地下建筑结构-第三讲.ppt

第三讲 地下工程的两种计算理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （一）经典土压力理论 （二）考虑地下水时水土压力计算 （二）考虑地下水时水土压力计算 2.3 岩土体压力的计算 2.3 岩土体压力的计算 2.3 岩土体压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 浅埋结构垂直围岩压力的计算 深埋结构垂直围岩压力的计算 深埋结构垂直围岩压力的计算 深埋结构垂直围岩压力的计算 水平围岩压力的计算 底部围岩压力的计算 第3章 弹性地基梁理论 底部围岩压力：在某些松软岩层中构筑地下建筑物，由于在衬砌侧墙底部轴向压力作用下，或某些岩层，如黏性土层及石膏等遇水膨胀，都有可能使洞室底部产生隆起现象。这种由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力，叫做底部围岩压力。 弹性地基梁：是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。如铁路枕木，钢筋混凝土条形基础梁等。 弹性地基梁与普通梁的区别： 1、弹性地基梁----无限次超静定； 普通梁----有限次超静定： 2、弹性地基梁----要考虑地基变形； 普通梁----不要考虑地基变形： 弹性地基梁计算模型 1、温克尔地基模型（也称弹簧模型） （2）表达式： （1）假设：地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。 弹性地基梁计算模型 1、温克尔地基模型（也称弹簧模型） （3）优缺点 优点： 1）参数少，便于应用； 2）计算地基梁是，可以考虑梁本身的实际弹性变形。 缺点： 1）没有考虑地基中的剪应力； 2）没有考虑地基连续性。 弹性地基梁计算模型 2、半无限体弹性地基模型 （1）基本假设：地基是均质、连续、弹性的半无限体。 弹性地基梁计算模型 2、半无限体弹性地基模型 （2）优缺点 优点： 1）考虑地基的联系整体性； 2）弹性力学的古典问题（数学解析解）。 缺点： 1）弹性假设-----------实际上土是塑性体； 2）均质假设-----------土层是非均质，各向异性的。 3）半无限体假设-----不能反映地基的分层特点。 * * 1 荷载-结构法（实用阶段：朗肯、库伦土压力） 2 地层-结构法（理论阶段：有限元法），发展趋势 1 静止土压力 1 库伦土压力理论 （1） 基本假定P13 1 库伦土压力理论 （2） 计算推导过程 1 库伦土压力理论 （3） 粘性土中等效内摩擦角 （a）经验：c每增加10kPa，内摩擦角可提高3~7度，平均5度。 1 库伦土压力理论 （3） 粘性土中等效内摩擦角 （b）抗剪强度相等： 1 库伦土压力理论 （3） 粘性土中等效内摩擦角 （c）朗肯土压力相等： 缺点 ：低墙保守，高墙危险 1 库伦土压力理论 （4） 粘性土库伦主动土压力公式 2 朗肯土压力理论 （1） 基本假定P17 2 朗肯土压力理论 1 水土分算和水土合算 （1） 水土分算：砂性土和粉土（2） 水土合算：粘性土 2 土的抗剪强度试验方法与指标问题 （1）直剪仪慢剪—三轴仪固结排水剪（CD）（2）直剪仪固结快剪—三轴仪固结不排水剪（CU）（3）直剪仪不固结快剪—三轴仪不固结不排水剪（UU） 2.3.2 围岩压力的计算 围岩压力： 位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。 围岩压力的种类 浅埋结构垂直围岩压力的计算 不考虑摩擦影响的围岩压力集度为： 浅埋结构：当地下结构上覆岩层较薄时，通常人为覆盖层全部掩体重量作用于地下结构。 G-----ABCD体的总重 量； F-----AB或CD面对G的摩擦力。 由几何关系： AB（CD）面水平土压力分布： AB(CD)面所受总的水平力： AB(CD)面所受摩擦阻力： 所以得： 考虑摩擦影响的围岩压力集度为： 将上式对H求导，并令其为零，则可求得产生最大围岩压力的深度： 在这个深度上的围岩压力总值为： 围岩集度为： 由此可知，在Hmax这个深度上，摩擦阻力为全部岩石柱重量之半。 当H=2Hmax时，Q=0。这表明摩擦阻力已全部克服了岩体下滑的重量。 实际上不能认为当地下结构埋置深度H2Hmax时地下结构上完全没有围岩压力作用。这是因为我们研究的是松散的围岩，而不是一个刚性的块体。对于下滑的松散体来说，虽然两侧的摩擦阻力在数值上已超过岩石柱的全部重量，但是远离摩擦面（特别