岩石地下工程.ppt

5 岩石地下工程
概述
一、概念
:在地下岩体中开挖而修建的临时或永久的各种工程(矿山巷道、交通隧道、地下厂房和仓库、地铁及军事工程等)。
:开挖空间周围的应力状态发生改变的那部分岩体。
:从原岩应力状态变化到新的平衡应力状态的过程。
(地压):围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏,而引起施加于支护衬砌上的压力,或称为围岩压力。
:围岩对衬砌的反力称为围岩抗力,或称弹性抗力。
二、载荷特性
岩石工程的载荷是由于开挖引起地应力以变形能的形式释放而形成的,这种“释放载荷”是引起岩石工程变形和破坏的作用力。
三、岩体稳定性
、开挖影响、支护结构刚度等因素。
:
(1)应力集中造成的围岩变形破坏;
(2)不连续结构面切割形成的块体失稳。
四、研究方法的选择
选择的研究方法与岩体所处的物理状态有关:
(变形体):弹性段—弹性力学,弹塑性段—弹塑性力学,或刚塑性力学,或损伤力学;
(贯通裂隙形成点、突变点);
(刚性块体)——刚性块体力学,或初等力学。
深埋圆形巷道围岩应力的弹性解
基本假定
,各向同性;
、无蠕变性或为线粘弹性;
,断面形状和尺寸保持不变,符合平面应变问题;
( );
(3~5倍的)内的岩石自重。
(侧压系数)下围岩应力与位移
一、计算模型
微元体((a)受力图;(b)变形图)
2017/8/24
二、基本方程



(5-1)
(5-2)
(5-3)
(5-4)
(5-5)


(不支护)
三、解答
联立上述各式可解得方程的解为(弹性力学P71(4-14)式,令即可得到):
(5-6)
(5-7)
(5-8)
净水压力下围岩应力分布
根据上式,可得到围岩在静水压力(
布图,如下图所示。
)作用下的应力分
四、应力分布图
五、讨论
(孔)后,应力重新分布,即次生应力场;
2. 均为主应力,径向与切向平面为主平面;
;
;周边切向应力为最大应力,且与巷道半径无关。
: 开巷后应力/开巷前应力
次生应力/原岩应力
周边: ,为次生应力场的最大应力集中系数。