第2講-隧道施工力學(xué)過程 (1)

1、中南大學(xué)土木工程學(xué)院 隧道工程系 （1）隧道結(jié)構(gòu)施工及運(yùn)營階段安全性的主要影響因素及其在力學(xué)計(jì)算中如何進(jìn)行考慮？第2講 隧道開挖后的力學(xué)行為本講主要內(nèi)容：1、隧道開挖后的應(yīng)力狀態(tài)2、隧道支護(hù)后的應(yīng)力狀態(tài)3、新奧法施工的力學(xué)解析4、隧道施工力學(xué)相關(guān)問題討論 rcHrrrrrr21111432022022044()()()()cosHrrrrc2111132022044()()()()cosrcHrrrr 211232022044()()sinuH rGrKrrc0202241112()()()cosvH rGrKrrc 020224112()()sinrHC()()cos12 12r 0uH r

2、Gc0411342()()()cosvH rGc 041342()()sin r 00rr 310 1 1rcHrr()1022Hrrc()1022r 0uH rGrc024 1 r0p 01 y3y2)0(y) 1(2y rpbRrr1101()pbRrr1101 ()、c 11 RrHc ctgc ctgc00211 (sin )sinsin15 . 03 . 02 . 0 uRGrHRGrRRrecb0202002211() raprrprr00220221 ()prrprrpHac002202201 () rpapc ctgrrc ctg ()()sinsin021papc ctgrr

3、c ctg ()(sinsin)()sinsin11021RrHRpRcbab00112111()() urGHcHc ctgpc ctgpr rcca|(sincos )(sin )sinsin 001221 仍以圓形隧道仍以圓形隧道為研究對(duì)象，混凝為研究對(duì)象，混凝土或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的土或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性可以認(rèn)為力學(xué)特性可以認(rèn)為是線彈性的，是線彈性的， 則有：則有：pKRraSS0 當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍巖特征曲線在巖特征曲線在D點(diǎn)之前的點(diǎn)之前的任意位置達(dá)到平衡，隧任意位置達(dá)到平衡，隧道結(jié)構(gòu)體系均是道結(jié)構(gòu)體系均是穩(wěn)定穩(wěn)定的的（形變壓力）（形變壓力） 當(dāng)當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍支護(hù)特征

4、曲線與圍巖特征曲線在巖特征曲線在D點(diǎn)之前沒點(diǎn)之前沒有達(dá)到平衡，就會(huì)導(dǎo)致有達(dá)到平衡，就會(huì)導(dǎo)致圍巖的圍巖的松動(dòng)、坍塌松動(dòng)、坍塌（松（松動(dòng)壓力）動(dòng)壓力）3、新奧法施工的力學(xué)解析 原巖應(yīng)力一部分通過變?cè)瓗r應(yīng)力一部分通過變形自己承擔(dān)了，另一部分形自己承擔(dān)了，另一部分由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同位圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同位置達(dá)到平衡，作用在支護(hù)置達(dá)到平衡，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載是完全不同結(jié)構(gòu)上的荷載是完全不同的，的，剛度大的支護(hù)不合理剛度大的支護(hù)不合理圍巖松動(dòng)、坍塌后，作用圍巖松動(dòng)、坍塌后，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載會(huì)急在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載會(huì)急劇增大劇增大不同爆破效果條件不同爆破效果條件下，圍巖

5、的特征曲下，圍巖的特征曲線是完全不同的線是完全不同的采用控制爆破時(shí)，采用控制爆破時(shí)，對(duì)圍巖的擾動(dòng)小，對(duì)圍巖的擾動(dòng)小，開挖輪廓圓順，圍開挖輪廓圓順，圍巖的自承載能力強(qiáng)巖的自承載能力強(qiáng)柔性支護(hù)，容許圍巖產(chǎn)柔性支護(hù)，容許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以發(fā)揮生一定的變形，以發(fā)揮圍巖的承載能力圍巖的承載能力及時(shí)封閉圍巖，保護(hù)圍及時(shí)封閉圍巖，保護(hù)圍巖的承載能力巖的承載能力可分層施作，適時(shí)調(diào)整可分層施作，適時(shí)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度判斷圍巖與支護(hù)結(jié)判斷圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)體系是否達(dá)到穩(wěn)定構(gòu)體系是否達(dá)到穩(wěn)定判斷是否需要調(diào)整判斷是否需要調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度是否過大是否過大（1

6、 1）是否可以通過延遲支）是否可以通過延遲支護(hù)的方式達(dá)到最佳平衡點(diǎn)護(hù)的方式達(dá)到最佳平衡點(diǎn)4、隧道施工力學(xué)相關(guān)問題討論 4、隧道施工力學(xué)相關(guān)問題討論（2 2）在錨噴支護(hù)中加鋼）在錨噴支護(hù)中加鋼支撐就不能發(fā)揮圍巖的支撐就不能發(fā)揮圍巖的力學(xué)作用了力學(xué)作用了在自穩(wěn)能力較差的圍在自穩(wěn)能力較差的圍巖中，單靠錨噴支護(hù)不能巖中，單靠錨噴支護(hù)不能控制圍巖產(chǎn)生過大的變形控制圍巖產(chǎn)生過大的變形而導(dǎo)致坍塌，此時(shí)必須在而導(dǎo)致坍塌，此時(shí)必須在錨噴支護(hù)中增加鋼支撐錨噴支護(hù)中增加鋼支撐4、隧道施工力學(xué)相關(guān)問題討論4、隧道施工力學(xué)相關(guān)問題討論（3 3）城市淺埋暗挖法）城市淺埋暗挖法施工的力學(xué)機(jī)理施工的力學(xué)機(jī)理 用于對(duì)地表變形有控用于對(duì)地表變形有控制要求的城市地鐵、城