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1、原岩原岩 稳定洞室稳定洞室开挖开挖围岩压力围岩压力地层对洞室的作用力地层对洞室的作用力广义：包括有、无支护时的压力广义：包括有、无支护时的压力狭义：仅指对支护的压力狭义：仅指对支护的压力（二）围岩压力分类（二）围岩压力分类 1 1松动压力松动压力围岩变形过大，发生松动而形成的压力。围岩变形过大，发生松动而形成的压力。2 2形变压力形变压力围岩变形在有限范围内而形成的压力。围岩变形在有限范围内而形成的压力。这是最重要的两种压力形态。这是最重要的两种压力形态。问题：问题：1.1.这两种压力性质上有何不同？这两种压力性质上有何不同？2.2.压力的性质与围岩稳定性有何关系？压力的性质与围岩稳定性有何关
2、系？3 3膨胀压力膨胀压力膨胀性岩层。膨胀性岩层。4 4冲击压力冲击压力明洞，落石；明洞，落石；暗洞，坍方、岩爆。暗洞，坍方、岩爆。3 3膨胀压力膨胀压力膨胀性岩层。膨胀性岩层。4 4冲击压力冲击压力明洞，落石；明洞，落石；暗洞，坍方、岩爆。暗洞，坍方、岩爆。3 3膨胀压力膨胀压力膨胀性岩层。膨胀性岩层。4 4冲击压力冲击压力明洞，落石；明洞，落石；暗洞，坍方、岩爆。暗洞，坍方、岩爆。四、围岩松动压力的形成四、围岩松动压力的形成 作用在支护结构上的围岩松动压力总作用在支护结构上的围岩松动压力总是远远小于其上覆盖地层自重所造成的是远远小于其上覆盖地层自重所造成的压力。这可以用围岩的压力。这可以用
3、围岩的“成拱作用成拱作用”来来解释。解释。通过一个在水平成层的围岩中开通过一个在水平成层的围岩中开挖隧道的例子，来说明隧道开挖后围挖隧道的例子，来说明隧道开挖后围岩又变形到坍塌成拱的整个变化过程。岩又变形到坍塌成拱的整个变化过程。(a)(a)变形阶段；变形阶段；(b)(b)松动阶段；松动阶段；(c)(c)塌落阶段；塌落阶段；(d)(d)成拱阶段。成拱阶段。围岩松动压力的形成围岩松动压力的形成 将隧道所形成的相对稳定的将隧道所形成的相对稳定的拱称为拱称为“天然拱天然拱”或或“塌落拱塌落拱”。它如同一个承载环一样承受着上覆它如同一个承载环一样承受着上覆地层的全部重量，并且将荷载向两地层的全部重量，
4、并且将荷载向两侧传递下去。这就是围岩的侧传递下去。这就是围岩的“成拱成拱作用作用”。而天然拱范围内破坏了的。而天然拱范围内破坏了的岩体的重量，就是作用在支护结构岩体的重量，就是作用在支护结构上的围岩松动压力的来源。上的围岩松动压力的来源。实实践践证证明明，天天然然拱拱范范围围的的大大小小除除了了受受上上述述的的围围岩岩地地质质条条件件、支支护护结结构构架架设设时时间间、刚刚度度以以及及它它与与围围岩岩的的接接触触状状态态等等因因素素影影响响外外。还还取取决决于于以下诸因素：以下诸因素：隧道的形状和尺寸。隧道的形状和尺寸。隧道的埋深。隧道的埋深。施工因素施工因素。4.4.2 4.4.2 影响围岩
5、压力的因素影响围岩压力的因素 地质因素地质因素 1.1.岩体初始应力状态岩体初始应力状态 2.2.岩石力学性质岩石力学性质 3.3.岩体结构面岩体结构面 4.4.地下水等地下水等 工程因素工程因素 1.1.施工方法施工方法 2.2.支护设置时间支护设置时间 3.3.支护本身刚度支护本身刚度 4.4.隧道断面形状等隧道断面形状等 影响自然拱的因素：影响自然拱的因素：隧道埋深隧道埋深成拱的必要条件成拱的必要条件 隧道断面形状和大小隧道断面形状和大小拱的范围拱的范围 施工因素施工因素对围岩的扰动程度对围岩的扰动程度2 2、围岩压力的确定方法、围岩压力的确定方法 直接量测法直接量测法 理论估算法理论估
6、算法 统计法（经验法、工程类比法）统计法（经验法、工程类比法）式中：式中：为围岩容重；为围岩容重；s s 为围岩级别；为围岩级别；为宽度影响为宽度影响系数，由系数，由 w=1+iw=1+i（B-5B-5）计算，）计算，B B 为坑道宽度，为坑道宽度，i i 为为B B每增减每增减1m1m时的围岩压力增减率，当时的围岩压力增减率，当 B B5m5m时，取时，取 i i=0.2=0.2，当，当 B B5m5m时，取时，取i=0.1i=0.1。对对铁铁路路隧隧道道来来说说，浅浅埋埋地地段段一一般般都都出出现现在在洞洞口口附附近近，或或漫漫坡坡进进洞洞地地段段，或或隧隧道道的的某某一一较较长长区区段段
7、处处于于天天然然台台地地之之下下，因因隧隧道道接接近近地地表表，坑坑道道开开挖挖往往往往使使整整个个覆覆盖盖层层受受到到扰扰动动，较较易易发发生生洞洞顶顶坍坍塌塌，有有时时会会使使地地表表开开裂裂下下陷陷，因因此此会会产产生较大的围岩压力。生较大的围岩压力。（二）浅埋隧道围岩松动压力的确定方法（二）浅埋隧道围岩松动压力的确定方法。2 2、当隧道埋置深度、当隧道埋置深度h hq q hH hHp p 从松散介质极限平衡的角度，对施工过程中岩体从松散介质极限平衡的角度，对施工过程中岩体运动的情况进行分析：若不及时支护，或施工时支运动的情况进行分析：若不及时支护，或施工时支护下沉，会引起洞顶上覆盖岩
8、体护下沉，会引起洞顶上覆盖岩体EFHGEFHG的下沉与移动，的下沉与移动，而且它的移动受到两侧其它岩体的挟持，反过来又而且它的移动受到两侧其它岩体的挟持，反过来又带动了两侧三棱体带动了两侧三棱体ACEACE和和BDFBDF的下滑，形成两个破裂的下滑，形成两个破裂面面(为了简化，假定它们都是与水平面成角的斜直面为了简化，假定它们都是与水平面成角的斜直面ACAC和和BD)BD)。研究洞项上覆盖岩体。研究洞项上覆盖岩体EFHGEFHG的平衡条件，即的平衡条件，即可求出作用在支护结构上的围岩松动压力。可求出作用在支护结构上的围岩松动压力。滑动岩体重力滑动岩体重力=滑面上的阻力滑面上的阻力+支护结构的反
9、作用力支护结构的反作用力 （围岩松动压力）（围岩松动压力）则则 围岩松动压力围岩松动压力=滑动岩体重力滑动岩体重力-滑面上的阻力滑面上的阻力。作用在支护结构上总的垂直压力作用在支护结构上总的垂直压力 式中式中取三棱体取三棱体BDFBDF作为脱离体分析作为脱离体分析 围岩垂直匀布松动压力围岩垂直匀布松动压力 围岩水平匀布松动压力围岩水平匀布松动压力 按梯形分布按梯形分布 按匀布压力按匀布压力 四、练习四、练习 某隧道洞口段为某隧道洞口段为某隧道洞口段为某隧道洞口段为 级，地形如下页图所级，地形如下页图所级，地形如下页图所级，地形如下页图所示。试求示。试求示。试求示。试求A A A A、B B B
10、 B处的松动压力处的松动压力处的松动压力处的松动压力 。注：已知注：已知AB7.4m8.8m4m8m思考题 铁路隧道深浅埋围岩松动压力如何铁路隧道深浅埋围岩松动压力如何计算？计算？作业题 试求练习题试求练习题A A、B B处的松动压力处的松动压力 4.4.6 4.4.6 围岩应力的现场量测围岩应力的现场量测 直接量测直接量测 间接量测间接量测思考题：思考题：1.1.试说明影响围岩稳定性的主要因素有哪些？在试说明影响围岩稳定性的主要因素有哪些？在进行围岩分类时主要考虑什么因素？我国交通隧道围进行围岩分类时主要考虑什么因素？我国交通隧道围岩分类对这些因素是如何处理的？岩分类对这些因素是如何处理的？2.2.某隧道埋深为某隧道埋深为30m30m，围岩为，围岩为级，净宽为级，净宽为12m12m，净高为净高为10m10m，围岩天然容重，围岩天然容重20KN/m20KN/m3 3，试计算该隧道围，试计算该隧道围岩压力？岩压力？