第2講-隧道施工力學(xué)過程-(1)說課材料

1、中南大學(xué)土木工程學(xué)院(xuyun) 隧道工程系第一頁，共50頁。 （1）隧道結(jié)構(gòu)施工及運營階段安全性的主要影響因素及其在力學(xué)計算(j sun)中如何進(jìn)行考慮？第二頁，共50頁。第2講 隧道(sudo)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(yngl)狀態(tài)2、隧道支護(hù)后的應(yīng)力(yngl)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 第三頁，共50頁。第四頁，共50頁。第五頁，共50頁。第六頁，共50頁。第七頁，共50頁。rcHrrrrrr21111432022022044()()()()cosHrrrrc2111132022044()()()()cosrcHrrrr 21

2、1232022044()()sinuH rGrKrrc0202241112()()()cosvH rGrKrrc 020224112()()sin第八頁，共50頁。rHC()()cos12 12r 0uH rGc0411342()()()cosvH rGc 041342()()sin r 00rr 第九頁，共50頁。 第十頁，共50頁。 第十一頁，共50頁。 310第十二頁，共50頁。 1第十三頁，共50頁。 1第十四頁，共50頁。rcHrr()1022Hrrc()1022r 0uH rGrc024 1第十五頁，共50頁。 r0p第十六頁，共50頁。 01第十七頁，共50頁。 y3y2)0(y

3、) 1(2y第十八頁，共50頁。 第十九頁，共50頁。 rpbRrr1101()pbRrr1101 ()、c第二十頁，共50頁。 11第二十一頁，共50頁。 RrHc ctgc ctgc00211 (sin )sinsin1第二十二頁，共50頁。5 . 03 . 02 . 0第二十三頁，共50頁。 第二十四頁，共50頁。 第二十五頁，共50頁。 第二十六頁，共50頁。 uRGrHRGrRRrecb0202002211()第二十七頁，共50頁。 raprrprr00220221 ()prrprrpHac002202201 ()第二十八頁，共50頁。 rpapc ctgrrc ctg ()()si

4、nsin021papc ctgrrc ctg ()(sinsin)()sinsin11021RrHRpRcbab00112111()()第二十九頁，共50頁。 urGHcHc ctgpc ctgpr rcca|(sincos )(sin )sinsin 001221第三十頁，共50頁。 第三十一頁，共50頁。 第三十二頁，共50頁。 仍以圓形隧道仍以圓形隧道為研究對象，混凝土為研究對象，混凝土或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性可以認(rèn)為是線彈特性可以認(rèn)為是線彈性的，性的， 則有：則有：pKRraSS0第三十三頁，共50頁。 當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍巖特當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍巖特征曲線在征曲線在D D

5、點之前的任意位點之前的任意位置達(dá)到平衡，隧道結(jié)構(gòu)體系置達(dá)到平衡，隧道結(jié)構(gòu)體系均是穩(wěn)定的（形變壓力）均是穩(wěn)定的（形變壓力） 當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍巖特當(dāng)支護(hù)特征曲線與圍巖特征曲線在征曲線在D D點之前沒有達(dá)到點之前沒有達(dá)到平衡，就會導(dǎo)致圍巖的松動平衡，就會導(dǎo)致圍巖的松動(sngdng)(sngdng)、坍塌（松動、坍塌（松動(sngdng)(sngdng)壓力）壓力）第三十四頁，共50頁。3、新奧法施工(sh gng)的力學(xué)解析 原巖應(yīng)力一部分通過變形原巖應(yīng)力一部分通過變形自己承擔(dān)了，另一部分由支自己承擔(dān)了，另一部分由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)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

6、在支護(hù)結(jié)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的，構(gòu)上的荷載是完全不同的，剛度大的支護(hù)不合理剛度大的支護(hù)不合理圍巖松動、坍塌后，作用圍巖松動、坍塌后，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載會急劇在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載會急劇增大增大第三十五頁，共50頁。第三十六頁，共50頁。不同爆破效果條件不同爆破效果條件下，圍巖的特征曲線下，圍巖的特征曲線是完全不同的是完全不同的采用控制爆破時，采用控制爆破時，對圍巖的擾動小，開對圍巖的擾動小，開挖挖(ki w)(ki w)輪廓圓順，輪廓圓順，圍巖的自承載能力強圍巖的自承載能力強 第三十七頁，共50頁。第三十八頁，共50頁。柔性柔性(ru xn)(ru xn)支護(hù)，容支護(hù)，

7、容許圍巖產(chǎn)生一定的變形，許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以發(fā)揮圍巖的承載能力以發(fā)揮圍巖的承載能力及時封閉圍巖，保護(hù)圍巖及時封閉圍巖，保護(hù)圍巖的承載能力的承載能力可分層施作，適時調(diào)整支可分層施作，適時調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度第三十九頁，共50頁。第四十頁，共50頁。判斷圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)判斷圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)體系體系(tx)(tx)是否達(dá)到穩(wěn)是否達(dá)到穩(wěn)定定判斷是否需要調(diào)整支判斷是否需要調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度是判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度是否過大否過大第四十一頁，共50頁。第四十二頁，共50頁。第四十三頁，共50頁。（1 1）是否可以通過）是否可以通過(tnggu)(tnggu)延遲支護(hù)的方式達(dá)到

8、最佳平衡延遲支護(hù)的方式達(dá)到最佳平衡點點4、隧道施工力學(xué)(l xu)相關(guān)問題討論 封閉封閉(fngb)(fngb)圍巖，保護(hù)圍巖，保護(hù)自承載能力自承載能力 形成三向應(yīng)力狀態(tài)形成三向應(yīng)力狀態(tài)第四十四頁，共50頁。4、隧道施工力學(xué)(l xu)相關(guān)問題討論第四十五頁，共50頁。（2 2）在錨噴支護(hù)中加鋼支）在錨噴支護(hù)中加鋼支撐撐(zh chng)(zh chng)就不能發(fā)揮就不能發(fā)揮圍巖的力學(xué)作用了圍巖的力學(xué)作用了在自穩(wěn)能力較差的圍巖在自穩(wěn)能力較差的圍巖(wi yn)中，單靠錨噴支中，單靠錨噴支護(hù)不能控制圍巖護(hù)不能控制圍巖(wi yn)產(chǎn)生過大的變形而導(dǎo)致坍塌，產(chǎn)生過大的變形而導(dǎo)致坍塌，此時必須在錨噴支護(hù)中增加此時必須在錨噴支護(hù)中增加鋼支撐鋼支撐4、隧道(sudo)施工力學(xué)相關(guān)問題討論第四十六頁，共50頁。4、隧道施工力學(xué)(l xu)相關(guān)問題討論第四十七頁，共50頁。（3 3）城市）城市(chngsh)(chngsh)淺淺埋暗挖法施工的力學(xué)機埋暗挖法施工的力學(xué)機理理 用于對地表變形有控用于對地表變形有控制制(kngzh)(kngzh)要求的城市地要求的城市地鐵、城市隧道及其它淺埋鐵、城市隧道及其它淺