地下建筑结构(中国地质大学孙金山)3-3.ppt

;;;;;;;;;;;;;;;;;;2.2.1 围岩压力的概念 围岩压力：是指围岩作用在支护结构上的压力 围岩应力：围岩所处的应力状态;围岩压力按作用力发生形态分为： ⑴ 松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力。 ⑵ 形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护的抑制，使围岩与支护结构共同变形，此时围岩对支护结构施加的接触压力。 ⑶ 膨胀压力：是指由于围岩膨胀崩解所引起的压力。 ⑷ 冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，突然施加在支护上的压力; ⑴松散压力：常通过下列三种情况发生： ① 在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石； ② 在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片帮冒落； ③在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。;围岩松散压力的产生 ⑴ 隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段； ⑵ 顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段； ⑶ 顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视为坍塌阶段； ⑷ 顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。;⑴ 隧道的形状和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，则自然拱越高，围岩松散压力也越大； ⑵ 隧道的埋深：实践证明，只有当隧道埋深超过某一临界值时，才有可能形成自然拱。习惯上称这种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。由于浅埋隧道不能形成自然拱，所以，它的围岩压力的大小与埋置深度直接相关。 ⑶ 施工因素：如爆破所产生的震动，常常是引起塌方的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大自然拱范围。;深埋隧道的自然拱圈;浅埋隧道不能形成拱圈;围岩压力的确定目前常用有下列三种方法： ● 直接量测法 ● 经验法或工程类比法 ● 理论估算法;围岩压力的确定目前常用有下列三种方法： ● 直接量测法： 是一种切合实际的方法，对隧道工程而言，也是研究发展的方向；但由于受量测设备和技术水平的制约，目前还不能普遍常用。 ● 经验法或工程类比法： 是根据大量以前工程的实际资料的统计和总结，按不同围岩分级提出围岩压力的经验数值，作为后建隧道工程确定围岩压力的依据的方法。是目前使用较多的方法。; ● 理论估算法：是在实践的基础上从理论上研究围岩压力的方法。 由于地质条件的不确定性，影响围岩压力的因素又非常多，这些因素本身及它们之间的组合也带有一定的偶然性，企图建立一种完善的和适合各种实际情况的通用围岩压力理论及计算方法是困难的。 在理论计算方法中，考虑几个主要因素，使其结果相对地接近实际围岩压力的情况，是目前隧道工程设计中采用较多的方法。;隧道围岩松散压力工程类比法（规范规定）;① 深、浅埋隧道的判定 ● 隧道埋深不同，确定围岩压力的计算方法不同，应以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”为原则。;① 深、浅埋隧道的判定 Hp＝（2～2.5）hp 式中:Hp—深浅埋隧道分界深度; hp—荷载等效高度，按下式计算： hp＝p/γ p—深埋隧道竖向均布压力 kN／m2； γ — 围岩容重（kN／m2）。; 在矿山法施工的条件下 I一III级围岩取 Hp＝2hp IV～VI级围岩取 Hp＝2.5hp 当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋， H＜Hp时为浅埋;⑴ 深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法) 围岩竖向匀布压力p按下式计算： p= 0.45 ×2 s-1×γω (kN/m2) 式中 ：S—围岩级别，如属II级，则S＝2； γ— 围岩容重， (kN/m3)； ω＝1+ i(B-5) — 宽度影响系数； B — 隧道宽度，（m）； i —以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。 当B5m，取i ＝0.2；当B 5m,取i ＝0.1。 ;⑴ 深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法) p = 0.45 ×2 s-1×γω (kN/m2) ● 适用条件 ① H/B 1.7， 式中H 为隧道高度； ② 深埋隧道； ③ 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； ④ 采用钻爆法施工