地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論(設(shè)計(jì))

第三章地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論（設(shè)計(jì)）主講：孟杏微本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、掌握郎肯土壓力理論；2、理解庫倫土壓力理論；3、掌握非圓形隧道等代元法。2010-05-28問題1：土壓力的類型？問題2：靜止土壓力計(jì)算？問題3：朗肯主動(dòng)、被動(dòng)土壓力理論？問題4：庫倫土壓力理論？問題5：特殊條件下朗肯土壓力的計(jì)算（超載和水）？§3.1土壓力計(jì)算理論2010-05-28§3.1土壓力計(jì)算理論特殊情況下的土壓力考慮地下水時(shí)水土壓力計(jì)算？地下水位以下土的重度應(yīng)取浮重度，并認(rèn)為地下水對擋土墻產(chǎn)生靜水壓力，因此作用在墻背上總的側(cè)壓力為土壓力和水壓力之和。2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論問題1：圍巖的概念？問題2：初始應(yīng)力場和二次應(yīng)力？問題3：圍巖壓力的概念？問題4：圓形洞室圍巖線彈性和彈塑性應(yīng)力分析？問題5：塑性區(qū)半徑和松動(dòng)區(qū)半徑？2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（一）圍巖的概念及其應(yīng)力狀態(tài)

圍巖:將開挖后隧道周圍發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖體稱為圍巖.

初始應(yīng)力場：由于巖體的自重和地質(zhì)構(gòu)造作用，在開挖洞室前巖體中存在的地應(yīng)力場。

二次應(yīng)力（次生應(yīng)力）：圍巖中重新分布的應(yīng)力。2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（二）圍巖壓力的基本概念

圍巖壓力:作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力.洞室開挖之前，地層中的巖體處于復(fù)雜的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)。洞室開挖之后，應(yīng)力重新分布，從而使圍巖產(chǎn)生變形。如在圍巖發(fā)生變形時(shí)及時(shí)進(jìn)行襯砌或圍護(hù)，阻止圍巖繼續(xù)變形，防止圍巖塌落，則圍巖對襯砌結(jié)構(gòu)就要產(chǎn)生壓力，即所謂的圍巖壓力。2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類圍巖壓力就其表現(xiàn)形式可分為如下四類：

變形壓力

松動(dòng)壓力

膨脹壓力

沖擊壓力2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

變形壓力：由于圍巖變形受到支護(hù)的抗力而產(chǎn)生的。按其成因分成三種：

彈性變形壓力

塑性變形壓力

流變壓力

2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

松動(dòng)壓力：由于開挖而松動(dòng)或塌落的巖體，以重力形式直接作用在支護(hù)上的壓力：

(1)隧道開挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，頂板開始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋(圖a)，可視為變形階段；(2)頂板的裂紋繼續(xù)發(fā)展并且張開，由于結(jié)構(gòu)面切割等原因，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜?dòng)(圖b)，可視為松動(dòng)階段；2010-05-28(3)頂板巖體視其強(qiáng)度的不同而逐步塌落(圖c)，可視為塌落階段；(4)頂板塌落停止，達(dá)到新的平衡，此時(shí)其界面形成一近似的拱形(圖d)，可視為成拱階段。§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

2010-05-28(c)(d)(a)(b)松動(dòng)壓力的形成2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

因塌方形成的自然平衡拱2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

膨脹壓力：由于圍巖膨脹崩解而引起的壓力。其大小取決于膨脹性粘土礦物的含量和地下水的情況。2010-05-28§3.2巖石力學(xué)計(jì)算理論（三）圍巖壓力分類

沖擊壓力：沖擊壓力是圍巖中積累的大量彈性變形能，受開挖的擾動(dòng)，這些能量突然釋放所產(chǎn)生的巨大壓力。

2010-05-