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3.2 围岩压力计算 . 围岩压力：指位于地下结构周围变形或破坏的岩层， 作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。 围岩垂直压力 围岩水平压力 围岩底部压力 2、影响围岩压力的因素 影响围岩压力的因素很多，主要因素有 岩体的结构、 岩石的强度、 地下水的作用、 洞室的尺寸与形状、 支护的类型和刚度、 施工方法、 洞室的埋置深度和支护时间等因素相关。 其中，岩体稳定性的关键一般在于岩体结构面的类型和特征。 （二）围岩压力的计算方法 1、按松散体理论计算围岩压力 1）垂直围岩压力 ① 浅埋结构上的垂直围岩压力 ②深埋结构上的垂直围岩压力 2）水平围岩压力 3）底部围岩压力 2、按弹塑性体理论计算围岩压力 （二）围岩压力的计算方法 1、按松散体理论计算围岩压力 1）垂直围岩压力 理想松散体颗粒间抗剪强度： 有粘结力的岩体中抗剪强度 ： 结论：对于有粘结力的岩体，可应用松散体理论 1）浅埋结构上的垂直围岩压力 浅埋：即上覆岩层较薄 最 不 利 情 况 一 般 情 况 作用在地下结构上的总压力为 AB（CD）面所受总的水平力 ： AB（CD）面所受摩擦阻力： 作用在地下结构上的总压力 ： 围岩压力集度为 可见q值是随地下结构所处深度H而变化的，对其求导： 围岩压力集度为： 理论上，当以H=2Hmax代入时，Q=0。这表明摩擦阻力 已全部克服了岩体下滑的重量。 2）深埋结构上的垂直围岩压力 压力拱 （a）压力拱的曲线形状 合理拱轴，其上任何一点是力矩为零 压力拱是二次抛物线曲线 （a）压力拱的高度---普氏理论 q在拱脚形成的全部垂直反力为 由A所形成的水平摩擦力为 当T=H，压力拱处于极限平衡状态，这时压力拱的方程为 考虑安全，T/2=H，拱脚用存在的水平抗力之半平衡拱顶水平推力 压力拱方程： 压力拱曲线高度： 因此，当地下结构上方具有足够厚度的覆盖层时，由于 卸荷拱起到将岩体重量转嫁给洞室两侧的作用，因而 只有压力拱内的岩体重量作用在结构上。 在地下结构设计中，常忽略压力拱曲线所造成的荷载 集度的差别，垂直围岩压力取均布形式，并按h1计算， 即： ：岩层坚硬系数或普氏系数。 对松散岩体： 对粘性岩体： 对岩性岩体： 2）水平围岩压力 浅埋：即上覆岩层较薄 垂直围岩压力是地下结构所不可忽视的荷载，而水平 围岩压力只是对较松软的岩层 ??? 3）底部围岩压力 在某些松软岩层中构筑地下建筑物，由于在衬砌侧墙底部 轴向压力作用下，或某些岩层，如粘性土层及石膏等遇水 膨胀，都有可能使洞室底部产生隆起现象。这种由于围岩 隆起而对衬砌底板产生的作用力，叫做底部围岩压力。 地下建筑结构荷载 地下建筑结构-2 本讲内容 荷载种类和组合 荷载确定方法 岩土体压力的计算方法 初始地应力、释放荷载与开挖效应 弹性抗力 其他荷载 1 2 3 4 5 6 1. 荷载种类和组合 荷载种类 按存在状态可分为：静荷载、动荷载和活荷载等 静荷载：又称恒载。是指长期作用在结构上且大小、方向和作用点不变的荷载，如结构自重、岩土体压力和地下水压力等 ； 动荷载：要求具有一定防护能力的地下建筑物，需考虑原子武器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力荷载，这是瞬时作用的动荷载；在抗震区进行地下结构设计时，应计算地震波作用下的动荷载作用 1. 荷载种类和组合 荷载种类 活荷载：是指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化，如地下建筑物内部的楼地面荷载（人群物件和设备重量）、吊车荷载、落石荷载等。地面附近的堆积物和车辆对地下结构作用的荷载以及施工安装过程中的临时性荷载 其它荷载：使结构产生内力和变形的各种因素中，除有以上主要荷载的作用外，通常还有：混凝土材料收缩（包括早期混凝土的凝缩与日后的干缩）受到约束而产生的内力； 1. 荷载种类和组合 荷载组合 按存在状态可分为：静荷载、动荷载和活荷载等 各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行最不利情况的组合。先计算个别荷载单独作用下的结构各部件截面的内力，再进行最不利的内力组合，得出各设计控制截面的最大内力。最不利的荷载组合一般有以下几种情况： （一）静载； （二）静载+活载； （三）静载+动载（原子爆炸动载、炮（炸）弹动载） 2. 荷载的确定方法 确定依据-1 . 1、依据规范：当前在地下建筑结构设计中试行的规范、技术措施、条例等有多种。有的仍沿用地面建筑的设计规范，设计时应遵守各有关规范 。 2. 荷载的确定方法 确定依据-2 . 2、设计标准 （1）根据建筑用途、防护等级、地震等级等确定。 （2）地下建筑结构材料的选用 （3）地下衬砌结构一般为超静定结构，其内力在弹性阶段可按结构力学计算。考虑抗爆动载时，允许考虑由塑性变形引起