文档介绍：有压隧洞围岩应力与稳定性
岩石力学课程组
华北水利水电学院
第7章
学习指导
本章主要介绍了有压隧洞稳定性分析。重点介绍了围岩内附加应力的计算、有压隧洞围岩和衬砌的应力计算。
概述
在水利、水电建设中经常遇到一些洞室工程问题,其中最常遇到的作为引水建筑物之一的是水工隧洞。水工隧洞可分为无压隧洞及有压隧洞两大类。无压隧洞的断面大部分做成马蹄形或其它形状,有压隧洞则多做成圆形。无压隧洞衬砌所承受的荷载主要是山岩压力、外水压力。有压隧洞除了承受这些压力之外,特别重要的是承受内水压力。这种内水压力有时是很大的,不仅衬砌受到压力,围岩也要承受部分内水压力。围岩受到这种压力之后必然要引起一些力学现象和变形、稳定等问题。
有压隧洞围岩应力的变化过程是比较复杂的:起初,由于地下开挖,引起了围岩应力的重新分布,以后,隧洞充水,内水压力又使围岩产生一个应力,这个应力是附加应力,附加应力迭加到重分布应力上去,就使围岩总的应力发生改变;以后,因检修或其它原因可能隧洞内的水被放空,附加应力又没有了,剩下的只是重分布应力;以后再充水,附加应力再度产生。因此,有压隧洞围岩的应力是不断变化的。
围岩内的附加应力
厚壁圆筒理论
围岩内的附加应力
有压隧洞围岩的附加应力
有压隧洞围岩和衬砌的应力计算
无裂隙围岩
(1)内压力分配法
(2)抗力系数法
有压隧洞围岩和衬砌的应力计算
有裂隙混凝土衬砌
如果混凝土衬砌在半径方向有均匀的裂隙,那么,传到岩石上的压力可假定与衬砌内半径成正比,与外半径成反比,即
在岩石表面处的应力是
有压隧洞围岩和衬砌的应力计算
有裂隙围岩