第2講隧道施工的力學(xué)過(guò)程

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2、級(jí),,第五級(jí),,,,*,,中南大學(xué)土木工程學(xué)院 隧道工程系,主講教師：,施成華,隧 道 力 學(xué),,,,討論題：,,（,1,）隧道結(jié)構(gòu)施工及運(yùn)營(yíng)階段安全性的主要影響因素及其在力學(xué)計(jì)算中如何進(jìn)行考慮？,,,第,1,講 隧道力學(xué)的基本概念與計(jì)算模型,—,討論題,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,,本講主要內(nèi)容：,1,、隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力狀態(tài),2,、隧道支護(hù)后的應(yīng)力狀態(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(wèn)題討論,,,,,（,1,）隧道的施工過(guò)程,原始巖體,毛 洞,支護(hù)體系,穩(wěn)定洞室,開(kāi)挖,支護(hù),時(shí)間,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,土木工程

3、學(xué)院隧道工程系,施成華,初始應(yīng)力狀態(tài)（原巖）,隧道開(kāi)挖后應(yīng)力狀態(tài)（二次應(yīng)力狀態(tài)）,隧道的開(kāi)挖施工實(shí)際上是一個(gè)應(yīng)力狀態(tài)的調(diào)整，重新達(dá)到,應(yīng)力平衡,的過(guò)程。,（,2,）隧道施工的力學(xué)過(guò)程,開(kāi)挖,支護(hù)體系應(yīng)力狀態(tài)（三次應(yīng)力狀態(tài)）,終極應(yīng)力狀態(tài)（四次應(yīng)力狀態(tài)）,支護(hù),時(shí)間,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,1,),基本,假設(shè),影響洞室圍巖二次應(yīng)力狀態(tài)的因素是很多的，如圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，巖體地質(zhì)因素、洞室開(kāi)挖的形狀和尺寸、埋深以及洞室開(kāi)挖的施工技術(shù)等。但目前對(duì)洞室二次應(yīng)力狀態(tài)的力學(xué)分析多以下述假定為前提：,,1,）視圍巖為均質(zhì)的，各向同性的連續(xù)介質(zhì),,2,）只考慮

4、自重產(chǎn)生的初始應(yīng)力場(chǎng),,3,）隧道形狀以規(guī)則的圓形為主,,4,）隧道位于地表下一定的深度處，可簡(jiǎn)化為無(wú)限體中的孔洞問(wèn)題,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,1,、隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,隧道開(kāi)挖后，圍巖中的應(yīng)力與位移視圍巖強(qiáng)度可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：,一種是圍巖仍處于,彈性狀態(tài),；,另一種是開(kāi)挖后應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)圍巖的屈服條件，使,部分圍巖處于塑性狀態(tài)，,隧道圍巖將產(chǎn)生塑性滑移、松弛或破壞。,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),1,、隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),1,）圍巖中

5、的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)：,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),一部分是初始應(yīng)力初始的,(,以“－”標(biāo)出,),，另一部分是有洞周開(kāi)挖卸載引起的,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,,,沿隧道周邊只存在切向應(yīng)力，徑向應(yīng)力為,0,。這說(shuō)明隧道的開(kāi)挖使隧道周邊圍巖從二維（或三維）應(yīng)力狀態(tài)變成一維（或二維）應(yīng)力

6、狀態(tài)，沿隧道周邊的應(yīng)力值及其分布主要取決于值 。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,分別以不同的 值代入前式，則切向應(yīng)力沿隧道的分布如圖。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),a,）只有初始垂直應(yīng)力（ ）時(shí)，拱頂出現(xiàn)最大切向拉應(yīng)力，并分布在拱頂一定范圍內(nèi)（左右,30°,范圍內(nèi)）。,,b,）隨著 的增大，拱頂切向拉應(yīng)力值及其范圍逐漸減小，當(dāng) 時(shí)

7、，拱頂切向拉應(yīng)力等于,0,， 大于,1/3,后，整個(gè)隧道周邊的切向應(yīng)力皆為壓應(yīng)力。,c,）隧道側(cè)壁周邊切向應(yīng)力總是壓應(yīng)力，且總比拱頂范圍的應(yīng)力值大，側(cè)壁處在較大壓應(yīng)力作用下會(huì)造成側(cè)壁剪切破壞或巖爆，并有可能導(dǎo)致整個(gè)隧道失穩(wěn)。,,,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),d,）當(dāng)初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力相等（ ）時(shí)，隧道周邊圍巖的應(yīng)力狀態(tài)是軸對(duì)稱(chēng)的，這種應(yīng)力狀態(tài)對(duì)圓形隧道的穩(wěn)定是非常有利的。,,e,）通常圍巖的水平側(cè)壓力系數(shù) 在,0.2~0.5,之間，此時(shí)，隧道周邊的切向應(yīng)力都是

8、壓應(yīng)力。,,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),2,）洞周應(yīng)力和位移,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,當(dāng) 時(shí)，隧道斷面是均勻縮小的，隨著 值的減小，隧道上下頂點(diǎn)繼續(xù)向隧道內(nèi)擠入，水平直徑處則減小而變成扁平的斷面形狀。,在多數(shù)情況下，隧道開(kāi)挖后圍巖是向隧道內(nèi)移動(dòng)的，只在一定的,值條件下，在水平直徑處有向兩側(cè)擴(kuò)展的趨勢(shì)，,多數(shù)情況下，拱頂位移均大于側(cè)壁位移,。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),3,）軸對(duì)稱(chēng)情況,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,土木工程學(xué)院隧道工程系

9、,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),在洞室周邊上，主應(yīng)力 和 的差值最大,(2 ),，由此衍生的剪應(yīng)力最大，所以洞室周邊是最容易破壞的，實(shí)踐也證明，洞室的破壞總是從周邊開(kāi)始，并逐步向深處發(fā)展的。,3,）軸對(duì)稱(chēng)情況,,,,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),4,）圍巖應(yīng)力向深處的變化規(guī)律,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,和 兩種情況圍巖應(yīng)力分布情況。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),4,）圍巖應(yīng)力向深處的變

10、化規(guī)律,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,,,,,a),隧道側(cè)壁中點(diǎn)的切向應(yīng)力都是正值（壓應(yīng)力），最大為 最小為 隨著離隧道周邊距離的增大，切向應(yīng)力趨于初始應(yīng)力狀態(tài)。,b,）拱頂處在隧道周邊上的切向應(yīng)力由 變到 ，隨著離隧道周邊距離的增大，切向應(yīng)力同樣趨于初始應(yīng)力狀態(tài)。,c,）在拱頂處拉應(yīng)力深入圍巖內(nèi)部的范圍約為,0.58a,，而后周邊為壓應(yīng)力，這說(shuō)明隧道開(kāi)挖后圍巖內(nèi)的拉應(yīng)力區(qū)是有限的。,對(duì)于實(shí)際開(kāi)挖的隧道，由于爆破超欠挖的影響，隧道周邊極不平整，會(huì)產(chǎn)生高度的應(yīng)力集中，欠挖處的應(yīng)力會(huì)達(dá)到初始應(yīng)力值的,十幾倍,，

11、造成隧道的局部破壞。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,5,）其它情況,,,,,,對(duì)于,非圓形隧道,的圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的確定，要用到復(fù)變函數(shù)的映射理論，公式比較繁雜，這里不詳述。,對(duì)于,淺埋圓形隧道,，圍巖的二次應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)就不能按以上各式確定了，應(yīng)采用彈性力學(xué)中的,R.D.Mindilin,公式進(jìn)行計(jì)算。,,（,2),隧道開(kāi)挖后的彈性應(yīng)力狀態(tài),第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),1,）塑性區(qū)的應(yīng)力場(chǎng),,,,,,圍巖塑性區(qū)的應(yīng)力值與圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)，僅取決于圍巖本身的強(qiáng)度參數(shù) 值，同時(shí)

12、隨,r,的增大而增大，超過(guò)塑性區(qū)范圍后，又恢復(fù)為彈性狀態(tài)。,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),1,）塑性區(qū)的應(yīng)力場(chǎng),,,,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,,當(dāng) 時(shí)，塑性區(qū)的形狀也是一個(gè)圓形，當(dāng) 時(shí)，塑性區(qū)的形狀和范圍有很大的變化。,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),2,）塑性區(qū)的范圍,,,,,,塑性區(qū)范圍不僅與圍巖強(qiáng)度參數(shù)有關(guān)，而且還取決與圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)。在自重應(yīng)力場(chǎng)中，隧道埋深越大、塑性區(qū)范圍越大。,,,在

13、塑性區(qū)與彈性區(qū)的交界面上，塑性區(qū)的應(yīng)力與彈性區(qū)的應(yīng)力一定保持平衡，由此得 時(shí)的塑性區(qū)半徑為,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),2,）塑性區(qū)的范圍,,,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,時(shí)，塑性區(qū)主要出現(xiàn)在側(cè)壁，呈月牙形， 時(shí)，則變成耳狀，也集中在側(cè)壁范圍， 時(shí)，又變成向圍巖深處擴(kuò)展的,X,形，在各種情況下，隧道側(cè)壁塑性區(qū)域顯著集中。,a,） 值的影響,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),2,）塑性

14、區(qū)的范圍,,,,,,對(duì)于馬蹄形隧道，也有同樣的結(jié)論。,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,a,） 值的影響,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),2,）塑性區(qū)的范圍,,,,,,隨著埋深的增加，（實(shí)際上意味著圍巖條件的惡化，其塑性區(qū)擴(kuò)大并呈不同的形狀。,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,b,）埋深的影響,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),2,）塑性區(qū)的范圍,,,,,,隧道形狀對(duì)塑性區(qū)范圍、形狀也有很大的影響。,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),,c,）隧

15、道形狀的影響,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,3,）塑性區(qū)的位移,,,,,,事實(shí)上，圍巖在進(jìn)入塑性狀態(tài)后，體積要發(fā)生剪漲現(xiàn)象，故上式只能是近似公式。,,,,,假定在小變形的情況下，塑性區(qū)體積不變，則有：,,（,3),隧道開(kāi)挖后的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,二次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,1),支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊應(yīng)力分布的影響,1,）彈性應(yīng)力狀態(tài)下,,,支護(hù)阻力的存在，使周邊的徑向應(yīng)力增大，而使切向應(yīng)力減小，實(shí)質(zhì)上是使直接靠近洞室周邊的巖體應(yīng)力狀態(tài)，,從單向,(,或雙向的,),變?yōu)殡p向的,(,或三向的,),的受力狀態(tài)，,因而提高了巖石的承載力。,,假

16、定支護(hù)阻力,pa,是徑向的,(,實(shí)際上還有切向的,),，且沿洞室周邊是均勻分布的，則有：,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),2,、支護(hù)施作后的應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,1),支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊應(yīng)力分布的影響,2,）塑性應(yīng)力狀態(tài)下,,塑性區(qū)半徑是隨著支護(hù)阻力的加大而減小，說(shuō)明了,徑向阻力對(duì)限制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展能起重要作用,。這是因?yàn)橹ёo(hù)阻力的存在,,,使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)有二維的變?yōu)槿S的,,,從而提高了圍巖的抗屈服能力。,,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊位移分布

17、的影響,,在形成塑性區(qū)后，隧道壁徑向位移不僅與巖體的物理參數(shù)、坑道尺寸和隧道埋深有關(guān)，而且還取決于支護(hù)阻力的大小。,,,,,,,,支護(hù)阻力的存在控制了隧道周邊圍巖的變形，從而控制了巖體內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展和應(yīng)力的變化，這就是支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)實(shí)質(zhì)。同時(shí)由于支護(hù)阻力的存在也改變了隧道周邊巖體的承載條件，從而相應(yīng)提供了巖體的承載能力。,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,（,2),支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊位移分布的影響,,,,,,,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,對(duì)于非理想狀態(tài)下的,非圓形隧道,，其圍巖特征曲

18、線(xiàn)的基本形狀是類(lèi)似的。,考慮實(shí)際情況，支護(hù)阻力足夠大時(shí)可使圍巖的,徑向位移為零,，且隧道洞壁位移超過(guò)一定限度后，就會(huì),失穩(wěn)坍塌,，因此需對(duì)圍巖特征曲線(xiàn)進(jìn)行修正。,,（,2),支護(hù)阻力對(duì)隧道周邊位移分布的影響,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,,仍以圓形隧道為研究對(duì)象，混凝土或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性可以認(rèn)為是線(xiàn)彈性的， 則有：,(3),支護(hù)特征曲線(xiàn),第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,(4),圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的建立,當(dāng)支護(hù)特征曲線(xiàn)與圍巖特征曲線(xiàn)在,D,點(diǎn)之前的任意位置達(dá)到平衡，隧道結(jié)構(gòu)體系均是,

19、穩(wěn)定,的（形變壓力）,當(dāng),支護(hù)特征曲線(xiàn)與圍巖特征曲線(xiàn)在,D,點(diǎn)之前沒(méi)有達(dá)到平衡，就會(huì)導(dǎo)致圍巖的,松動(dòng)、坍塌,（松動(dòng)壓力）,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,三次應(yīng)力狀態(tài),土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,1,）核心,——,充分利用圍巖的自承載能力,3,、新奧法施工的力學(xué)解析,原巖應(yīng)力一部分通過(guò)變形自己承擔(dān)了，另一部分由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān),圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同位置達(dá)到平衡，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載是完全不同的，,剛度大的支護(hù)不合理,圍巖松動(dòng)、坍塌后，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載會(huì)急劇增大,較佳的支護(hù)工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在,D,點(diǎn)以左，鄰近,D,點(diǎn)處,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)

20、院隧道工程系,施成華,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,2,）控制爆破,——,保護(hù)圍巖的自承載能力,不同爆破效果條件下，圍巖的特征曲線(xiàn)是完全不同的,采用控制爆破時(shí)，對(duì)圍巖的擾動(dòng)小，開(kāi)挖輪廓圓順，圍巖的自承載能力強(qiáng),,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,2,）控制爆破,——,保護(hù)圍巖的自承載能力,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,3,）錨噴支護(hù),——,發(fā)揮圍巖的自承載能力,柔性支護(hù)，容許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以發(fā)揮圍巖的承載能力,及時(shí)

21、封閉圍巖，保護(hù)圍巖的承載能力,可分層施作，適時(shí)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,3,）錨噴支護(hù),——,發(fā)揮圍巖的自承載能力,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,4,）監(jiān)控量測(cè),——,控制圍巖產(chǎn)生過(guò)大的變形（坍塌）,判斷圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)體系是否達(dá)到穩(wěn)定,判斷是否需要調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度,判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度是否過(guò)大,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,4,）監(jiān)控量測(cè),——,控制圍巖產(chǎn)生過(guò)大的變形（坍塌）,第,2,講 隧道開(kāi)

22、挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,4,）監(jiān)控量測(cè),——,控制圍巖產(chǎn)生過(guò)大的變形（坍塌）,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,新奧法力學(xué)解析,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,1,）是否可以通過(guò)延遲支護(hù)的方式達(dá)到最佳平衡點(diǎn),4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,,封閉圍巖，保護(hù)自承載能力,形成三向應(yīng)力狀態(tài),,——,應(yīng)及早進(jìn)行支護(hù),第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,2,）在錨噴支護(hù)中加鋼支撐就不能發(fā)揮圍

23、巖的力學(xué)作用了,——,在自穩(wěn)能力較差的圍巖中，單靠錨噴支護(hù)不能控制圍巖產(chǎn)生過(guò)大的變形而導(dǎo)致坍塌，此時(shí)必須在錨噴支護(hù)中增加鋼支撐,4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,3,）城市淺埋暗挖法施工的力學(xué)機(jī)理,,用于對(duì)地表變形有控制要求的城市地鐵、城市隧道及其它淺埋隧道,,強(qiáng)調(diào)采用強(qiáng)支護(hù),4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,4,）新意法

24、的力學(xué)機(jī)理,新意法是在新奧法施工理論的基礎(chǔ)上提出的,該工法著重強(qiáng)調(diào)加固工作面以及工作面前方核心圍巖的重要性,該工法認(rèn)為工作面及前方核心圍巖的失穩(wěn)是隧道的塌方、失穩(wěn)的誘導(dǎo)原因,該工法通過(guò)加固工作面前方的核心圍巖來(lái)提高圍巖的承載能力,4,、隧道施工力學(xué)相關(guān)問(wèn)題討論,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,問(wèn)題討論,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,（,1,）淺埋隧道開(kāi)挖后周邊圍巖的二次應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)如何計(jì)算？,,第,2,講 隧道開(kāi)挖后的力學(xué)行為,—,討論題,討論題：,,土木工程學(xué)院隧道工程系,施成華,演講完畢，謝謝觀看！,內(nèi)容總結(jié),中南大學(xué)土木工程學(xué)院 隧道工程系。隧道的開(kāi)挖施工實(shí)際上是一個(gè)

25、應(yīng)力狀態(tài)的調(diào)整，重新達(dá)到應(yīng)力平衡的過(guò)程。1）視圍巖為均質(zhì)的，各向同性的連續(xù)介質(zhì)。4）隧道位于地表下一定的深度處，可簡(jiǎn)化為無(wú)限體中的孔洞問(wèn)題。一部分是初始應(yīng)力初始的(以“－”標(biāo)出)，另一部分是有洞周開(kāi)挖卸載引起的。隧道形狀對(duì)塑性區(qū)范圍、形狀也有很大的影響。塑性區(qū)半徑是隨著支護(hù)阻力的加大而減小，說(shuō)明了徑向阻力對(duì)限制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展能起重要作用。這是因?yàn)橹ёo(hù)阻力的存在,使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)有二維的變?yōu)槿S的,從而提高了圍巖的抗屈服能力。同時(shí)由于支護(hù)阻力的存在也改變了隧道周邊巖體的承載條件，從而相應(yīng)提供了巖體的承載能力。對(duì)于非理想狀態(tài)下的非圓形隧道，其圍巖特征曲線(xiàn)的基本形狀是類(lèi)似的。當(dāng)支護(hù)特征曲線(xiàn)與圍巖特征曲線(xiàn)在D點(diǎn)之前的任意位置達(dá)到平衡，隧道結(jié)構(gòu)體系均是穩(wěn)定的（形變壓力）。原巖應(yīng)力一部分通過(guò)變形自己承擔(dān)了，另一部分由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)。演講完畢，謝謝觀看,