岩石力学课件第六章 岩石地下工程教学幻灯片.ppt

岩石力学;　岩石地下工程是指在地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程。 　地下矿山的主副井、通风井、运输巷道、采场等。公路、铁路、水电工程和国防工程的隧道、硐室、地下仓库、厂房等。 采矿所涉及的地下工程为规模最大，条件最复杂。;　围岩是指在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。 　 　岩石开挖→周围岩石失去平衡状态→原有应力场改变→自行平衡、或破坏、或过大变形→支护（支架、衬砌、锚喷）→人工稳定。;　应力重分布：从原始地下应力场变化到新的平衡应力场的过程。 　次生应力或诱发应力：经应力重分布形成的新的平衡应力。　;　地下岩石工程稳定的条件：;　岩石地下工程根据埋入的深浅： 　浅埋地下工程的工程影响范围可达到地表，因而在力学处理上要考虑地表界面的影响。 　深埋地下工程可处理为无限体问题，即在远离岩石地下工程的无穷远处，仍为原岩体。;　1、基本假设 （1）围岩为均质，各向同性，线弹性，无蠕变性或粘性行为； （2）原岩应力为各向等压(静水压力)状态； （3）巷道断面为圆形，在无限长的巷道长度里，围岩的性质一致，可按平面应变问题进行分析，取巷道的任一截面作为其代表研究； 　（4）符合深埋条件，并且埋深大于或等于20倍的巷道半径。;巷道埋深大于或等于20倍的巷道半径时，忽略巷道影响范围内岩石自重，误差＜10%。;二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析;2、基本方程 　平衡方程：;3、边界条件：;5、讨论： 　（1）应力分布计算公式为开孔后的应力重分布的结果，即次生应力场的应力分布式； （2）径向应力σr和切向应力σθ的分布和角度无关，皆为主应力，即径向和切向平面均为主平面。 （3）应力大小与弹性常数E、μ无关。;（4）周边r＝R0，σr＝0，σθ＝2p0；周边切向应力为最大应力，且与巷道半径无关。 　这样，当2p0超过围岩的弹性限时，围岩将进入塑性，如把岩石 看作是弹脆性体，则 当2p0超过围岩的单 轴抗压强度时，围岩 将发生破坏。;（5）定义应力集中系数：;（6）若定义以σθ高于1.05p0或σθ低于0.95p0作为巷道影响圈边界，据此可得：;　假设深埋圆巷的水平荷载对称于竖轴，竖向荷载对称于横轴；竖向为p0，横向为λp0 ，并设λ＜l。由于结构本身对称(荷载不对称)，上述问题可应用已有的结论通过叠加原理解决。;将荷载分解，叠加求解：;（1）情况Ⅰ的解： 　情况Ⅰ为深埋圆形巷道静水压力下弹性分析问题，其解为：;（2）情况Ⅱ的解： 　边界条件，对于内边界，r=R0，σr=τrθ=0 对于外边界，应用莫尔圆应力关系，有;根据弹性力学理论可得：;（3）情况Ⅰ和Ⅱ叠加可得总应力解：;（4）讨论： ①、λ＝l时; ②、周边应力情况（r=R0);　使竖轴(θ＝90°)处恰好不出现拉应力的条件为σθ＝0，即：;　在一般原岩应力状态下，深埋椭圆巷道周边切向应力计算公式为：;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态;五、非圆形巷道周边弹性应力状态;五、非圆形巷道周边弹性应力状态;五、非圆形巷道周边弹性应力状态;六、井巷围岩的弹性位移;六、井巷围岩的弹性位移;六、井巷围岩的弹性位移;强度线塑性区内任一点的应力圆均与该线相切;　第6.1节结束，谢谢！;; 岩石地下工程一般埋深较大，穿越地层复杂，地应力相对地下结构作用的传递情况也很复杂。 狭义地压：指围岩作用在支架上的压力。;一、围岩与支护的共同作用;一、围岩与支护的共同作用;一、围岩与支护的共同作用;二、围岩与支护的共同作用原理;二、围岩与支护的共同作用原理;二、围岩与支护的共同作用原理;二、围岩与支护的共同作用原理;二、围岩与支护的共同作用原理;二、围岩与支护的共同作用原理;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;三、普氏地压学说;四、太沙基地压学说;四、太沙基地压学说;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;五、维护岩石地下工程稳定的基本原则;六、支护的分类与围岩加固的概念;六、支护的分类与围岩加固的概念;六、支护的分类与围岩加固的概念;七、普通支护;七、普通支护;七、普通支护;七、普通支护;七、普通支护;放顶煤支架研制的虚拟现实技术;八、锚喷支护;八、锚喷支护;八、锚喷支护;八、锚喷支护;八