PPT地下結(jié)構(gòu)工程－教學(xué)7

5、圓形洞洞室圍巖塑塑性解采用摩爾－－庫侖強度度理論其它條件同同彈性解列出微小單單元的微分分方程：消去d和高階無窮窮小量，得得到：（-r)dr=rdr即：dr/r=dr/(-r)（（A）這就是塑性性區(qū)內(nèi)應(yīng)力力應(yīng)滿足的的微分方程程根據(jù)摩爾圓圓與強度包包線相切的的關(guān)系可得得出塑性區(qū)區(qū)應(yīng)力與強強度的關(guān)系系整理后得：：（B）將(B)代入(A)，分離變量，，兩邊積分分,得到方方程的通解解（（C）將r＝a處的邊界條條件r＝pb代入上式求求出C1將求出的C1代回C式，求出特特解：上述兩式給給出了塑性性區(qū)中任一一點的應(yīng)力力值。以下求塑性性區(qū)的半徑徑R，這要用到在在此邊界上上，應(yīng)力表表達式同時時滿足塑性性及彈性關(guān)關(guān)系：r＋＝2p…………………彈性……塑性整理后得：：解出支護力力pb的表達式：：上式就是著著名的Kastner公式還有兩個重重要的物理理量就是隧隧洞周邊及及塑性區(qū)周周邊的徑向向位移：6、圓形洞洞室圍巖中中的松弛壓壓力除了洞周圍圍巖的彈塑塑性變形產(chǎn)產(chǎn)生對支護護的壓力外外，圍巖松松動圈內(nèi)的的巖石還會會對支護產(chǎn)產(chǎn)生所謂松松弛壓力：：1、pi=(R-a)(太保守，極極值）2、科卡公式討論：松弛壓力與與彈模E和泊松比無關(guān)松弛壓力與與容重呈正比與地應(yīng)力有有無關(guān)系？？與C、有什么關(guān)系系？變形壓力與與松弛之和和為支護所所受到的壓壓力。變形壓力隨隨洞周位移移增大而減減小，若想想使位移趨趨于零，變變形壓力會會趨于無窮窮大松弛壓力隨隨洞周位移移增大而增增大，最大大＝？時間因素的的影響…巖巖體的流變變由于巖體可可能具有的的流變性質(zhì)質(zhì)，實際工工程中圍巖巖變形和松松弛還與時時間有關(guān)。。圍巖流變變性質(zhì)不明明顯時，開開挖后很快快達到新的的平衡，變變形穩(wěn)定，，不再增長長。圍巖不不好時，開開挖后在一一段時間內(nèi)內(nèi)變形逐漸漸增加，松松弛壓力逐逐漸增加，，因此有一一個適時支支護的問題題。支護得得太早，變變位尚未充充分發(fā)展，，形變壓力力會較大。。支護得太太晚，松弛弛范圍太大大，松弛壓壓力太大。。4.2影影響地下結(jié)結(jié)構(gòu)工程穩(wěn)穩(wěn)定的主要要因素1、地應(yīng)力2、巖體結(jié)結(jié)構(gòu)和材料料特性3、地下水水的存在及及其活動4、工程因因素1、2、3是巖體內(nèi)內(nèi)在因素，，或天然因因素；4是外在因因素，或人為因因素1、巖體原原始應(yīng)力場場地應(yīng)力是巖巖體中原已已存在的應(yīng)應(yīng)力。一般般情況下，，地應(yīng)力很很大的地區(qū)區(qū)，對洞室室圍巖穩(wěn)定定不利。無無論是選擇擇洞室位置置還是決定定洞軸方位位，均應(yīng)仔仔細(xì)考慮地地應(yīng)力。由由于巖體構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，，變化大，，少數(shù)測點點的地應(yīng)力力實測結(jié)果果帶有一定定的局限性性，不一定定能確切代代表該區(qū)域域的地應(yīng)力力狀態(tài)，因因此，有人人采用有限限元回歸分分析方法來來推求某一一區(qū)域的地地應(yīng)力場。。以此作為為洞室布置置和圍巖穩(wěn)穩(wěn)定分析的的依據(jù)。巖體應(yīng)立場場是影響地地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定的重要要因素，應(yīng)應(yīng)該指出的的是，各個個應(yīng)力分量量的比值，，比應(yīng)力分分量量值的的大小對穩(wěn)穩(wěn)定性起著著更為關(guān)鍵鍵的作用和和影響。應(yīng)力場的大大小和分布布規(guī)律是復(fù)復(fù)雜的，往往往難以準(zhǔn)準(zhǔn)確確定。。但是它對對于地下結(jié)結(jié)構(gòu)的位置置、軸線的的走向、斷斷面的形狀狀、結(jié)構(gòu)群群體之間的的相互關(guān)系系的選擇，，都有著決決定性的作作用。2、巖體結(jié)結(jié)構(gòu)和材料料特性現(xiàn)在常說的的巖石力學(xué)學(xué)，實際上上早已擴展展為巖體力力學(xué)。巖體體是一個復(fù)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)體，離彈彈塑性力學(xué)學(xué)中所定義義的均質(zhì)、、連續(xù)、各各向同性的的理想彈塑塑性體相去去甚遠(yuǎn)。巖巖體常為節(jié)節(jié)理面，層層面，片理理面甚至斷斷層帶等結(jié)結(jié)構(gòu)面所切切割。這些些結(jié)構(gòu)面的的強度較低低，是影響響洞室穩(wěn)定定的主要因因素之一。。這些軟弱弱結(jié)構(gòu)面常常常分成很很多組，各各組的特點點不同，即即間距，連連續(xù)性，寬寬度，充填填情況，強強度，成因因都可能不不同，要分分辨其對洞洞室穩(wěn)定影影響的程度度，然后決決定洞室的的布置。要指出的是是，被地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造面所所切割的危危險塊體除除受重力作作用外，尚尚與構(gòu)造地地應(yīng)力相互互影響，深深埋洞室或或水平構(gòu)造造應(yīng)力較大大的情況下下尤其如此此。圍巖結(jié)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)態(tài)通常分為為整體狀，，塊狀，層層狀，互層層簿層，碎碎裂結(jié)構(gòu)，，散粒結(jié)構(gòu)構(gòu)等，圍巖巖的完整程程度常用巖巖體完整性性系數(shù)屬表表示，它是是巖體和巖巖石的彈性性縱波速度度之比。巖巖體的強度度和變形指指標(biāo)是影響響穩(wěn)定的主主要指標(biāo)，，一般情況況下，巖體體結(jié)構(gòu)的狀狀態(tài)是控制制性的，單單論巖塊強強度的意義義不大，只只有對于整整體狀結(jié)構(gòu)構(gòu)，巖體強強度和巖塊塊強度才有有相近之處處。3、、地地下下水水的的存存在在及及其其活活動動地下下水水的的存存在在使使洞洞室室穩(wěn)穩(wěn)定定性性惡惡化化。。地地下下水水的的滲滲透透壓壓力力對對于于洞洞室室是是不不利利荷荷載載；；地地下下水水的的長長期期作作用用又又會會使使巖巖石石軟軟化化，，泥泥化化，，降降低低其其強強度度。。尤尤其其弱弱面面中中的的填填充充物物又又容容易易被被地地下下滲滲流流溶溶蝕蝕、、帶帶走走，，形形成成空空穴穴，，造造成成巖巖體體整整體體弱弱化化。。地下下水水的的處處理理歷歷來來是是困困難難的的令令人人頭頭痛痛的的問問題題。。4、、工工程程因因素素包括括地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布布置置設(shè)設(shè)計計的的合合理理性性，，洞洞室室形形狀狀、、大大小小、、洞洞群群間間距距、、開開挖挖順順序序、、支支護護措措施施等等等等是是否否得得到到充充分分的的優(yōu)優(yōu)化化。。地地質(zhì)質(zhì)條條件件越越差差，，工工程程因因素素的的影影響響就就越越突突出出。。施工工隊隊伍伍的的技技能能、、素素質(zhì)質(zhì)、、責(zé)責(zé)任任心心和和團團隊隊精精神神、、施施工工方方法法和和機機具具的的先先進進程程度度，，施施工工管管理理水水平平等等等等。。4.3地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)失失穩(wěn)穩(wěn)的的主主要要型型式式1、、局局部部失失穩(wěn)穩(wěn)2、、整整體體失失穩(wěn)穩(wěn)3、、塌塌方方4、、巖巖爆爆1、、局局部部失失穩(wěn)穩(wěn)指地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圍圍巖巖局局部部性性破破壞壞：：發(fā)發(fā)生生在在多多組組節(jié)節(jié)理理切切割割的的較較堅堅硬硬巖巖體體中中，，一一般般是是非非擴擴展展性性的的。。當(dāng)當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面與與臨臨空空面面切切割割巖巖體體，，形形成成不不穩(wěn)穩(wěn)定定塊塊體體時時，，容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生此此種種破破壞壞；；要要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面與與開開挖挖面面平平行行或或小小角角度度相相交交時時，，易易形形成成片片幫幫、、吊吊塊塊等等局局部部失失穩(wěn)穩(wěn)破破壞壞。。采采用用錨錨固固方方式式加加固固作作用用明明顯顯。。2、、整整體體失失穩(wěn)穩(wěn)又稱稱為為““強強度度破破壞壞””，，即即由由大大范范圍圍內(nèi)內(nèi)巖巖體體的的地地應(yīng)應(yīng)力力值值超超過過了了圍圍巖巖允允許許的的極極限限強強度度而而引引起起的的破破壞壞。。表表現(xiàn)現(xiàn)型型式式為為大大范范圍圍坍坍塌塌、、彎彎曲曲開開裂裂、、邊邊墻墻擠擠出出、、底底板板鼓鼓起起、、斷斷面面產(chǎn)產(chǎn)生生嚴(yán)嚴(yán)重重的的收收縮縮等等。。一一般般容容易易發(fā)發(fā)生生在在地地應(yīng)應(yīng)力力高高且且偏偏差差應(yīng)應(yīng)力力大大、、巖巖體體強強度度低低的的軟軟巖巖中中。。3、、塌塌方方指大大規(guī)規(guī)模模巖巖體體塌塌落落、、地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完全全破破壞壞、、地地下下洞洞室室埋埋沒沒。。主主要要發(fā)發(fā)生生在在較較大大范范圍圍的的斷斷層層影影響響帶帶、、強強風(fēng)風(fēng)化化帶帶、、碎碎裂裂松松動動區(qū)區(qū)。。由弱弱面面和和開開挖挖面面切切割割形形成成的的孤孤立立無無限限制制塊塊體體、、存存在在多多組組無無膠膠結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面或或有有夾夾泥泥層層、、又又有有地地下下水水活活動動時時，，容容易易發(fā)發(fā)生生塌塌方方甚甚至至冒冒頂頂。。4、、巖巖爆爆又稱稱為為““沖沖擊擊地地壓壓””，，片片狀狀剝剝落落及及破破碎碎的的巖巖塊塊與與巖巖體體分分離離，，并并以以彈彈射射的的形形式式突突然然離離開開開開挖挖面面，，并并伴伴隨隨有有巨巨大大聲聲響響。。對對人人員員設(shè)設(shè)備備有有較較大大威威脅脅。。多發(fā)發(fā)生生在在以以構(gòu)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力為為主主的的高高地地應(yīng)應(yīng)