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隧道圍巖應力與變形一圓形隧洞圍巖應力圓形隧洞圍巖變形三隧道圍巖應力變形分析的數(shù)值方法一

圓形隧洞圍巖應力1二向等壓下圓形隧洞圍巖彈性應力得：討論：1由于所以2在彈性、無支護情況下，圍巖中應力與材料性質無關；3在彈性、無支護情況下，圓形洞壁的應力與洞室大小無關；4定義應力集中系數(shù)k為圍巖與原巖中的最大主應力之比。在這里2二向不等壓下圓形隧洞圍巖彈性應力得反對稱情況下圍巖中應力：，即洞壁切向應力疊加上對稱情況下圍巖中應力得總應力當切向應力，洞壁出現(xiàn)拉應力。此時兩側幫出現(xiàn)拉應力

此時頂?shù)装宄霈F(xiàn)拉應力

所以洞璧不出現(xiàn)切向拉應力的條件為：

二向不等壓下圍巖應力分布應力集中系數(shù)分布圖

應力集中系數(shù)3其它形狀隧洞圍巖的彈性應力圓形、橢圓形隧洞的應力集中系數(shù)最大值在頂?shù)撞?，而正方形、矩形隧洞的最大值在四個角，圓形隧洞k的最大值為3，橢圓形達4，而矩形隧洞的尖角處從理論上可達無窮大，實際沒有那么尖，也能達6~8。

應力集中系數(shù)決定于隧洞形狀，與隧洞大小無關。應力影響范圍正比于隧洞的大小，而與隧洞形狀關系不大。當圍巖是同一種巖石時，又只處于彈性變形狀態(tài)，圍巖應力分布與彈性模量無關，即與巖體性質無關。討論：圍巖破壞的兩種情況：一是拉破壞；二是壓剪破壞。

（1）在無支護情況下，當出現(xiàn)壓剪破壞。（2）當滿足下式出現(xiàn)拉破壞。塑性區(qū)圍巖應力狀態(tài)圖（TaloberJ.KastnerH.）1、2——塑性區(qū)；3、4——彈性區(qū)1——松動區(qū)；2、3——承載區(qū)；4——原巖應力區(qū)

4

二向等壓下圍巖彈塑性應力分析滿足莫爾—庫侖準則其中：得塑性區(qū)應力分布得彈性區(qū)應力分布可見，Rp與R0成正比，與p0同時增加，C、φ越小，Rp越大。即破壞區(qū)半徑與隧洞大小成正比，與圍巖強度成反比，圍巖強度越大，破壞區(qū)越小。

得塑性圈半徑若施加支護反力為p得塑性區(qū)應力分布得彈性區(qū)應力分布得塑性圈半徑上式也可改寫為以上兩式就是修正了的芬納公式。

5

破壞區(qū)大小計算的近似地推廣應用1非圓形隧洞的近似計算法用圖解法確定隧洞外接圓半徑

圖解法數(shù)解法對梯形2多種巖體的近似計算方法隧道圍巖應力與變形一圓形隧洞圍巖應力圓形隧洞圍巖變形三隧道圍巖應力變形分析的數(shù)值方法二

圓形隧洞圍巖變形1二向等壓下的圍巖彈性變形得圍巖位移洞璧的位移為2

二向不等壓下的圍巖彈性變形3二向等壓下圍巖的彈塑性變形隧洞圍巖位移洞璧位移為

隧道圍巖應力與變形一圓形隧洞圍巖應力圓形隧洞圍巖變形

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