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第五章地下洞室围岩稳定性分析
5.1概述5.2围岩重5.3围岩的
分布应力计变形与破坏
算
5.4围岩压5.5围岩抗
力计算力与极限承
载力
地下洞室是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为
各种用途的构筑物。
地下洞室的分类
按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧
道、地下厂房（仓库）、地下军事工程
按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室
按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形
按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室
（井）
按介质类型：岩石洞室、土洞
按应力情况：单式洞室、群洞
在岩体中开挖地下洞室，必然会破坏原来
岩体内相对平衡的应力状态，并在一定范
01围内引起岩体天然应力状态的重分布。岩
体的强度和变形特性是否适应重分布以后
的应力状态，将直接影响地下建筑物的安
全。为了正确评价地下建筑的稳定性，除
进行必要的地质分析外，对围岩应力分布
特征的分析和计算，也是评价围岩稳定性
所必须的环节。
在地下工程（井巷、隧道、洞室等）工作
期内，安全和所需最小断面得以保证，称
02为稳定。
地下工程稳定性可分为两类：
自稳——能长期自行人工稳定——需要依
稳定的情况，如天然靠支护才能达到稳定
石灰岩溶洞、某些金的情况，如煤矿中的
属采矿场等。通常不软岩巷道、表土洞室
需要进行支护。等，由于次生应力场
的作用形成破碎带。
地下工程自身影响范围达不到地面的，称为深埋，
否则称为浅埋。
深埋地下工程存在如下力学特点：
1）可视为无限体中的孔洞问题，孔洞各方向的
无穷远处仍为原岩体；
2）当埋深Z达到巷道半径或宽高之半的20倍及以
上时，巷道影响范围内的岩体自重可忽略不计；
原岩水平应力可以简化为均匀分布，通常误差不
大（在10%以下）；
3）深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应
变问题处理。其他类型巷道或作为空间问题，或
作为全平面应变问题处理。
0102
对于地下工程稳定性问题，首
先要分析研究岩体在工程开挖
后的应力、位移的分布特征及
其规律，并作出稳定性评价；
然后根据评价结果，决定是否
采取支护加固措施以及如何支
护加固和加固的形式。
解析方法是指用一般数学力学方法通过计算可以取得闭合解的方法。当
地下工程围岩能自稳时，围岩处于全应力-应变的峰前曲线段，岩体属
于变形体范畴，可以使用任何变形体力学方法研究。对于应力应变不超
过弹性范畴时，适宜用弹性力学方法研究；否则采用弹塑性力学或损伤
力学方法研究。一旦岩体的应力应变超过峰值应力和极限应变，围岩进
入全应力应变的峰后曲线段，岩体处于刚性滑移和张裂状态，此时适宜
采用刚性块体力学的方法，或实验力学的方法，有时甚至可采用初等
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