岩体力学ppt课件第五章地下硐室围岩稳定性分析.ppt

第五章地下洞室围岩稳定性分析

5.1概述5.2围岩重5.3围岩的

分布应力计变形与破坏

算

5.4围岩压5.5围岩抗

力计算力与极限承

载力

地下洞室是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

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

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

在岩体中开挖地下洞室，必然会破坏原来

岩体内相对平衡的应力状态，并在一定范

01围内引起岩体天然应力状态的重分布。岩

体的强度和变形特性是否适应重分布以后

的应力状态，将直接影响地下建筑物的安

全。为了正确评价地下建筑的稳定性，除

进行必要的地质分析外，对围岩应力分布

特征的分析和计算，也是评价围岩稳定性

所必须的环节。

在地下工程（井巷、隧道、洞室等）工作

期内，安全和所需最小断面得以保证，称

02为稳定。

地下工程稳定性可分为两类：

自稳——能长期自行人工稳定——需要依

稳定的情况，如天然靠支护才能达到稳定

石灰岩溶洞、某些金的情况，如煤矿中的

属采矿场等。通常不软岩巷道、表土洞室

需要进行支护。等，由于次生应力场

的作用形成破碎带。

地下工程自身影响范围达不到地面的，称为深埋，

否则称为浅埋。

深埋地下工程存在如下力学特点：

1）可视为无限体中的孔洞问题，孔洞各方向的

无穷远处仍为原岩体；

2）当埋深Z达到巷道半径或宽高之半的20倍及以

上时，巷道影响范围内的岩体自重可忽略不计；

原岩水平应力可以简化为均匀分布，通常误差不

大（在10%以下）；

3）深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应

变问题处理。其他类型巷道或作为空间问题，或

作为全平面应变问题处理。

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对于地下工程稳定性问题，首

先要分析研究岩体在工程开挖

后的应力、位移的分布特征及

其规律，并作出稳定性评价；

然后根据评价结果，决定是否

采取支护加固措施以及如何支

护加固和加固的形式。

解析方法是指用一般数学力学方法通过计算可以取得闭合解的方法。当

地下工程围岩能自稳时，围岩处于全应力-应变的峰前曲线段，岩体属

于变形体范畴，可以使用任何变形体力学方法研究。对于应力应变不超

过弹性范畴时，适宜用弹性力学方法研究；否则采用弹塑性力学或损伤

力学方法研究。一旦岩体的应力应变超过峰值应力和极限应变，围岩进

入全应力应变的峰后曲线段，岩体处于刚性滑移和张裂状态，此时适宜

采用刚性块体力学的方法，或实验力学的方法，有时甚至可采用初等