山东理工大学资源与环境工程学院岩体力学课件 岩石地下工程精品.pptVIP

资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区次生应力分析 影响塑性区半径的因素： ①、巷道所在处的原岩应力越大，巷道埋深越深，则塑性区范围越大。 ②、支架对围岩的支反力越大，塑性区的范围越小，当不支设支架时，巷道塑性区最大。 ③、岩体的内聚力和内摩擦角越小，岩体强度越低，塑性区越大。 ④、巷道半径越大，塑性区越大，二者成正比关系。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区次生应力分析 塑性区（λ≠1）半径的确定： 1、围岩应力条件： * 资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区次生应力分析 2、莫尔应力圆条件： * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 巷道围岩位移：弹性区位移（无支护） 原岩垂直应力 原岩水平应力 巷道半径 径向位移 切向位移 距离巷道中心距离 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 巷道周边位移（无支护） 巷道周边径向位移 巷道周边切向位移 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 开巷前原岩在原岩应力作用下产生的位移 开巷前原岩切向位移 开巷前原岩径向位移 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 由于开巷产生的位移 开巷后巷道周边径向位移 开巷后巷道周边切向位移 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 均匀围压条件下（λ=1）由于开巷产生的位移 开巷后巷道周边径向位移 开巷后巷道周边切向位移 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 巷道周边位移（有支护） 巷道周边径向位移 巷道周边支护力 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区位移 开巷前原岩在原岩应力作用下产生的位移 由于开巷产生的位移 * 资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区位移 弹性区边界位移 塑形区对弹性区的支护力 塑形区半径 塑性区（λ=1）位移： 1、弹性区边界位移： * 资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区位移 在塑性区边界： 根据库伦-莫尔理论 * 资源与环境工程学院 巷道围岩塑性区位移 假定塑形区体积不变可得： * 资源与环境工程学院 岩石地下工程 资源与环境工程学院 基本概念 基本概念 围岩：在岩体中进行开挖以后，扰动了原岩的自然平衡状态，引起岩体中应力的重新分布，发生应力变化的那部分岩体称之为围岩。 围岩压力：由于洞室围岩变形和破坏而作用于支护或衬砌上的压力称为围岩压力。 * 资源与环境工程学院 基本概念 应力集中系数：巷道开往后的次生应力与开挖前的原岩应力之比。 横向侧压系数：水平应力与垂直应力之比。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 巷道围岩弹性区次生应力分析 基本假设： ①围岩为均质，各向同性、线弹性、无蠕变或粘性行为。 ②巷道长度远远大于巷道断面尺寸，符合平面变形条件。 ③巷道深度远远大于巷道断面尺寸，因此可忽略巷道围岩自重。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 1、圆形巷道次生应力分布 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 岩体某点径向应力 岩体某点切向应力 岩体某点剪切应力 原岩垂直应力 原岩水平应力 巷道半径 距离巷道中心距离 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 弹性区次生应力场特点： ①、各应力分量大小与巷道大小无关。 ②、各应力分量与岩石的弹性模量和泊松比无关。 ③、侧压系数对围岩应力有决定性影响。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 ①、应力集中系数的影响。 ②、采动范围的影响。 ③、巷道周边应力分布的影响。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 ①、应力集中系数的影响。 ②、采动范围的影响。 ③、巷道周边应力分布的影响。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 2、椭圆形巷道次生应力分布 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 3、矩形巷道次生应力分布 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 4、直壁拱形巷道次生应力分布 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 弹性区围岩应力分布规律： ①、围岩应力中，其决定作用的因素是：原岩应力、侧压系数、断面以及a/r等。 ②、形状对围岩应力的影响往往比断面大小更明显。 * 资源与环境工程学院 巷道围岩弹性区次生应力分析 ③、不论何种形状的巷道，其围岩应力均随着远离孔边急剧下降，而且应力集中程度越高，下降幅度越明显。 ④、圆形巷道应力集中程度最低，平直周边容易出现拉应力，拐角处容易产生高剪应