地下建筑结构荷载解读.pptVIP

作用在支护结构两侧的水平侧压力为 （二）围岩压力的计算方法 1、按松散体理论计算围岩压力 ②深埋结构上的垂直围岩压力 普氏理论 抛物线状的天然拱 （二）围岩压力的计算方法 1）竖直压力 2）水平围岩压力 3）底部围岩压力 松动模型 水平层理围岩的松弛土压 （孙广忠，1988；代高飞，2004） 太沙基松动模型 （b）泰沙基（K.Terzaghi）理论 竖直力为 深埋隧道 泰氏地层压力表 地层情况 地层压力按坍落高度计(m) 地层情况 地层压力按坍落高度计(m) 坚硬地层或成薄层 0～0.5b 有压力的覆盖较薄 1.1c～2.1c 大块的有轻微裂隙 0～2.5b 有压力的覆盖较厚 2.1c～4.5c 有轻微碎块未活动 0.25b～0.35c* 有膨胀压力 可达8c 有强烈破碎未活动 0.35c～1.1c 沙 0.6c～1.6c 成碎块的未解体 1.1 c* 注：①b为坍落度高度的一半，c=b+净空高度（m）；适用条件：埋深1.5c； ②坑道隧道位于地下水位以下时，表列值可减少50%。 泰沙基根据试验结果，得出 K=1.0～1.5，取K=1.0，则 上式可写为 其形式和普氏理论一致。 3、朗肯土压力理论 朗肯土压力理论是由英国科学家朗肯（Rankine）于1857年提出。朗肯理论的基本假定为： （1）挡土墙背竖直，墙面为光滑，不计墙面和土层之间的摩擦力； （2）挡土墙后填土的表面为水平面，土体向下和沿水平方向都能伸展到无穷，即为半无限空间； （3）挡土墙后填土处于极限平衡状态。 朗肯理论是从弹性半空间的应力状态出发，由土的极限平衡理论导出。 特殊情况下的土压力 1、成层土的土压力计算 2、地面超载作用下的土压力计算与图式 特殊情况下的土压力 3、考虑地下水时水土压力计算 水土压力分算：砂性土和粉土 水土压力合算：粘性土 2.3.2 围岩压力的计算 （一）围岩压力及其影响因素 1、围岩压力的概念 围岩压力是指位于地下结构周围变形及破坏的岩层，作用在衬砌或支撑上的压力。 洞室开挖之前，地层中的岩体处于复杂的原始应力平衡状态。洞室开挖之后，围岩中的原始应力平衡状态遭到破坏，应力重新分布，从而使围岩产生变形。当变形发展到岩体极限变形时，岩体就产生破坏。如在围岩发生变形时及时进行衬砌或围护，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌结构就要产生压力，即所谓的围岩压力 。 围岩压力可分为围岩垂直压力、围岩水平压力及围岩底部压力。 2、影响围岩压力的因素 影响围岩压力的因素很多，主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等因素相关。 其中，岩体稳定性的关键在于岩体结构面的类型和特征。 F28 F6 F5 F27 按围岩压力及作用分：支护结构理论的发展可以划分为三个阶段： 第一阶段：古典岩土压力理论阶段 兴起于20世纪20年代以前，代表性人物主要有海姆（A.Haim）、朗肯（W.J.M.Rankine）和金尼克（A.H.Дииик）。 认为作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重量，侧压力方面，海姆认为侧压系数为1，朗肯根据松散体理论认为是，而金尼克根据弹性理论认为是μ/(1-μ)（μ为岩体的泊松比）。当时地下工程埋藏深度不大，一度被认为是正确的。 第二阶段：散体压力理论阶段 代表性人物是泰沙基（K.Terzaghi，太沙基）和普罗托季亚科诺夫（普氏，M.M. Лротдъяконов）。 认为当地下工程埋藏深度较大时，支护上的压力只是围岩坍落拱内松动岩体的重量，坍落拱的高度与地下工程的跨度及围岩的性质有关。 太沙基认为坍落拱为矩形，而普罗托季亚科诺夫认为是抛物线形。 并通过假定抗力的形式考虑围岩与结构的相互作用。 采用荷载—结构法进行结构内力计算。 第三阶段：共同作用理论阶段 没能科学地确定坍落拱的高度及其形成过程，更没有认识到稳定围岩和充分发挥围岩的自承作用问题。 20世纪50年代以来，岩石力学开始成为一门独立的学科，围岩弹性、弹塑性及粘弹性解答逐步出现，锚（杆）喷（射混凝土）支护及新奥法（新奥地利隧道设计施工）的兴起，终于形成了以岩石力学原理（围岩）及弹性力学（结构）为基础的、考虑支护结构与围岩共同作用的地下现代支护理论。 我国采用较多的仍是以散体压力理论为基础的荷载——结构法，一方面该理论发展时间较长，有较多经验，另一方面是该计算理论形式简单，比较容易为工程设计人员所掌握。 只对圆形断面才有封闭的解析解，设计中一般作为校核，但近年来地层——结构法得到了越来越广泛的应用。 地下结构的计算理论（按地下结构分）： 1、刚性结构阶段