第3章 软岩巷道的围岩应力.pptVIP

中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 中国 * 许国安 * 第二节 原岩应力的确定 联立求解上式得： 岩体自重应力的特点： （1）水平应力σx、σy小于垂直应力σz ； （2） σx、σy、σz均为压应力； （3） σz只与岩体密度和深度有关，而 σx、σy还同时与岩体弹性常数E、μ有关； （4）结构面影响岩体自重应力分布。 许国安 * 第二节 原岩应力的确定 原岩应力的变化规律 地应力是个非稳定应力场 原岩应力随着空间和时间的变化而变化。 实测铅垂应力基本上等于上覆岩体重力 世界范围实测结果分布：σv＝0.027H 水平应力一般大于垂直应力 侧压系数λ和深度H的关系 λ的变化范围：100/H+0.3≤λ≤1500/H+0.5；深度小于1000m时λ很分散且数值较大，随深度增加，λ向1的附近集中。设上覆岩层水平方向的平均弹模为Eh，则 两个水平应力之间存在一定的关系 两个水平应力之比一般在0.2～0.8之间。 目 录 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 围岩压力的概念 围岩压力是指引起地下空间周围岩体和支护变形、破坏的作用力，它包括由地应力(即原岩应力)引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力，围岩压力也称地压。 从广义方面理解，围岩压力既包括围岩有支护情况，也包括围岩无支护情况； 从狭义方面理解，围岩压力是指围岩作用在支护结构上衬砌上的压力。 塑性硬化区 塑性软化区 塑性流动区 a Rf Rs Rh ? ?1 弹性区 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 围岩松动压力的计算 普氏冒落拱理论 巷道冒落拱内岩石的重量为支护荷载 太沙基理论 巷道跨度范围内的岩石重量等于两侧摩擦力与支护力之和 Qd－冒落拱岩石的总重量； γ－冒落拱内岩石的重度； a－巷道跨度之半； f－围岩坚固性系数。 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 围岩变形压力的计算 软岩巷道破坏区(Rs)范围的确定 式中，Rs——塑性软化区(破坏区)半径； C——岩石的粘聚力； ——弹塑性交界面处围岩应力： ?c——围岩的单向抗压强度； ?——围岩内摩擦角； Pi——使围岩不出现塑性软化的最小支护力： ?CS——围岩软化临界荷载； P0——原岩应力： ?——上覆岩层平均容重； H——巷道埋深。 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 支护荷载计算分区 I II II 塑性流动区 弹性区 塑性硬化区 塑性软化区 I II II 塑性流动区 弹性区 塑性硬化区 塑性软化区 I II II 塑性流动区 弹性区 塑性硬化区 塑性软化区 I II II 塑性流动区 弹性区 塑性硬化区 塑性软化区 圆形巷道 正方形巷道 矩形巷道 直墙半圆拱形巷道 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 支护荷载计算公式 顶板支护荷载 式中：k——支护安全系数，k取值范围：1.05～2.0； Lr——巷道顶板承载长度；m，其中： 圆形巷道： 正方形或矩形巷道： 直墙圆拱形巷道： Lp——塑性区范围，静压软岩巷道：Lp=Re，m； ?——计算范围内上覆岩层平均容重，kN/m3； a——巷道宽度(圆形巷道直径)，m； b——矩形巷道高度，m； c——直墙圆拱形巷道墙高，m； d——直墙圆拱形巷道拱高，m； 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 WI——顶板荷载计算范围内岩体重量，kN，其中： 圆形巷道： 正方形巷道： 矩形巷道： 直墙圆拱形巷道： 圆形巷道： 正方形巷道： 矩形巷道： 直墙圆拱形巷道： 静压巷道 动压巷道 许国安 * 第三节 支护荷载的确定 帮部支护荷载 式中：k——支护安全系数，k取值范围：1.05～2.0； Lw——巷道帮部承载长度，m；其中： 圆形巷道： 正方形巷道： 矩形巷道： 直墙圆拱形巷道： Lp——塑性区范围，静