隧道力学作者李文江第6讲课件.pptVIP

* 概述 深埋圆形洞室弹性二次应力状态 深埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态 第四章 隧道施工力学效应 一、三次应力状态 岩体在隧道开挖前处于初始应力状态（即原岩应力状态），称为“一次应力状态”。当隧道开挖后，洞周围岩应力的初始平衡状态被打破，围岩应力的大小和方向均会在一定程度上进行重新调整（即应力重分布现象），而这种应力重分布的结果一般被称为围岩的“二次应力状态”。如果围岩不能自稳就需采取支护措施加以控制，促使其稳定。支护后，围岩与支护结构相互作用，其应力场再一次发生变化，称为“三次应力状态”。显然，这种状态与支护结构类型、方法以及施作时间等因素相关。 第一节 概 述 二、围岩施工力学方法 ①解析法——主要是指固体力学解析方法。根据平衡方程、几何方程、本构方程，并结合具体工程问题的边界条件，得出解析解。 解析法若能发展成熟，地下工程设计将会和地面建筑工程设计一样方便和准确。可惜到目前为止，岩土力学及其工程问题能够得到解析解的范围十分有限。 第一节 概 述 ②数值计算方法——主要是指有限元法、边界元法和离散元法。目前，该方法已成为解决岩土力学中的非线性、弹塑性、黏弹性、不均质性、各向异性等许多复杂工程课题的有力工具。 第一节 概 述 ③工程实用计算方法——主要是指以初等力学（如材料力学、结构力学等）方法为基础而建立的简易计算方法。在某些情况下还具有一定的参考价值。 第一节 概 述 三、围岩施工力学的基本假设 地下工程开挖后围岩的力学状态，根据二次应力与围岩强度之间的关系可分为两种情况(1)围岩二次应力的弹性分布;(2)围岩的二次应力状态为弹、塑性分布。 第一节 概 述 第一节 概 述 将隧道围岩材料视作理想弹-塑性材料，并作如下假定： ①围岩为连续的、均质的、各向同性的介质； ②深埋问题，影响圈内岩体自重可忽略； ③地下工程无限长，可作为平面应变问题来处理； ④初始应力场仅考虑自重应力； ⑤在塑性区内，岩体符合莫尔-库仑强度准则，且塑性区岩体强度参数为常数。 一、侧压力系数 时，深埋圆形洞室的二次应力分布状态 （一）基本假设 （1）不考虑计算单元体的重力； （2）岩体初始应力只考虑自重应力场，且 ； （3）先按平面应力问题计算，而后再转化为平面应变问题。 第二节 深埋圆形洞室二次应力状态的弹性分布 第二节 深埋圆形洞室二次应力状态的弹性分布 （二）岩体内的应力状态 式中： ——为极坐标下的切向应力和径向应力； ——为剪应力。 =1时，岩体受等压， 第二节 深埋圆形洞室二次应力状态的弹性分布 *