隧道力学作者李文江第10讲课件.pptVIP

第六章　围岩与支护结构的相互作用 * 围岩特征曲线和支护特征曲线 围岩与支护结构相互作用原理 围岩特征曲线的绘制 支护特征曲线的绘制 支护前围岩位移的确定方法 第一节　围岩特征曲线和支护特征曲线 一、围岩特征曲线 隧道体系：由围岩和支护结构共同构成，二者之间通过相互作用形成一个统一的力学体系或承载结构体系。 围岩压力：支护结构受到的地层压力。 支护抗力：支护对围岩的约束力。 在围岩与支护相互作用过程中，支护结构受到的地层压力与支护对围岩的约束力是作用力与反作用力的关系。 P0A段：围岩处于弹性阶段； AB段：围岩出现塑性区； BC段：出现松弛现象 ——松动压力 。 作用在支护上的地层压力应为形变压力与松动压力二者之和 。 二、支护特征曲线 ①——刚性支护；②——增阻可缩性支护 ③——恒阻可缩性支护；④——非线性可缩性支护 1.围岩与支护之间的力学关系 (1)支护结构所受围岩压力与支护抗力大小相等、方向相反； (2)支护与围岩之间变形协调：u1=u-u0 (3)支护位移u1随围岩压力Pi的增加而逐渐增大: u1=f(Pi) (4)洞周围岩位移u随支护抗力Pi的增加而逐渐减小: u=ψ(Pi) 第二节 围岩与支护结构相互作用原理 2.围岩与支护的相互作用过程 (1)特征曲线交会——平衡； (2)交汇点应在A点之前； (3)对比②③④特征曲线有： 支护的作用时间、刚度及其与围岩接触的好坏均将影响到围岩的稳定性和支护所受地压力的大小 (4)对应围岩位移——时间曲线的4个阶段：曲线⑤和曲线⑥ 3.总 结 支护结构及早闭合，其对洞周位移的约束作用才能充分发挥出来； 地层初始地应力是由围岩和支护结构共同承担的——充分发挥围岩的承载作用，强调充分保护围岩 两大核心问题：洞室稳定和支护结构安全——既要限制围岩的变形，又要允许围岩产生有限制的变形 硬岩隧道：支护——控制围岩塑性区；围岩：承载主体； 深埋软岩隧道：初期支护允许围岩有限变形，同时要充分保护围岩。 第三节围岩特征曲线的绘制 一、弹塑性特征曲线的绘制 塑性： 弹性： 弹塑性分界条件： 二、松动区围岩特征曲线的绘制 地层压力应为形变压力与松动压力二者之和 1.卡柯公式 假定地层松动区为洞室的同心圆，且体积力沿径向分布 式中： 2.围岩特征曲线的绘制 根据Rp/R01判断是否出现塑性区 根据卡柯公式判断是否产生松动压力 叠加曲线绘制最终收敛线 第四节 支护特征曲线的绘制 一、薄壁圆筒弹性力学原理 二、喷射混凝土支护 三、锚杆支护 全长锚固锚杆拉拔试验 最大径向位移可根据拉拔试验确定 四、组合支护 五、支护时间和结构刚度的合理选择 地层特征、支护设置时间及支护刚度等因素综合考虑 *