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文档简介
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
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