隧道围岩应力与变形重点分析.ppt

* * 隧道围岩应力与变形 一 圆形隧洞围岩应力 圆形隧洞围岩变形 三 隧道围岩应力变形分析 的数值方法 一 圆形隧洞围岩应力 1 二向等压下圆形隧洞围岩弹性应力 得： 讨 论： 1 由于 所以 2 在弹性、无支护情况下，围岩中应力与材料性质无关； 3 在弹性、无支护情况下，圆形洞壁的应力与洞室大小无关； 4 定义应力集中系数k为围岩与原岩中的最大主应力之比。在这里 2 二向不等压下圆形隧洞围岩弹性应力 得反对称情况下围岩中应力： ，即洞壁切向应力 叠加上对称情况下围岩中应力得总应力 当切向应力 ，洞壁出现拉应力。 此时两侧帮出现拉应力 此时顶底板出现拉应力 所以洞璧不出现切向拉应力的条件为： 二向不等压下围岩应力分布 应力集中系数分布图 应力集中系数 3 其它形状隧洞围岩的弹性应力 圆形、椭圆形隧洞的应力集中系数最大值在顶底部，而正方形、矩形隧洞的最大值在四个角，圆形隧洞k的最大值为3，椭圆形达4，而矩形隧洞的尖角处从理论上可达无穷大，实际没有那么尖，也能达6~8。 应力集中系数决定于隧洞形状，与隧洞大小无关。应力影响范围正比于隧洞的大小，而与隧洞形状关系不大。当围岩是同一种岩石时，又只处于弹性变形状态，围岩应力分布与弹性模量无关，即与岩体性质无关。 讨论：围岩破坏的两种情况：一是拉破坏； 二是压剪破坏。 （1）在无支护情况下，当 出现压剪破坏。 （2）当满足下式 出现拉破坏。 塑性区围岩应力状态图（Talober J. Kastner H.） 1、2——塑性区； 3、4——弹性区 1——松动区；2、3——承载区；4——原岩应力区 4 二向等压下围岩弹塑性应力分析 满足莫尔—库仑准则 其中： 得塑性区应力分布 得弹性区应力分布 可见，Rp与R0成正比，与p0同时增加，C、φ 越小，Rp越大。即破坏区半径与隧洞大小成正比，与围岩强度成反比，围岩强度越大，破坏区越小。 得塑性圈半径 若施加支护反力为 p 得塑性区应力分布