圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件

第六章圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和穩(wěn)定驗算第三節(jié)松動圍巖壓力的計算第四節(jié)變形圍巖壓力的計算第五節(jié)塑性松動壓力的計算第六節(jié)地質(zhì)分析法計算圍巖壓力第七節(jié)噴錨支護原理與新奧法第六章圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性1第一節(jié)概述圍巖應(yīng)力與圍巖壓力概念洞室的開挖在巖體中形成了新的洞穴,這就破壞子巖體中原有的應(yīng)力狀態(tài),使洞室周圍巖體中的應(yīng)力重新分布,這種重新分布的應(yīng)力稱圍巖應(yīng)力。在圍巖應(yīng)力作用下,圍巖不斷變形并逐漸向洞室位移,一些強度較低的巖石由于應(yīng)力超過強度的極限值而破壞,破壞了的巖石在重力作用下塌落。為保證洞室穩(wěn)定,在洞內(nèi)進行必要的支撐和襯砌。洞室圍巖的變形和破壞而作用于支護和襯砌上的壓力稱圍巖壓力,也稱山巖壓力,地壓等第一節(jié)概述2圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件32圍巖壓力與支護襯砌的關(guān)系圍巖壓力值的正確估計與否,關(guān)系到能否合理地設(shè)計支護襯砌的尺寸。如圍巖壓力估計值大于實際值,設(shè)計的技襯必然偏大,浪費了材料及人力,反之,支襯被壓壞,出現(xiàn)事故,洞室安全不能保證。相適應(yīng),圍巖壓力越大,設(shè)計支襯的尺寸就要大些。3圍巖壓力的影響因素圍巖壓力的影響因素極為復(fù)雜,地質(zhì)方面與工程方面。地質(zhì)方面的因素(自然屬性)完整性或破碎程度。(2)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布密度、力學性質(zhì)、充填物性質(zhì)及其充填狀態(tài)(3)地下的活動狀況。(4)巖體的性質(zhì)和強度。2圍巖壓力與支護襯砌的關(guān)系4圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件54.圍巖壓力的確定圍巖壓力的大小和方向很復(fù)雜,公式理論都是在定的簡化條件下推導出來的,是近似公式。故在應(yīng)用這些公式和理論時要注意其適用條件。當實際情況與公式八簡化條件較一致時,效果較為滿意。5圍巖壓力的類型根據(jù)圍巖變形破壞機理,把圍壓分為變形,松動膨脹,沖擊圍壓四種類型,并采用不同的理論進行計算4.圍巖壓力的確定6中等堅硬的巖石,圍巖變形較大,產(chǎn)生變形圍壓,可用彈性理論計算◆軟弱破碎巖石,巖石破壞而松動塌落形成松動圍壓,采用松散介質(zhì)極限平衡理論或塊體極限平衡理論分析●沖擊圍壓又稱巖爆,它是彈脆性巖體過度受力后突然發(fā)生彈射變形所引起的圍巖壓力現(xiàn)象,對這種圍壓至今還未有有效的預(yù)測計算方法,有人用能量理論來預(yù)測膨脹圍壓是變形圍壓的一種,只是引起變形的原因較特殊。由于圍巖吸水膨脹對支襯產(chǎn)生的壓力。至今沒有很好的計算方法,原則上可采用彈塑性理論配合流變理論分析般情況下可分為變形和松動固壓兩種大類。中等堅硬的巖石,圍巖變形較大,產(chǎn)生變形圍壓,可用彈7第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和圍巖穩(wěn)定驗算對于堅硬完整的巖體,一般強度較大,變形較小或無,不需支襯,故一般無圍巖壓力或很小,這時洞室的穩(wěn)定與否,只驗算洞室邊界上的切向應(yīng)力。當<[R]-巖石的容許抗壓強度,圍巖穩(wěn)定如σ<0,則>[RJ-巖石的容許抗拉強度[Rc]=0.6Rc無裂隙的堅硬圍巖或0.5Rc有裂隙的堅硬圍巖第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和圍巖穩(wěn)定驗算8例題:某花崗巖體,完整性良好,單軸抗壓強度Rc=100MPa在巖體內(nèi)開挖直墻拱頂洞室,洞的跨度B=12m,洞高h=16m洞埋深H=220m,巖石的重度y=27KNm3,試問圍巖的穩(wěn)定性如何?解:(1)澗室圍巖的天然應(yīng)力oH=VH=27×220=594MPa假定天然應(yīng)力比值系數(shù)為1,則σ==H=594MPa巖石的容許抗壓強度[R=06Rc=06×100=60MPa(2)將洞室看作圓形圓形洞室的σ=2=2×5.94=1188MPa<[Rc]=60MPa故洞室是穩(wěn)定的。例題:某花崗巖體,完整性良好,單軸抗壓強度Rc=100MPa9(3)將洞室看作橢圓形,計算洞頂A點和側(cè)壁B點的切向應(yīng)力0=(Ow-0v)+20H20e8=(0r-Om)+20,4本題中q1=6m,q2=8m,代入數(shù)據(jù)得eA=20Hq2/q1=2×5.94×8/6=1584MPa0=20vq1/q2=2×594×6/8=8.92MPaoA,。g<[R,所以圍巖是穩(wěn)定的。部綿灌(3)將洞室看作橢圓形,計算洞頂A點和側(cè)壁B點的切向應(yīng)力10圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件11圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件12圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件13圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件14圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件15圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件16圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件17圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件18圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件19圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件20圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件21圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件22圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件23圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件24圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件25圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件26圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件27圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件28圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件29圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件30圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件31圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件32圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件33圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件34圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件35圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件36圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件37圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件38圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件39圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件40圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件41圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件42圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件43圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件44圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件45第六章圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和穩(wěn)定驗算第三節(jié)松動圍巖壓力的計算第四節(jié)變形圍巖壓力的計算第五節(jié)塑性松動壓力的計算第六節(jié)地質(zhì)分析法計算圍巖壓力第七節(jié)噴錨支護原理與新奧法第六章圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性46第一節(jié)概述圍巖應(yīng)力與圍巖壓力概念洞室的開挖在巖體中形成了新的洞穴,這就破壞子巖體中原有的應(yīng)力狀態(tài),使洞室周圍巖體中的應(yīng)力重新分布,這種重新分布的應(yīng)力稱圍巖應(yīng)力。在圍巖應(yīng)力作用下,圍巖不斷變形并逐漸向洞室位移,一些強度較低的巖石由于應(yīng)力超過強度的極限值而破壞,破壞了的巖石在重力作用下塌落。為保證洞室穩(wěn)定,在洞內(nèi)進行必要的支撐和襯砌。洞室圍巖的變形和破壞而作用于支護和襯砌上的壓力稱圍巖壓力,也稱山巖壓力,地壓等第一節(jié)概述47圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件482圍巖壓力與支護襯砌的關(guān)系圍巖壓力值的正確估計與否,關(guān)系到能否合理地設(shè)計支護襯砌的尺寸。如圍巖壓力估計值大于實際值,設(shè)計的技襯必然偏大,浪費了材料及人力,反之,支襯被壓壞,出現(xiàn)事故,洞室安全不能保證。相適應(yīng),圍巖壓力越大,設(shè)計支襯的尺寸就要大些。3圍巖壓力的影響因素圍巖壓力的影響因素極為復(fù)雜,地質(zhì)方面與工程方面。地質(zhì)方面的因素(自然屬性)完整性或破碎程度。(2)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布密度、力學性質(zhì)、充填物性質(zhì)及其充填狀態(tài)(3)地下的活動狀況。(4)巖體的性質(zhì)和強度。2圍巖壓力與支護襯砌的關(guān)系49圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件504.圍巖壓力的確定圍巖壓力的大小和方向很復(fù)雜,公式理論都是在定的簡化條件下推導出來的,是近似公式。故在應(yīng)用這些公式和理論時要注意其適用條件。當實際情況與公式八簡化條件較一致時,效果較為滿意。5圍巖壓力的類型根據(jù)圍巖變形破壞機理,把圍壓分為變形,松動膨脹,沖擊圍壓四種類型,并采用不同的理論進行計算4.圍巖壓力的確定51中等堅硬的巖石,圍巖變形較大,產(chǎn)生變形圍壓,可用彈性理論計算◆軟弱破碎巖石,巖石破壞而松動塌落形成松動圍壓,采用松散介質(zhì)極限平衡理論或塊體極限平衡理論分析●沖擊圍壓又稱巖爆,它是彈脆性巖體過度受力后突然發(fā)生彈射變形所引起的圍巖壓力現(xiàn)象,對這種圍壓至今還未有有效的預(yù)測計算方法,有人用能量理論來預(yù)測膨脹圍壓是變形圍壓的一種,只是引起變形的原因較特殊。由于圍巖吸水膨脹對支襯產(chǎn)生的壓力。至今沒有很好的計算方法,原則上可采用彈塑性理論配合流變理論分析般情況下可分為變形和松動固壓兩種大類。中等堅硬的巖石,圍巖變形較大,產(chǎn)生變形圍壓,可用彈52第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和圍巖穩(wěn)定驗算對于堅硬完整的巖體,一般強度較大,變形較小或無,不需支襯,故一般無圍巖壓力或很小,這時洞室的穩(wěn)定與否,只驗算洞室邊界上的切向應(yīng)力。當<[R]-巖石的容許抗壓強度,圍巖穩(wěn)定如σ<0,則>[RJ-巖石的容許抗拉強度[Rc]=0.6Rc無裂隙的堅硬圍巖或0.5Rc有裂隙的堅硬圍巖第二節(jié)堅硬巖體的應(yīng)力和圍巖穩(wěn)定驗算53例題:某花崗巖體,完整性良好,單軸抗壓強度Rc=100MPa在巖體內(nèi)開挖直墻拱頂洞室,洞的跨度B=12m,洞高h=16m洞埋深H=220m,巖石的重度y=27KNm3,試問圍巖的穩(wěn)定性如何?解:(1)澗室圍巖的天然應(yīng)力oH=VH=27×220=594MPa假定天然應(yīng)力比值系數(shù)為1,則σ==H=594MPa巖石的容許抗壓強度[R=06Rc=06×100=60MPa(2)將洞室看作圓形圓形洞室的σ=2=2×5.94=1188MPa<[Rc]=60MPa故洞室是穩(wěn)定的。例題:某花崗巖體,完整性良好,單軸抗壓強度Rc=100MPa54(3)將洞室看作橢圓形,計算洞頂A點和側(cè)壁B點的切向應(yīng)力0=(Ow-0v)+20H20e8=(0r-Om)+20,4本題中q1=6m,q2=8m,代入數(shù)據(jù)得eA=20Hq2/q1=2×5.94×8/6=1584MPa0=20vq1/q2=2×594×6/8=8.92MPaoA,。g<[R,所以圍巖是穩(wěn)定的。部綿灌(3)將洞室看作橢圓形,計算洞頂A點和側(cè)壁B點的切向應(yīng)力55圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件56圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件57圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件58圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件59圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件60圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件61圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件62圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件63圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件64圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件65圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件66圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件67圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件68圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件69圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件70圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件71圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件72圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件73圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件74圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件75圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件76圍巖壓力與圍巖穩(wěn)定性分解課件