岩土力学课件-第六章岩体的初始应力.pptVIP

根据分析计算的岩体应力条件是否接近或小于岩石的强度,预测岩爆可能出现的部位。01@在具备产生岩爆的应力条件时，岩石愈新鲜、完整和干燥，岩性愈脆硬，岩爆发生的可能性愈大。02@在隧洞中，垂直地应力很大，水平地应力很小时，易在边拱部位发生岩爆;03@在地应力非常不等向的地区，平行最大主应力或中间主应力方向的洞壁，常会发生岩爆；04*课件*@而在水平应力很大，垂直应力小时,在顶拱和地板部位易发生岩爆。在隧洞掘进中，端面应力较高，整个端面上易发生岩爆。@隧洞与陡坡平行，则靠近陡坡一侧的顶拱易发生岩爆。@在隧洞分岔处的尖角部位，应力较大，易发生岩爆。采用初始应力和采用切向应力与单轴抗压强度之比的经验判断,由于它从实际工程总结出来,有较高实用性,常常被用来进行岩爆的预测。一般有以下几种经验判断:①伊阿多尔恰尼诺夫判断: 当?g≤0.3?c时，无岩射、削落; 当?g(0.5～0.8)?c时,岩射、削落; 当?g0.8?c时,岩爆,强烈岩射。式中: ?g——围岩最大压应力;?c——岩石单轴抗压强度。课件课件第六章岩体的初始应力状态基本要求*课件*030201掌握初始应力、构造应力的概念，掌握自重应力的计算方法；了解原岩应力的一般规律及影响原岩应分布的因素；了解岩应力的实测方法1岩体初始应力状态的概念与意义*课件*原岩：未受工程影响而又处于自然平衡状态的岩体。原岩应力（亦称初始应力或地应力）：定义之一：原岩中存在的应力。定义之二：岩体在天然状态下所存在的内应力。一般习惯把原岩应力分为自重应力场和构造应力场。由上覆岩体的自重所引起的应力称为自重应力；地层中由于过去地质构造运动产生和现在正在活动与变化的应力，地质作用残存的应力统称为构造应力。研究岩体初始应力状态的工程意义：*课件*正确确定开挖岩体过程中的岩体内部应力变化合理设计地下工程的支护尺寸*课件*

2、组成岩体初始应力状态的各种应力场及其计算

一、岩体自重应力场1．假设岩体为均匀连续价值，并为半无限空间体在距地表深度H处，岩体的初始应力场为?z=?H?x=?y=??z?xy=0式中：H——岩体单元的深度（m）?——上覆岩体的平均重力密度（kN/m3）?——侧压力系数若岩体视为各向同性的弹性体，?x=0，?y=0，由广义虎克定律：?*课件* ?x=1/E[?x-?（?y+?z）]=0 ?y=1/E[?y-?（?x+?z）]=0 由此得： ?x=?y=?/（1-?）?z=?/（1-?）?H （6-3） 所以，侧压力系数?=?/（1-?）2．成层岩体 （6-4）?（6-3）、（6-4）岩体在一定深度范围内成立。如果岩体由松散的碎石，砂及卵石组成，可以近似地认为岩体是理想松散介质，可由松散介质极限平衡条件来建立垂直应力与侧向应力的关系： ?=?x/?z=(1-sin?)/(1+sin?) (6-8)?*课件*对于具有一定粘聚力的松散岩体，侧向应力?x与垂直应力?z之间的关系为 （6-9）?显然，在一定深度范围，側向应力?x有可能为负；令?x=0，则由上式可得： （6-10）?当HH0时，才开始出现侧向应力?x，并随深度成正比增加。二、岩体构造应力场1．构造应力的确定构造应力尚无法用数学力学的方法进行分析计算，而只能采用现场应力量测的方法来求得，但是构造应力的方向可以根据地质力学的方法加以判断。正断层（b）逆断层（c）平推断层（d）岩脉（e）褶皱6-4由地质特征推断的应力方向（a）~（e）均为平面图2．地表剥蚀时侧压力系数的影响6-5侵蚀对某一深度上的应力的影响K0?Z002?Z001上覆岩体剥蚀了厚度?H，使岩石单元受到卸载作用，卸载后，垂向应力?v减小了??H，水平应力?n则减少了??H?/（1-?）（按弹性卸载考虑）设某深度H0的一个岩石单元，该处初始侧压系数?0（6-11）则此时岩石单元的侧压力系数为：见，由于上覆岩体被剥蚀，使侧压力系数?有增加的趋势， 由于剥蚀后岩石单元埋深H=H0??H，所以：影响岩体初始应力状态的其他因素1地形2山谷谷底的应力很大:与岩体的均质程度有关（图6-6)3地形对岩体初始应力影响的另一特征: