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文档摘要

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第七章地下洞室

唐礼忠

中南大学

岩石力学与工程研究所

7.1概述

7.1.1地下洞室及分类

地下洞室：

指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。

地下洞室的分类

按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、地下厂房

（仓库）、地下军事工程、民用活动/商业空间

按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室

按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形、其它异形

按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井）

按介质类型：岩石洞室、土洞

按应力情况：单式洞室、群洞

7.1.2洞室围岩力学问题

围岩应力重分布问题——计算重分布应力

围岩变形与破坏问题——计算变形/位移、确定破坏范围

围岩压力问题——计算围岩压力-对支护结构的压力-地压

有压洞室围岩抗力问题——计算围岩抗力

p

--q

7.2围岩应力分布

7.2.1无内压洞室围岩分布应力计算

一、弹性围岩分布应力p

1、圆形坑洞

qM

1）力学模型：x

-——

设无限大弹性薄板，在边界上受有沿y、jjjjjjjijjr

x方向分别为p和q的外力作用，薄

板中有一半径为a的小圆孔，按平面无重板岩体力学模型

问题考虑，不计体力。

计算M点的各应力分量。

pp

x

MMM

q=q+

xx

无重板岩体力学模型柯西课题柯西课题

2）计算公司

式中，

——基尔希公式

3）讨论

（1）洞壁上的分布应力

==

洞壁上的τrθ0,σr0，为单向应力状态

σθ大小与洞室尺寸a无关

o=

当θ=0、180,σθ3p-q=（3-）p

o=3q-p=（3-1）p

当θ=90、270，σθ

当λ＜1/3时，洞顶底将出现拉应力

当1/3λ3时，σθ为压应力且分布较均匀

当λ3时，洞壁两侧出现拉应力，洞顶底出现较高的压应力集中

（2）静水应力条件下

围岩内重分布应力与θ角无关，仅与a和

p有关；

由于τrθ=0,则σr,σθ均为主应力，且σθ

恒为最大主应力，