本章内容 第六章 s6-1 地下硐宝围岩 §62弹性理论计算巷道围岩与村砌应力 s6-3 巷道围岩应力分布的弹塑性力学分析法 应力计算及稳定性分析 s6-4 巷道围岩位移 6-5 围岩压力计筐 §6-6 巷道支护 $6-7竖井围岩应力计算及稳定性分析 本章的重点难点： 授课学时：12学时 1、圆形巷道围岩应力弹塑性理论分析方法： 2、围岩与支护相互作用原理 关键术语：围岩应力，围岩压力，弹性区，塑 3、弹塑性理论计算围岩压力 性区，松驰区，围岩变形压力，围岩松动压力， 4、块体平衡理论计算围岩压力： 围岩，普氏平衡拱，喷镭支护，稳定性。 5、压力拱理论计算围岩压力： 6、太沙基理论计算围岩压力 7、喷锚支护的力学作用： 8、圆形竖井围岩应力分布与稳定性评价。 要求 S6-1概述 1、掌握本课程重点难点内容： 、地下室的分类 2、掌握圆形巷道围岩应力分布规律 ty)是指人工开挖或天然存在于岩 3、了解椭圆形、矩形巷道周边应力分布 《库)、地下军事工程 交通道、水工隧道、地下厂房 4、誉想有内压圆形巷道图岩与村羽的应力计算 5、了解塑性区半径、松老区半径及围岩位移的计算公式 按闲壁受压情况：有压硐室、无压酮室 6、了解岩体构造对并壁稳定性的影响： 按断面形状：圈形、矩形、城门洞形、椭圆形 按与水平面关系：水平刚室、斜酮、垂直酮室（井） 7、掌握井壁压力的平面挡土墙计算方法： 8、了解并壁压力空心 按介质类型：岩石酮室、土丽 圆柱体挡土墙计算方法。 按应力情况：单式刚室、群刚
§6-1概述 主562鞋时水性与信方 二、地下碍室墨岩应力分析方法 根据围岩的结构不同，可采用不同的分析方法。 基本假定：岩体为均质、连续和各向同性 的介质。 完整结构的岩体：弹塑性力学分析」 各向同性岩体 研究围岩二次应力状态的方法： 各向异性岩体 将辖道和围岩视为无重量的有孔平板的平面应变问愿，平 块状结构岩体：央体平衡理论分析 普氏压力拱理论 板所受到的外 碎裂和松散结构岩体：松散体力学分析 但当巷道埋深大于 高度的 太沙基理论 时，即.， 抑为 平板平面应变有。 计算结果表明，采用这种计算误差不超过1%。 一、无内压巷道围岩应力分布 1、回形毯道围岩应力分布 a,--54-4+w29 设佩岩垂直应力为,水平应力为( 作用在围岩边 g,=生41+-221+3cs20 6-1) 生理论中的尔滑公 =0+号-si0 (1)当r时， 6-2 hmmmmf T-9-Psin20 上式即为极坐标中的原岩应方。 o常经务力有天 -1-5+g-+3iow0 由：o。=l0+2)+21-)c0s20] o,-Pt"1+)-9P0+3os20 可见，G。与1和0密切相关。 >6-10 f。-9+2g-3sin28 当0=0，元时，，=3- (2)当=a时，即巷道周边的应力为： 当0=3π/2，元/2时，g。=3A-1) 由于岩体的轨拉强度很小，认为岩体不拉 6-3) 因此，巷道周边不能出现赖应力的杂件为 0。=3-)20 。=pl1+)+21-)cos28] 6-0 g,=p3-1)20 式中：1=q/p为侧压力系数
当0=0，π时，。=p3-) 不同的入下，巷道周边切向应力。的分布 当0=3元/2，x/2时，0。=3元-1) 不同的1下，卷域周边切向应力。。的分市： =0,n0=n/2,3/2 -p 11p a) 0 8D 2 50 20 2p 2.6 1/2 2.5p 0.5p (c) 1/3 2.67D Op 几种不同的入情况下圆形巷道周边应力分布 1/42.75p -0.25 不同的下，巷道周边切向应力G的分布 不网的入下，巷道周边切向应力G。的分布 几种不同的入情况下围形巷道周边应力分布 a防g2的7 a,=41-g)+1-4号+3gcm20 ,=p1- ,-生+-+3号cm0 6-10 o,=1+g)》 ,+号-学0 Fe=0 当r=,巷道周边应力为 (3)当p=4,即无=1时， 可见，0。、g月0元 ,t。=0 g,=1-) g。=2p (6-60) 类，1=1（轴对泰）时 当r·时，巷道原应力为： a,=1+)广8- 对圆形巷道国岩瘦力分有 展有刺。 ,=pg=pw=06-刀 o=0 圆形巷道开挖应力扰动觉围为巷道米径的3一5暗
主，久养程彩达空力分中 ,nta825 在单向应力作用下，椭圆形巷 道周边任 是向应习 若者B=0,pw=p,则： g,=0,Tg=0 若B=900,p4=p,则： -n22g y轴上的半b与轴上的半轴a的比值，即m=b/a: 车路p、p作用下由四 日洞壁上任意一点M与椭圆形中心的连线与轴的夹角。 B赛瘦作用线与转的突角： ,=p+mjcos0-1+ +m'si20-m2」 P 6-8 2+ ,=lem+2jc20-he+2m+m20-mmg cos'6 6- 道周边两中痕处（日=0，元）向应力为： 上式也可表示为： m-川+品-a]+g- ,-a+2m'0-ne2t4g"0-mw'0 卷道周地重底枫中燕处（日=3π/2，元/2）切向应力为 oa=l1+2m)z-1]-pl1+2-1] 0,=te=0 着(@)=()，即g1=2则可得： 的g 由(c)可得： 去⅓时能活形统比与队的关系 长轴。长抽方向原岩应力 6-助 短轴短釉方向原岩应力 1:s1:41312 应力相等，周边应力分布比较均幻。 可见，在原岩应力（如，1p)一定的素件下，g 轴比m而变化。为了获得合罐的应力分布，可通过调整 当，板中的。，出现应力，在=V4缘件下，应1 夏底板中点的应力为1，，出现切南应力相等
将上式代入(6-8)： 11f1 o,.ltm+2m'0-h0+242m+sng-ms0 sin0+m2cos' ，· 2宝分+2os0-n0+利分+im0-分ew0】 sh'g+分'cos20 sincosc 可见，精圆形长与原岩最大主应力方向 =p2n0+emO+L=A+ 应力，应力分清 3、矩形巷道围普应力分布 矩形巷道围者应力分布特征： 高宽比■1/3入4 造项 t址女 内都，应为速渐由拉应 由实验和理论分桥可知， 为压应力，并楚于原岩应力 矩形巷道图署应力的大小与矩 点直应 形形状（高宽比）和原署应力 力越大，并于原岩应为 (入)有关. (3)两帮中点水平应力在巷道 “带7 (4)两帮中底垂直应力在卷道周边最大，越往圈岩内部，应力 逐渐戒小，并趋于原岩应力； :不同入和不同袖比下，短形巷道周边顶底板和两 (5)卷道四角处应力集中 其为 曲率半径越小 应力集 在角处可达68 5:14-422y-0.642y-031.4w-0116p02p 施形断西巷道周边良力分带 刀万同一时，由