隧道工程课件围岩压力知识分享.ppt

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1、隧道工程课件围岩压力围岩压力的概念⑴松散压力：常通过下列三种情况发生：①在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石；②在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片帮冒落；③在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。围岩压力的概念⑵形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。形变压力除与围岩应力状态有关外，还与支护时间和支护刚度有关。⑶膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。围岩压力的概念⑷冲击压力

2、：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量突然释放所产生的压力。冲击压力是岩体能量的积累与释放问题，所以它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩体，在高地应力作用下，易于积累大量的弹性变形能，一旦遇到适宜条件，就会突然猛烈的大量释放。围岩压力的概念3、围岩松散压力的产生开挖隧道所引起的围岩松动和破坏的范围有大有小，对于一般裂隙岩体中的深埋隧道，其波及范围仅局限在隧道周围一定深度，作用在支护结构上的围岩松散压力远远小于其上覆岩层自重所造成的压力，这可用围岩的“成拱作用”来解释。围岩压力的概念（1）阶段的划分隧道开挖后，在围岩应力重

3、分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段；顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段；顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视为坍塌阶段；顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。围岩压力的概念（2）自然拱的范围自然拱的范围的大小除受上述的围岩地质条件、支护结构架设时间、刚度以及它与围岩的接触状态外，还取决于以下诸因素：围岩压力的概念隧道的形状和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，则自然拱越高，围岩松散压力也越大；隧道的埋深：实践证明，只有当隧道埋深超过某一临界值时，才有可能形成自然拱

4、。习惯上称这种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。由于浅埋隧道不能形成自然拱，所以，它的围岩压力的大小与埋置深度直接相关。施工因素：如爆破所产生的震动，常常是引起塌方的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大自然拱范围。围岩压力的确定1、确定的方法2、一般规定确定方法围岩压力的确定目前常用有下列三种方法：●直接量测法●经验法或工程类比法●理论估算法确定方法直接量测法：是一种切合实际的方法，对隧道工程而言，也是研究发展的方向；但由于受量测设备和技术水平的制约，目前还不能普遍常用。经验法或工程类比法：是根据大量以前工程的实际资料的

5、统计和总结，按不同围岩分级提出围岩压力的经验数值，作为后建隧道工程确定围岩压力的依据的方法。是目前使用较多的方法。确定方法理论估算法：是在实践的基础上从理论上研究围岩压力的方法。由于地质条件的不确定性，影响围岩压力的因素多，企图建立一种完善的和适合各种实际情况的通用围岩压力理论及计算方法是困难的。一般规定1、Ⅰ－Ⅳ级围岩中的深埋隧道，围岩压力主要为形变压力，其值可按释放荷载计算。2、Ⅳ－Ⅵ级围岩中深埋隧道的围岩压力为松散荷载时，其垂直均布压力及水平均布压力可按下列公式计算：应用该公式时，必须同时具备下列条件：（1）H/B<1.7（2）不产生显著偏压及膨胀力的一般

6、围岩。一般规定围岩竖向匀布压力q按下式计算：q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)式中：S—围岩级别，如属II级，则S＝2；γ—围岩容重，(kN/m3)；ω＝1+i(B-5)—宽度影响系数；B—隧道宽度，（m）；i—以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。当B<5m，取i＝0.2；当B>5m,取i＝0.1。一般规定围岩的水平匀布压力e的确定，按下表中的经验公式计算围岩级别I、IIIIIIVVVI水平匀布压力0<0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q一般规定3、浅埋隧道围岩压力的确定（1）深埋和浅埋隧道的判定原则（2

7、）计算公式深埋和浅埋隧道的判定原则隧道埋深不同，确定围岩压力的计算方法不同，应以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”为原则。深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方平均高度(等效荷载高度值)为根据，为了形成此高度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。根据经验，这个深度通常为2～2.5倍的坍方平均高度值深埋和浅埋隧道的判定原则深、浅埋隧道的判定原则Hp＝（2～2.5）hq式中:Hp—深浅埋隧道分界深度;hq—荷载等效高度，按下式计算：hq＝q/γq—深埋隧道竖向均布压力kN／m2；γ—围岩容重（kN／m3）。深埋和浅埋隧道的判定原则在矿山法施工的条件下I一III级围岩取Hp＝2h

8、qIV～VI级围岩取Hp