《地下工程围岩压力》ppt课件

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1、围岩压力理论原岩应力初始应力的组成自重应力场和构造应力场原岩应力的变化规律①地应力是个非稳定应力场②实测垂直应力基本上等于上覆岩体重力③水平应力一般大于垂直应力④侧压系数在浅部范围内随深度增加而增加，而在深部则随深度增加而减小。⑤两个水平应力并不相等确定原岩应力的方法（1）现场量测法ⅰ直接法。直接法是指岩体应力由测量仪器所记录的补偿应力、平衡应力或其他应力量直接决定，无需知道岩石的物理力学性质和应力——应变的关系。这类方法包括早期的扁千斤顶法、刚性圆柱应力计法以及后来的水压致裂法、声发射法等。其中水压致裂

2、法是目前应用较为广泛的一种直接量测方法。地应力恢复法（groundstressrestorationmethod）是测量岩石绝对应力的一种方法。先在岩块表面上安装不同方向的三个应变计，记录它们的初读数；接着在岩块上掏槽，使槽长远大于槽宽，并使槽壁与岩块表面直交，再记录应变计的读数；最后，把扁千斤顶固装在槽内,并逐渐增加千斤顶内的油压，使之逐渐施压于槽壁，直至三个应变计恢复到未掏槽时的初读数为止，此时千斤顶施加于槽壁的压强即等于槽壁平面原有的法向应力。因扁千斤不能对槽壁施加张力和剪力，故此法只适用于测量主平

3、面上的主应力。●直接量测：主要采用压力盒、压力传感器等，压力盒按工作原理分为机械作用式、电测式和液压式等，目前使用较多的是钢弦式压力盒。第5章隧道围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与围岩压力ⅱ间接法。在间接法中，测试仪器不是直接记录应力或应力变化值，而是测量某些与应力有关的间接物理量的变化，然后，根据己知的应力——应变关系，由测得的间接物理量，计算出测点的原岩应力值。这类方法有应力解除法、松弛应变测量法、地球物理方法等。

4、其中，应力解除法是目前国内外应用最广泛的方法，也是目前唯一能够比较准确地确定岩体中三维应力状态的方法。地应力解除法（groundstressreliefmethod）又称地应变解除法是目前常用的一种绝对地应力测量方法。它用的测量元件有许多类型，如电阻片型、钢弦型和压磁电感型等，而以压磁电感型元件用得较多。使用这种元件测量地应力时，先在被测地点钻一小孔，把三个元件放进孔内，使之分别与小孔的三个不同方向的直径取向一致；然后在每个元件上预加一定的压力，同时记录三个元件的电感值；接着用套钻在小孔四周掏挖环形圆槽，

5、使被测点的岩石与其周围岩体分离，此时再记录三个元件的电感值。根据两次电感值的差异，按一定公式，算出垂直于孔轴的两个主应力的大小和方向。●间接量测：利用量测隧道衬砌的应变、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法，即间接量测法。如电阻应变片、钢筋应变计、遥测应变计、混凝土应变砖等第5章隧道围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与围岩压力（2）构造应力场地质力学分析法岩体中的一切构造形迹，如岩层倾斜、褶曲、破裂和错动等，无一不是岩体在地应力作用下形成的永久变形的形象，是地壳构造运动的力学作用的残迹。因此。根据构造形

6、迹可以宏观地反推出地应力的性质和方向，这就是地质力学分析的基本概念。（3）构造应力场的位移反演法构造应力场的反演法是根据现场实测位移来反推岩体应力场的方法。基于此法，不仅可以反演原岩应力场，而且还可反演岩体参数。ⅰ应力反分析法。该法是依据在工程区域内有限个实测应力值，建立相应的数学力学模型，推求整个工程区域内的初始应力场；ⅱ位移反分析法。该法是基于现场量测位移来反推系统的力学特征及其地质背景的初始参数（即工程区域内的力学特征参数、初始地应力等）；ⅲ混合反分析法。反分析所采用的信息既有位移量测值，又有应力（

7、或荷载）量测值。1、围岩压力的概念●围岩压力：是指围岩作用在支护结构上的压力。●围岩压力按作用力发生形态分为：⑴松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力。⑵形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。⑶膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。⑷冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，⑴松散压力：常通过下列三种情况发生：①在整体稳定的岩体中，可能出现个

8、别松动掉块的岩石；②在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片帮冒落；③在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。⑵形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。形变压力除与围岩应力状态有关外，还与支护时间和支护刚度有关。⑶膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。⑷