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1、0.0.绪论绪论1.1.岩石的变形岩石的变形2.2.岩石强度理论岩石强度理论3.3.岩体的变形与强度特性岩体的变形与强度特性4.4.地下硐室围岩应力地下硐室围岩应力5.5.围岩压力围岩压力6.6.斜坡稳定性计算斜坡稳定性计算7.7.坝基应力及稳定性计算坝基应力及稳定性计算提纲提纲5.1概述概述5.2松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算5.3块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力5.4弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力5.1 概述概述在在岩岩体体内内开开挖挖硐硐室室(例例如如水水工工隧隧硐硐、地地下下电电站站等等)以以后后，岩岩体体的的原原始始平平衡衡状状态态被被破破
2、坏坏，发发生生应应力力重重分分布布，使使围围岩岩产产生生变变形形。当当重重分分布布应应力力达达到到或或超超过过岩岩石石的的强强度度极极限限时时，除除弹弹性性变变形形外外，还还将将产产生生较较大大的的塑塑性性变变形形，如如果果不不阻阻止这种变形的发展，就会导致围岩破裂，甚至失稳破坏。止这种变形的发展，就会导致围岩破裂，甚至失稳破坏。如果不进行支护与衬砌，硐室是否稳定如果不进行支护与衬砌，硐室是否稳定?若需要支护与衬砌，则岩石对支护或衬砌若需要支护与衬砌，则岩石对支护或衬砌的压力有多大的压力有多大?这是进行地下硐室设计和施工时，工程人员和地质人员必须解决这这是进行地下硐室设计和施工时，工程人员和地
3、质人员必须解决这样的问题。样的问题。为了保证围岩的稳定以及地下硐室结构的安全，常常必须在硐室中进行必为了保证围岩的稳定以及地下硐室结构的安全，常常必须在硐室中进行必要的支护与衬砌，以约束或阻止围岩的过大变形和破坏。要的支护与衬砌，以约束或阻止围岩的过大变形和破坏。硐室围岩因变形和破坏而作用于支护或衬砌结构上的力硐室围岩因变形和破坏而作用于支护或衬砌结构上的力围岩压力围岩压力(或称或称“山岩压力山岩压力”、“地层压力地层压力”、“地压地压”等等)。5.1 概述概述当岩石比较坚硬完整时，重分布应力一般都在岩石的弹性极限以内，围岩应力重分布过当岩石比较坚硬完整时，重分布应力一般都在岩石的弹性极限以内
4、，围岩应力重分布过程中产生的弹性变形，在开挖过程中就完成了。也就没有围岩压力。程中产生的弹性变形，在开挖过程中就完成了。也就没有围岩压力。围岩压力的产生围岩压力的产生如果岩石的强度比较低，围岩应力重分布过程中不仅产生弹性变形，还产生了较长时间才如果岩石的强度比较低，围岩应力重分布过程中不仅产生弹性变形，还产生了较长时间才能完成的塑性能完成的塑性(塑流塑流)变形，支护的结果限制了这种变形的发展，故而引起围岩压力。变形，支护的结果限制了这种变形的发展，故而引起围岩压力。由于重由于重分布应力使围岩产生过大的变形所引起的围岩压力分布应力使围岩产生过大的变形所引起的围岩压力形变围岩压力形变围岩压力。当岩
5、体存在一些较大结构面将岩体切割成大的块体时，开挖硐室后，大块体常常产生向硐当岩体存在一些较大结构面将岩体切割成大的块体时，开挖硐室后，大块体常常产生向硐内塌落或滑动。内塌落或滑动。由块体塌落或滑落产生的围岩压力由块体塌落或滑落产生的围岩压力块体塌落块体塌落围岩压力围岩压力。当岩体比较破碎时，围岩应力极易超过岩体强度，使破碎岩体松动塌落，直接作用于支护结当岩体比较破碎时，围岩应力极易超过岩体强度，使破碎岩体松动塌落，直接作用于支护结构上。构上。由塌落岩体重量引起围岩压力由塌落岩体重量引起围岩压力塌落塌落围岩压力围岩压力(松动围岩压力松动围岩压力)。对不同原因产生的围岩压力，采用的计算方法往往不同
6、对不同原因产生的围岩压力，采用的计算方法往往不同。对于对于“形变围岩压力形变围岩压力”可采用可采用“弹塑性理论弹塑性理论”。对于对于“塌落围岩压力塌落围岩压力”可采用可采用“松散围岩的围岩压力理论松散围岩的围岩压力理论”。对于对于“块体塌落围岩压力块体塌落围岩压力”可采用可采用“块体极限平衡理论块体极限平衡理论”。软岩由于遇水膨胀、崩解，所产生的围岩压力软岩由于遇水膨胀、崩解，所产生的围岩压力膨胀膨胀压力压力。岩石由于弹性应变能的突然释放，所产生的围岩压力岩石由于弹性应变能的突然释放，所产生的围岩压力冲击冲击压力压力(冲击地压冲击地压)。5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算一、
7、浅埋硐室松动压力计算一、浅埋硐室松动压力计算对于浅埋硐室，两侧滑裂面对于浅埋硐室，两侧滑裂面AA、CC将延至地表，它们与铅垂线夹角为将延至地表，它们与铅垂线夹角为。此时硐顶垂直围压，由此时硐顶垂直围压，由块体块体ACDB的重量引起。即垂直压力：的重量引起。即垂直压力：当当H 取取 q 取极大值取极大值q 随随 H增大而减小，甚至可增大而减小，甚至可能出现负值。能出现负值。上述公式适用于上述公式适用于 的情况的情况二、太沙基理论计算松动围压（浅埋）二、太沙基理论计算松动围压（浅埋）5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算太沙基理论将地层看作松散体，从应力传递概念推太沙基理论将地层看作
8、松散体，从应力传递概念推导垂直围岩压力。导垂直围岩压力。假设垂直破裂面假设垂直破裂面AD、CB延至地表。延至地表。取厚度取厚度dz的薄层单元，其受力情况如右图：的薄层单元，其受力情况如右图：dG薄层单薄层单元重量元重量根据薄层单元在垂直方向的平衡条件：根据薄层单元在垂直方向的平衡条件：积分常数积分常数5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算如果硐室侧面出现如果硐室侧面出现与铅垂线成与铅垂线成角角的滑裂面，其硐顶的滑裂面，其硐顶垂直围岩压力计算与上述相同，只需将垂直围岩压力计算与上述相同，只需将a1以以a替换即替换即可。硐顶垂直围岩压力为：可。硐顶垂直围岩压力为：式中：式中：三、普氏
9、理论计算松动围压三、普氏理论计算松动围压5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算俄国学者俄国学者普罗托奇亚科诺夫普罗托奇亚科诺夫1907年提出。年提出。很多纵横交错节理切割的岩体，可视为具有一定粘很多纵横交错节理切割的岩体，可视为具有一定粘聚力的松散体；聚力的松散体；松散围岩的塌落是有限度的。当塌落到一定程度时松散围岩的塌落是有限度的。当塌落到一定程度时将形成一将形成一自然平衡拱自然平衡拱，称，称“压力拱压力拱”；自然拱的切线方向只有压应力；自然拱以上的岩体自然拱的切线方向只有压应力；自然拱以上的岩体重量是通过拱传递到硐室两侧的，对拱内岩体无影响；重量是通过拱传递到硐室两侧的，对拱
10、内岩体无影响；作用于衬砌上的垂直围压，即为压力拱与衬砌之间作用于衬砌上的垂直围压，即为压力拱与衬砌之间的岩体重量，而与拱外岩体无关。的岩体重量，而与拱外岩体无关。该理论认为：该理论认为：5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算、拱形与拱高、拱形与拱高首先，取首先，取OM弧段，分析其受力情况：弧段，分析其受力情况：其次，取其次，取OC半拱，分析其受力情况：半拱，分析其受力情况：当拱处于极限平衡状态时，有当拱处于极限平衡状态时，有若使压力拱稳定，应若使压力拱稳定，应 普氏取：普氏取：可见压力拱的形状为抛物线。可见压力拱的形状为抛物线。f 普氏系数，或岩石坚固性系数普氏系数，或岩石坚固性
11、系数于是于是:普氏系数普氏系数f 的物理意义的物理意义增大了的摩擦系数。可根据单轴抗压强度确定。增大了的摩擦系数。可根据单轴抗压强度确定。于是于是:5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算、硐顶垂直围岩压力、硐顶垂直围岩压力5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算硐顶垂直围压等于压力拱与衬砌之间岩石重量。硐顶垂直围压等于压力拱与衬砌之间岩石重量。式中式中A压力拱的面积。压力拱的面积。于是于是:5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算如果岩石性质较差，硐子开挖后不但如果岩石性质较差，硐子开挖后不但顶部塌落，两侧也可能不稳定而出现顶部塌落，两侧也可能不稳定而出现
12、向硐内的滑动。从而使向硐内的滑动。从而使压力拱扩大压力拱扩大。硐顶垂直围压等于阴影部分重量。硐顶垂直围压等于阴影部分重量。若阴影部分面积近似取：若阴影部分面积近似取：于是，于是，硐顶垂直围压：硐顶垂直围压：5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算、侧向围岩压力、侧向围岩压力如果硐壁不稳定，将沿如果硐壁不稳定，将沿AB面、面、CD面滑动，两侧三角棱体向硐内的滑动面滑动，两侧三角棱体向硐内的滑动趋势，将对衬砌产生围岩压力，即趋势，将对衬砌产生围岩压力，即侧侧向围压向围压。侧向围压侧向围压可按可按土力学土力学中的朗金土中的朗金土压力理论计算。压力理论计算。根据朗金主动土压力公式：根据朗金
13、主动土压力公式：总的侧向围压：总的侧向围压：、底部围岩压力、底部围岩压力5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算引起硐底围压的可能性：引起硐底围压的可能性：硐底岩石的膨胀；硐底岩石的膨胀；硐底岩石向硐内的挤入；硐底岩石向硐内的挤入；在硐底高程处，侧墙内侧垂直压力在硐底高程处，侧墙内侧垂直压力(h0+H)，侧墙外侧无荷载。硐底在，侧墙外侧无荷载。硐底在压力压力(h0+H)作用下向上隆起，从而作用下向上隆起，从而产生底部围压。产生底部围压。在压力在压力(h0+H)作用下，硐底破坏部作用下，硐底破坏部分假设为右图所示。当处于极限平分假设为右图所示。当处于极限平衡状态时：衡状态时：B点主动
14、土压力点主动土压力:F点主动土压力点主动土压力:F点被动土压力点被动土压力:把把BF作为挡土墙，则作用作为挡土墙，则作用BF上的上的净土压力净土压力P为为:式中式中:5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算P即作用于挡土墙即作用于挡土墙BF上的推力，将其分解为上的推力，将其分解为FD面的面的切向力切向力T、法向力、法向力N：则，滑动则，滑动FD面上的有效滑动力面上的有效滑动力T0：这样，硐底围压：这样，硐底围压：、对普氏理论的讨论、对普氏理论的讨论5.2 松散围岩的围岩压力计算松散围岩的围岩压力计算普氏理论的基本前提：普氏理论的基本前提：硐室围岩为几乎无粘聚力的松散体；硐室上方能形
15、成稳定的压力拱硐室围岩为几乎无粘聚力的松散体；硐室上方能形成稳定的压力拱(一般认为：当埋深一般认为：当埋深2.02.5倍拱高时，才能形成压力拱倍拱高时，才能形成压力拱)。普氏把岩体看作松散体。这与大多数岩石的实际情况不符。普氏把岩体看作松散体。这与大多数岩石的实际情况不符。普氏理论中的岩石坚固性系数普氏理论中的岩石坚固性系数f，不是岩石的特性参数，也无法通过试验获得；，不是岩石的特性参数，也无法通过试验获得；按普氏理论，顶部围压在顶部中央最大。但许多工程中，最大顶压常偏离拱顶。按普氏理论，顶部围压在顶部中央最大。但许多工程中，最大顶压常偏离拱顶。按普氏理论，围岩压力只与硐室跨度有关，而与硐形、
16、上覆岩层厚度、施工方法、程序按普氏理论，围岩压力只与硐室跨度有关，而与硐形、上覆岩层厚度、施工方法、程序等无关。这与实际情况不符。等无关。这与实际情况不符。但是，普氏理论，公式简单、使用方便。若实际情况符合其假设，也常常获得满意结果。但是，普氏理论，公式简单、使用方便。若实际情况符合其假设，也常常获得满意结果。5.3 块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力(一一)楔形危岩体硐顶围岩压力楔形危岩体硐顶围岩压力设：设：硐顶切向应力为硐顶切向应力为；结构面内聚力结构面内聚力c、内摩擦角、内摩擦角；则：硐顶垂直围压则：硐顶垂直围压若：硐顶围岩应力若：硐顶围岩应力为拉伸应力，结构面无充填时，为
17、拉伸应力，结构面无充填时，则可假定则可假定c0，0。这时，。这时，(二二)柱形危岩体硐顶围岩压力柱形危岩体硐顶围岩压力5.3 块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力设：设：结构面内聚力结构面内聚力c、和、和 tg=0；则则：(单位长度单位长度)硐顶垂直围压硐顶垂直围压若若c0，tg 0，则：，则：5.3 块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力(三三)斜柱危岩体围岩压力斜柱危岩体围岩压力斜柱危岩体对衬砌的围岩压力，是由斜柱体沿斜柱危岩体对衬砌的围岩压力，是由斜柱体沿AB面的滑动所引起的。沿面的滑动所引起的。沿AB面的面的有效下滑力有效下滑力P作用于作用于衬砌的法向分量即为衬砌
18、的法向分量即为侧向围岩压力侧向围岩压力PV。沿沿ABAB面的面的有效下滑力有效下滑力P:作用于衬砌的作用于衬砌的侧向围岩压力侧向围岩压力PV:(四四)密集节理切割围岩的围岩压力密集节理切割围岩的围岩压力5.3 块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力在硐壁处在硐壁处y=、x=r=0，且均为主应力。在且均为主应力。在硐壁上取一微元体硐壁上取一微元体ABC，则裂隙面则裂隙面AC上的正应上的正应力力、剪应力剪应力为为:根据莫尔强度理论，根据莫尔强度理论，硐壁稳定的条件硐壁稳定的条件为：为：即：即：若围岩应力满足若围岩应力满足(b)式，则式，则硐壁稳定。即：没有围岩压力产生。硐壁稳定。即：没有
19、围岩压力产生。(a)(b)5.3 块体平衡理论估算围岩压力块体平衡理论估算围岩压力代入代入(a)式，整理得式，整理得:若围岩应力不满足若围岩应力不满足(b)式，则式，则硐壁不稳定。即：将产生围岩压力。硐壁不稳定。即：将产生围岩压力。如何求围岩压力？如何求围岩压力？在硐壁上加一个在硐壁上加一个x。在。在y、x作用下，则裂隙面作用下，则裂隙面AC上的正应力上的正应力、剪应力剪应力为为:(c)解解(c)式，得围岩压力式，得围岩压力x。同理，同理，得得硐顶稳定的条件硐顶稳定的条件为：为：若上式不满足，则若上式不满足，则硐顶不稳定，将产生围岩压力硐顶不稳定，将产生围岩压力y：5.4 弹塑性理论计算围岩压
20、力弹塑性理论计算围岩压力在静水压力式天然应力场中在静水压力式天然应力场中(v=h=0)根据弹性理论知道：根据弹性理论知道：围岩应力分布是轴对称的；围岩应力分布是轴对称的；r=0，、r为主应力，且在硐壁附近差异较大。为主应力，且在硐壁附近差异较大。若若、r满足强度条件，硐壁附近岩体将发生塑性屈服，形成塑性区；满足强度条件，硐壁附近岩体将发生塑性屈服，形成塑性区；由于围岩应力分布是轴对称的，因此这一塑性区也是轴对称的，可称由于围岩应力分布是轴对称的，因此这一塑性区也是轴对称的，可称“塑性圈塑性圈”。在在“塑性圈塑性圈”内，伴随着塑性变形，岩体强度和弹模都要降低，从而使围岩应力发生进内，伴随着塑性变
21、形，岩体强度和弹模都要降低，从而使围岩应力发生进一步的变化。一步的变化。(一一)塑性区的应力计算塑性区的应力计算5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力塑性条件：塑性条件：平衡方程：平衡方程：或或将将(b)式代入式代入(a)式得：式得：(a)(b)(c)(d)(e)对对(c)式积分得：式积分得：将将(e)式代入式代入(d)式得：式得：得：得：将将(f)式代入式代入(a)式得：式得：(f)(g)塑性区的塑性区的应力公式应力公式塑性区的应力塑性区的应力r、仅是矢径的函数仅是矢径的函数(右图右图)。5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力塑性区的切向应力塑性区的切向应力降低很
22、多；降低很多；并以硐壁降低最多，但并不为零；并以硐壁降低最多，但并不为零；弹性区紧靠塑性圈的部分，弹性区紧靠塑性圈的部分，略略有升高；有升高；表明经历塑性变形后，塑性区仍具表明经历塑性变形后，塑性区仍具有一定承载能力有一定承载能力表明在塑性区内，由于塑性变形，表明在塑性区内，由于塑性变形，一部分应力释放，另一部分应力则一部分应力释放，另一部分应力则转嫁到弹性区。转嫁到弹性区。径向应力径向应力r变化不大；但由于支变化不大；但由于支撑力撑力a的作用，在硐壁上并不为零。的作用，在硐壁上并不为零。与发生屈服前的应力相比与发生屈服前的应力相比，可以看出：，可以看出：aR塑塑性性圈圈弹性区5.4 弹塑性理
23、论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力设：设：R塑性圈的半径；塑性圈的半径；P岩体的天然应力岩体的天然应力(静水压力式静水压力式)；R弹、塑性区边界上的径向应力；弹、塑性区边界上的径向应力；则则:对于弹、塑性区边界上的任一单元，它既属于弹性单元、又属塑性单元。于是有：对于弹、塑性区边界上的任一单元，它既属于弹性单元、又属塑性单元。于是有：则则:(h)根据弹、塑性区应力公式：根据弹、塑性区应力公式：整理得整理得,塑性圈半径公式塑性圈半径公式弹性区应力公式弹性区应力公式塑性圈半径公式塑性圈半径公式根据上式，当根据上式，当r=R时，有：时，有：弹性区应力公式弹性区应力公式:由于弹、塑性区边界上的任一单
24、元，既属于弹性单元、又属塑性单元。因此下式成立：由于弹、塑性区边界上的任一单元，既属于弹性单元、又属塑性单元。因此下式成立：(a)(b)将将(a)式代入式代入(b)式得：弹、塑性区边界处径向应力公式式得：弹、塑性区边界处径向应力公式(c)5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力弹、塑性区边界处径向应力公式弹、塑性区边界处径向应力公式(二二)围岩压力公式围岩压力公式a5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力对塑性区，有微分方程：对塑性区，有微分方程：对上式积分得：对上式积分得：若忽略弹、塑性区边界上的内聚力若忽略弹、塑性区边界上的内聚力c，则，则:(a)(b)(c)将将(
25、c)式代入式代入(b)式得式得:(d)(e)将将(e)式代入式代入(d)式，并且令式，并且令r=a时，时，r=a得：得：芬纳公式芬纳公式则：则：将将(e)式代入式代入(d)式，并且令式，并且令r=a时，时，r=a得：得：修正的芬纳公式修正的芬纳公式5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力若考虑弹、塑性区边界上的内聚力若考虑弹、塑性区边界上的内聚力c，则，则:(e)从芬纳公式或修正的芬纳公式，围岩压力从芬纳公式或修正的芬纳公式，围岩压力a与下列因素有关：与下列因素有关：岩体天然应力岩体天然应力P;围岩强度围岩强度(c、)；硐室大小硐室大小a；塑性圈大小塑性圈大小R；围岩压力与塑性圈半
26、径围岩压力与塑性圈半径R成反比；当成反比；当R=a时时(即不允许出现塑性圈即不允许出现塑性圈)，围岩压力最大。，围岩压力最大。当当c=0时，总有时，总有a0；当当c0时，在某一时，在某一R值，有值，有a0(即理论上不要求提供支护即理论上不要求提供支护力力)5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力另一种推导方法另一种推导方法直接从塑性圈半径直接从塑性圈半径R公式公式、R公式公式推导出推导出根据塑性圈半径公式根据塑性圈半径公式略作变换，并注意略作变换，并注意得得:若忽略弹、塑性区边界上的内聚力若忽略弹、塑性区边界上的内聚力c，即，即:若考虑弹、塑性区边界上的内聚力若考虑弹、塑性区边界上
27、的内聚力c，即，即:修正的芬纳公式修正的芬纳公式芬纳公式芬纳公式用硐室周边位移表示围岩压力用硐室周边位移表示围岩压力5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力硐子开挖前的天然应力硐子开挖前的天然应力:硐子开挖后弹性区应力硐子开挖后弹性区应力:若弹性区的径向应变为若弹性区的径向应变为r，按，按轴对称平面应变问题轴对称平面应变问题，则有：，则有：(a)(b)式式(b)-式式(a)，弹性区应力增量，弹性区应力增量:(c)(d)(G 剪切模量剪切模量 )将将(c)式代入式代入(d)式得式得:将将 式代入式代入(e)式得式得:假设塑性区在变形过程中，体积不发生变化。则有：假设塑性区在变形过程中
28、，体积不发生变化。则有：对上式积分，则有对上式积分，则有:(e)(f)略去高次项，则有：略去高次项，则有：(g)将将(f)式代入式代入(g)式，并代入塑性圈半径公式，得：式，并代入塑性圈半径公式，得：(d)或或5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力根据根据uaa关系式关系式(右图右图)(蓝线蓝线)：在其它条件一定时，在其它条件一定时，ua与与a成反比；成反比；当当ua0时，似乎时，似乎a ；当当ua时，似乎时，似乎a 0；实际上，实际上，根据芬纳公式，根据芬纳公式，a不可能为无穷大。不可能为无穷大。当当u ua a足够大时，围岩
29、将破坏，而产生足够大时，围岩将破坏，而产生“塌塌落围岩压力落围岩压力”，a a不可能为零。不可能为零。硐室周边径向位移的组成硐室周边径向位移的组成 u0硐室开挖到衬砌前的硐壁径向位移硐室开挖到衬砌前的硐壁径向位移;u1衬砌和围岩之间回填层的压缩位移衬砌和围岩之间回填层的压缩位移;u2支护支护(柔性、刚性柔性、刚性)后的衬砌后的衬砌(外边界外边界)径向位移径向位移;取决于围岩性质和暴露时间。取决于围岩性质和暴露时间。取决于回填层材料性质和密实程度。取决于回填层材料性质和密实程度。对于柔性支护对于柔性支护,不存在回填层；对于刚性支护不存在回填层；对于刚性支护,回填层厚度可计入衬砌。因此，回填层厚度
30、可计入衬砌。因此，u105.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力无支护推测uat曲线曲线 有支护实测uat曲线曲线 无支护实测uat曲线曲线 u0确定确定一般根据无支护实测一般根据无支护实测uat曲线曲线、有支护实有支护实测测uat曲线曲线推算。推算。u2确定确定取决于支护衬砌形式、形状和刚度。取决于支护衬砌形式、形状和刚度。对于封闭式砼衬砌的园形硐室，根据围岩与对于封闭式砼衬砌的园形硐室，根据围岩与衬砌变形协调条件，按弹性力学厚壁圆筒理衬砌变形协调条件，按弹性力学厚壁圆筒理论，可得到：论，可得到：式中，式中，K衬砌刚度；线段衬砌刚度；线段hf的斜率的斜率.Ra、Rb衬砌的内半径、
31、外半径；衬砌的内半径、外半径；E1、1衬砌材料的弹模、泊松比衬砌材料的弹模、泊松比;5.4 弹塑性理论计算围岩压力弹塑性理论计算围岩压力当硐室开挖后，并产生一定变形当硐室开挖后，并产生一定变形u02后进后进行支护行支护(O2点点)，则支护结构与围岩同时，则支护结构与围岩同时变形。变形。当当ua增大时，所需支护反力增大时，所需支护反力a 减小。减小。允许围岩产生一定量值的位移允许围岩产生一定量值的位移u0，将有，将有助于减小作用于支护结构的围岩形变压助于减小作用于支护结构的围岩形变压力；力；最理想的支护时间最理想的支护时间 围岩变形达到围岩变形达到u0max后后(O3点点)，立即支护，此时，支护，立即支护，此时，支护结构只需提供较小的支护力结构只需提供较小的支护力amin即可维即可维持围岩稳定。持围岩稳定。支护刚度支护刚度(K)愈大，传到支护上的压力愈大；采用柔性支护有助于降低围岩形变压力。愈大，传到支护上的压力愈大；采用柔性支护有助于降低围岩形变压力。在在“新奥法新奥法”中，要求支护施作中，要求支护施作“及时及时”、“紧贴紧贴”、“一定的柔性一定的柔性”，原因就在于此。，原因就在于此。