1、第五章 地下硐室工程地质 第一节 洞室围岩应力的重分布及变形特征第 二 节 地压及其计算第三节 地下硐室轴线选择的工程地质分析第四节 保障洞室围岩稳定的措施 第一节 洞室围岩应力的重分布及变形特征一、 原岩应力二、 地下洞室围岩应力计算及稳定性验算 三、 围岩松动圈与承载圈四、 围岩的变形破坏特征返回一、原岩应力原岩应力 即地应力，一般是指地壳岩体处在未经人为扰动的天然状态下所具有的内应力，或称为初始应力。地应力是重力和地壳运动等综合作用下形成的应力，主要包括 自重应力 和 构造应力 、 变异及其他应力等几种形式。在进行地下洞室建筑时，应考虑总地应力的大小和方向。目前在工程上多采用现场测定方法
2、 (应力解除法 )来确定地应力的大小。国内外大量实测资料表明：绝大多数地区的地应力，其水平应力常常大于垂直应力。 一般为 1.25，个别地区有的可达 20以上。返回1、 自重应力z=H 式中 : 岩土的容重 ;H 岩土的埋深 ; 岩土的泊松比 ; 岩土的侧压力系数。 一般岩石的 =0.10.3， =0.110.42 z返回 由于地壳运动等作用在地壳内造成的应力称为 构造应力 。构造应力以弹性应变能的形式储存在地壳内，当构造应力逐渐增大并超过岩体强度或岩体中原有断裂的抵抗阻力时，便可能引起地层变形、蠕滑、破坏，甚至有可能由于构造应力的突然释放而导致地震的发生。这种由于构造应力的作用而导致的地层变
3、形和破坏的过程称为构造运动。根据构造运动活动状态，构造应力又可分为 活动的构造应力 和剩余的构造应力 两种。 活动的构造应力 一般是指目前正在活动的构造运动在地壳内形成的地应力； 剩余的构造应力 是指构造运动结束后，由构造运动过程中尚未释放完的弹性应变能在地壳内形成的地应力。2、 构造应力返回3、变异及其他应力 变异及其他应力是指岩体受岩浆活动，变质作用以及侵蚀卸荷等而受到的温度、应力、化学应变能以及重力场改变等而形成的地应力。返回二、地下洞室围岩应力计算及稳定性验算 （一） 地下洞室围岩的概念（二）地下洞室围岩应力计算（三）地下洞室围岩稳定性验算返回对于抗压强度较高结构比较完整的围岩，可近似
4、地采用弹性理论来计算洞室的围岩应力。围岩应力不仅与洞室形状、岩体初始应力状态有关，而且与洞室埋深也直接有关。以下仅讨论埋深较大断面形式较简单的情况。1、 圆形洞室的应力计算2、 非圆形断面洞室围岩应力计算1、 根据岩石单轴抗压强度的验算 2、 根据岩石抗剪强度的验算（一）地下洞室围岩的概念 硐室开挖之前，岩土体一般处于天然应力平衡状态，称为原岩应力场或初始应力场；硐室开挖后破坏了这种平衡。由于开挖，洞室周围的岩土体中 应力大小和方向发生了变化。这种现象称为应力重分布。 通常将洞室周围发生应力重分布的这一部分岩体叫做 地下洞室围岩 （简称 围岩 ） ， 狭义上，围岩常指硐室周围受到开挖影响，大体
5、相当于地下硐室宽度或平均直径的 35倍范围内的岩土体。返回1、圆形洞室的应力计算返回式中： r0-洞室半径r-自洞中心算起的径向距离-自水平轴算起的极坐标中的角度Ph、 Pv-分别表示垂直与水平正应力，如果岩体的初始应力反由重力形成，则Pv=H Ph=H (H为洞室平均埋深 )r、 -分别为径向应力和切向应力；r-剪应力r02r0 4r0 6r0Ph2Ph应力r距离埋深 大于 20r02、非圆形断面洞室围岩应力计算利用弹性试验可测定各种非圆形洞室的应力。定义 切向应力与垂直应力之比 为 应力集中系数 ，王建宁地下工程喷锚支护原理与设计列出了 不同形状的洞室边界切向应力集中系数 (= t/Pv)（ 表 )自表中查出切向应力集中系数 值后，有下式即可计算切向应力值： t= Pv返回
