隧道圍巖應(yīng)力與變形課件

1、隧道圍巖應(yīng)力與變形隧道圍巖應(yīng)力與變形一 圓形隧洞圍巖應(yīng)力 一 圓形隧洞圍巖應(yīng)力 1 二向等壓下圓形隧洞圍巖彈性應(yīng)力 1 二向等壓下圓形隧洞圍巖彈性應(yīng)力 得：得：隧道圍巖應(yīng)力與變形隧道圍巖應(yīng)力與變形2 二向不等壓下圓形隧洞圍巖彈性應(yīng)力 2 二向不等壓下圓形隧洞圍巖彈性應(yīng)力 得反對稱情況下圍巖中應(yīng)力：得反對稱情況下圍巖中應(yīng)力：，即洞壁切向應(yīng)力疊加上對稱情況下圍巖中應(yīng)力得總應(yīng)力，即洞壁切向應(yīng)力疊加上對稱情況下圍巖中應(yīng)力得總應(yīng)力當(dāng)切向應(yīng)力，洞壁出現(xiàn)拉應(yīng)力。此時兩側(cè)幫出現(xiàn)拉應(yīng)力 此時頂?shù)装宄霈F(xiàn)拉應(yīng)力 所以洞璧不出現(xiàn)切向拉應(yīng)力的條件為： 當(dāng)切向應(yīng)力，洞壁出現(xiàn)拉應(yīng)力。此時兩側(cè)幫出現(xiàn)拉應(yīng)力 此時頂?shù)装宥虿坏?/p>

2、壓下圍巖應(yīng)力分布二向不等壓下圍巖應(yīng)力分布應(yīng)力集中系數(shù)分布圖 應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力集中系數(shù)分布圖 應(yīng)力集中系數(shù)3 其它形狀隧洞圍巖的彈性應(yīng)力 3 其它形狀隧洞圍巖的彈性應(yīng)力 隧道圍巖應(yīng)力與變形隧道圍巖應(yīng)力與變形 圓形、橢圓形隧洞的應(yīng)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(dá)4，而矩形隧洞的尖角處從理論上可達(dá)無窮大，實際沒有那么尖，也能達(dá)68。 應(yīng)力集中系數(shù)決定于隧洞形狀，與隧洞大小無關(guān)。應(yīng)力影響范圍正比于隧洞的大小，而與隧洞形狀關(guān)系不大。當(dāng)圍巖是同一種巖石時，又只處于彈性變形狀態(tài)，圍巖應(yīng)力分布與彈性模量無關(guān)，即與巖體性質(zhì)無關(guān)。 圓形、橢圓形隧洞的應(yīng)

3、力集中系數(shù)最大值在頂?shù)撞?，而正?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(hù)情況下，當(dāng)出現(xiàn)壓剪破壞。（2）當(dāng)滿足下式出現(xiàn)拉破壞。 討論：圍巖破壞的兩種情況：一是拉破壞；（1）在無支護(hù)情況下塑性區(qū)圍巖應(yīng)力狀態(tài)圖（Talober J. Kastner H.）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(yīng)力區(qū) 塑性區(qū)圍巖應(yīng)力狀態(tài)圖（Talober J. Kastne4 二向等壓下圍巖彈塑性應(yīng)力分析 滿足莫爾庫侖準(zhǔn)則其中：4 二向等壓下圍巖彈塑性應(yīng)力分析 滿足莫爾庫侖準(zhǔn)則其中：得塑性區(qū)應(yīng)力分布得塑性區(qū)應(yīng)力分布得彈性區(qū)應(yīng)力分布得彈性區(qū)應(yīng)力分布 可見，Rp與R0成正

4、比，與p0同時增加，C、 越小，Rp越大。即破壞區(qū)半徑與隧洞大小成正比，與圍巖強(qiáng)度成反比，圍巖強(qiáng)度越大，破壞區(qū)越小。 得塑性圈半徑 可見，Rp與R0成正比，與p0同時增加，C、 越隧道圍巖應(yīng)力與變形若施加支護(hù)反力為 p得塑性區(qū)應(yīng)力分布若施加支護(hù)反力為 p得塑性區(qū)應(yīng)力分布得彈性區(qū)應(yīng)力分布得塑性圈半徑得彈性區(qū)應(yīng)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。 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(yīng)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5 破壞區(qū)大小計算的近似地推廣應(yīng)用 1 非圓形隧洞的近似數(shù)解法對梯形2 多種巖體的近

5、似計算方法 數(shù)解法對梯形2 多種巖體的近似計算方法 隧道圍巖應(yīng)力與變形一 圓形隧洞圍巖應(yīng)力 圓形隧洞圍巖變形三 隧道圍巖應(yīng)力變形分析 的數(shù)值方法隧道圍巖應(yīng)力與變形一 圓形隧洞圍巖應(yīng)力二 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 二 圓形隧洞圍巖變形 1 二向等壓下的圍巖彈性變形 得2 二向不等壓下的圍巖彈性變形 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 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(yīng)力與變形一 圓形隧洞圍巖應(yīng)力 圓形隧洞圍巖變形三 隧道圍巖應(yīng)力變形分析 的數(shù)值方法隧道圍巖應(yīng)力與變形一 圓形隧洞