围岩对支护结构施加的接触压力(44页).pptVIP

第二节一、围岩压力及分类(一)围岩压力围岩压力围岩压力是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地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。(二)围岩压力分类围岩压力按作用力发生的形态，一般可分为如下几种类型：

由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力称为松动压力。松动压力常通过下列三种情况发生:·在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石；·在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧边帮冒落；·在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。1.松动压力

2.形变压力形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制,而使围岩与支护结构共同变形过程中,围岩对支护结构施加的接触压力。3.膨胀压力当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时,由于围岩吸水而膨胀胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。

4.冲击压力冲击压力是在围岩中积累了大量的弹性变形能以后,由于隧道的开挖,围岩的约束被解除,能量突然释放所产生的压力。二、影响围岩压力的因素影响围岩压力的因素很多,通常可分为两大类。一类是地质因素；另一类是工程因素,它包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。

三、围岩松动压力的形成和确定方法(一)围岩松动压力的形成坑道开挖后围岩由形变到坍塌成拱的整个变形过程,如图所示。隧道开挖后,在围岩应力重分布过程中,顶板开始沉陷,并出现拉断裂纹(图(a)),可视为变形阶段；顶板的裂纹继续发展并且张开,由于结构面切割等原因,逐渐转变为松动(图(b)),可视为松动阶段；

顶板岩体视其强度的不同而逐步塌落(图(c))，可视为塌落阶段；顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形(图(d))，可视为成拱阶段。自然拱范围的大小除了受上述的围岩地质条件、支护结构架设时间、刚度以及它与围岩的接触状态等因素影响外，还取决于以下诸因素:·隧道的形状和尺寸；·隧道的埋深；·施工因素。

(二)确定围岩松动压力的方法确定围岩松动压力的方法有:·现场实地量测:按目前的量测手段和技术水平来看量测的结果尚不能充分反映真实情况·理论公式计算:由于围岩地质条件的千变万化，所用计算参数难以确切取值，目前还没有一种能适合于各种客观实际情况的统一理论·统计的方法:在大量施工坍方事件的统计基础上建立起来的统计方法，在一定程度上能反映围岩压力的真实情况。

1.深埋隧道围岩松动压力的确定方法(1)我国《隧规》所推荐的方法·垂直匀布压力对于单线隧道为对于双线及多线隧道为:式中 hq——等效荷载高度值；S——围岩级别，如Ⅲ级围岩S=3；γ——围岩的容重；

ω——宽度影响系数,ω=1+i(B-5)B——坑道宽度，以m计；i——B每增加1m时，围岩压力的增减率(以B＝5m为基准)，当B＜5m时取i=0.2，B＞5m时，取i＝0.1。适用条件为:①H/B＜1.7(H为坑道的高度)；②深埋隧道；③不产生显著的偏压力及膨胀压力的一般围岩；④采用钻爆法施工的隧道。

·水平压力在上述产生竖向压力的同时,隧道也会有侧向压力出现,即围岩水平分布松动压力e,可用表中的经验公式计算(一般取平均值),其适用条件前式。除了确定压力的数值外,还要考虑压力的分布状态。围岩垂直松动压力的分布图大概可概括为以下四种,如图所示。另外,还应考虑围岩水平松动压力非均匀分布的情况。

(2)普氏理论普氏认为，所有的岩体都不同程度被节理、裂隙所切割，因此可视为散粒体。但岩体又不同于一般的散粒体，其结构面上存在着不同程度的粘结力。岩体的抗剪强度 现将岩体视为散粒体，但又要保证其抗剪强度不变，则。所以:式中——岩体的内摩擦角和似摩擦角；——岩体的抗剪强度和剪切破坏时的正应力；c——岩体的粘结力。

在具有一定粘结力的松散介质中开挖坑道后，其上方会形成一个抛物线形的自然拱，作用在支护结构上的围岩压力就是自然拱内松散岩体的重量。而自然拱的形状和尺寸(即它的高度hk和跨度Bt)与岩体的坚固性系数f有关。具体表达式为:式中 hk——自然拱高度；bt——自然拱的半跨度。在坚硬的岩体中，坑道侧壁较稳定，自然拱的跨度即为坑道的跨度，如图(a)所示。bt=bb——坑道的净跨之半。

在松散和破碎岩体中,坑道的侧壁受到扰动而产生滑移,自然拱的跨度也相应加大,如图(b)所示。此时的bt值为。式中 b——坑道的净跨之半；Ht——坑道的净高；——岩体的似摩擦角，围岩垂直均布松动压力:围岩水平均布松动压力可按朗金公式计算:

(3)泰沙基理论泰沙基也将岩体识为散粒体,他认为坑道开挖后,其上