零。孔周围的应力差最大(拉伸应力集中)。拉伸应力出现在洞穴的顶部和底部。隧道围岩中 均为压应力，拉应力出现在隧道侧壁，较高的压应力集中出现在隧道顶部和底部。对于不同的值，隧道壁的应力状态是不同的。正方形的四个角有最大的应力集中。矩形角、短边中点应力增加；圆形洞室是最有利的，椭圆-长轴两端的应力集中(压力)容易引起挤压破坏，而短轴

3、两端容易发生拉伸破坏。将应力集中系数引入其他孔形，开挖后孔壁处应力集中最大。当洞壁应力超过岩体屈服极限时，洞壁围岩由弹性变为塑性，r随半径r的增大而逐渐增大，洞壁应力状态由单向变为双向，在一定距离处围岩由塑性变为弹性，最终形成塑性环和弹性环。2.开挖后出现塑性变形区的再分布应力，在围岩中形成所谓的塑性松动区。洞室围岩出现非弹性变形区后，应力重新分布，塑性区应力释放并明显减小。最大应力集中从洞壁移动到塑性环和弹性环的交界处。弹性区的应力明显增加，区外的应力是自然的。即，R0处的r值从pi(支撑反作用力)增加到0(弹性环外)； 从突然增大到2 0(在塑性环外)，然后减小到0(弹性环的边界)。当洞壁

4、支护为时，塑性环上的再分布应力为：这组公式表明，塑性-弹性界面上的应力取决于自然应力0和岩体强度c，与支护力无关。也就是说，支撑力不能改变界面上的应力，只能控制塑料松动圈的半径R1。根据前一组公式，塑性环中的应力与岩体的自然应力无关，而取决于环中岩体的支承力pi和强度c和。塑性-弹性连接(r=R1):第4章地下工程第1节概述第2节围岩应力分布第3节围岩变形和破坏第4节围岩分类第5节概述破坏模式-围岩的变形和失稳受岩体结构控制，大致可分为：脆性断裂：整体结构或块状结构-岩爆块体运动：块状结构岩体的弯曲和断裂破坏：层状结构，特别是夹层软弱的夹层岩体的松动和释放：断裂结构岩体的塑性变形和剪切破坏：松

5、散结构或断裂结构，第3节围岩变形和破坏，1节块体滑移，2节拱冒落，3节滑移，4节坍塌，破坏模式：高应力区岩爆开挖使应力高度集中和突然破坏。脆性开裂-拉应力集中，1/3，顶板拉应力大，容易形成塌方。块体滑移结构面切割形成不稳定块体，滑出。由结构平面属性控制。第三节围岩的变形和破坏，通常是软硬互层岩石。破坏形式结构面层理面，其他弱结构面，水平岩层顶部破碎塌陷，形成三角形塌陷区。倾斜岩层一边弯曲坍塌，另一边是块体滑移。垂直岩体洞顶被拉塌；侧壁使内鼓弯曲，发展危及洞穴的顶部。2、层状岩体围岩，拉裂，断裂坍塌，弯鼓。断层、褶皱和岩脉散布着挤压、风化、挤压和次生泥石流。坍塌、滑动、损坏的程度取决于破碎的程度和泥浆的数量。失败表格-3。碎裂岩体围岩：碎裂岩体坍塌、拱形崩落、局部坍塌引起的偏压、侧向隆起、底部隆起、强结构破碎、强风化岩体或新堆积土体示意图。破坏形式拱冒、局部坍塌、塑性挤压、滑动，4、松散岩体围岩：变形和松散岩体破坏形式，井西煤矿巷道底鼓示意图，a底鼓；B-边墙突出和底墙突出，底墙突出，1944年3月，1944年6月，围岩直径减小示意图，断层破碎带岩爆示意图，岩爆示意图，下游墙圆形岩爆坑，剪切破裂面，下游墙岩爆弯曲破裂现象，破裂面呈阶梯状和弧形，锦屏二级电站岩爆特征，岩堆蠕变引起的偏压及处理措施， 沿软弱岩层滑动会引起偏压和衬砌形式、隧道偏压、运营主题：地下