岩体力学在洞室工程中的应用第六节松散岩体的围岩压力计算

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1、第六节松散岩体的围岩压力计算浅埋：传递应力，岩柱重量计算法。深埋：自然冒落拱内岩体的自重或裂性围内松动岩体的压力。一、浅埋洞室围岩松动压力计算(2种方法)（一）岩柱法1、基本假设（1）C=0(2)围岩压力=岩柱的自重-柱侧面摩擦力（3）破坏模式与受力状态如下图7-15考虑摩擦力的计算简图微元素滑动岩柱2、洞室顶压力的计算岩柱两侧面的总摩擦力为：式中：-垂直应力；-侧应力系数式中：-侧面上的正压力；-摩擦系数微元素上的侧压力：微元素上的摩擦力：洞顶岩体自重：根据假设求出洞顶压力集度：式中：根据假设求出洞帮压力集度：

2、3、适用条件洞室断面衬砌受力图（二）泰沙基的围岩压力计算方法由单元体的平衡条件推出围岩压力1、基本假设（1）认为岩体是松散体，但存在一定的粘厚力，且服从库仑准则：（2）围岩的滑移模式和外力情况如图所示2、围岩压力计算边界条件：微元体的平衡条件：图7-16垂直地层压力计算图（3）适用条件：H<50m。解该微分方程，并令见=H得洞顶压力：-原岩应力侧压力系数洞室两邦的压力:（三）浅埋山波处洞室围岩压力的计算特点围岩压力将产生偏压力原理围岩压力=岩柱自重-岩柱侧面的摩擦力1、右侧岩柱侧面（1）滑动体ABC的重量①而代入

3、①式得：-抗滑角-有效致滑角-抗滑角②滑动岩柱滑动面倾角地面坡角有效致滑角(2)滑动面上的正压力P在力三角形中，由正弦定律得：分子、分母同乘，并②代入③得：③④注：若未知，可以求其极大值，即：由推出：2、左侧岩柱侧面在A0B0面上，同理可以求出：P0、、2、洞顶岩柱自重3、洞顶支护上的总荷载④式代入4、支护体顶板的荷载集度⑤5、支护体上的水平侧压力6、支护结构受力图Pie1e2e20e10注：此公式适用于暗挖、明挖，仅考虑自重即：。岩柱两侧的摩擦角经验值：二、深埋洞室的松散围岩压力计算俄国普罗托奇雅阔诺夫1907

4、年推出自然冒落拱--沙拱、压力自然平衡拱。（一）普氐理论的基本假设（3）采用坚固系数表表征岩体强度。其物理意义：更简便的经验公式：--Rc/MPa（4）自然平衡拱的洞顶岩体只能承受压应力，不能承受拉应力。（1）围岩为松散体，仍具有一定的粘聚力。（2）洞顶形成自然冒落拱，两帮形成滑动体（夹角）作用在洞顶的围岩压力为自然平衡拱内岩体的自重。在拱脚处，有一水平推力，维持整个拱的平衡，普氐认为必须小于或者等于垂直图7-19自然平衡拱受力图（二）计算公式1、自然平衡拱的形状先假设拱为二次曲线，拱上任一点M弯矩为0：①反力所

5、产生的最大摩擦力，以使保持拱脚的稳定，即：代入①式得令由得（7-51）当时为拱的矢高，令（自然平衡拱的最大高度）自然拱的最大跨度：2、围岩压力（自然冒落拱内岩体的重量）计算（1）顶压（集度）：--取最大值，拱形简化为矩形。（2）侧压：3、适用条件（1）埋深大于3倍的自然拱高。（2）4、支护结构上的受力图见图7-18（一）基本假设（Caquo卡柯）公式假设（1）塑性区与弹性区脱离，围岩压力为塑性区内岩体的自重。（2）塑性区的应力服从莫尔—库仑准则。三、塑性松动压力的计算弹-塑性分析得到塑性区，把塑性区内的岩体重量作

6、为围岩压力。（二）塑性松动压力的计算（1）在最不利的位置，拱顶取一单元作平衡分析：得图7-20松动压力计算简图代入上式整理得：（7-55）将（2）塑性区内服从库仑准则（7-56）（3）解微分方程（7-56）代入（7-55）并解微方程（一阶方程）并整理得：（4）由边界条件确定系数A将A代入上得，支护上的压力（5）围岩压力（卡柯公式）（7-57）（6）卡柯公式的的缺陷①弹塑区脱离不符合实际；②注卡柯公式中的塑性区的半径，可以利用弹-塑分析得到的公式算出，也可以通过测试求出，例如声波测试。四、补充内容立井地压(秦氏)计

7、算公式卡柯公式简化计算斜巷地压计算图返回