地下建筑结构设计计算理论设计.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2010-05-28,单击此处编辑母版标题样式,第三章,地下建筑结构设计计算理论（设计）,主讲：孟杏微,本章重点、难点：,1、掌握郎肯土压力理论；,2、理解库伦土压力理论；,3、掌握非圆形隧道等代元法。,2010-05-28,问题,1,：土压力的类型？,问题,2,：静止土压力计算？,问题,3,：朗肯主动、被动土压力理论？,问题,4,：库伦土压力理论？,问题,5,：特殊条件下朗肯土压力的计算（超载和水）？,3.1,土压力计算理论,2010-05-28,3.1,土压力计算理论,特殊情况下的土压力,考虑地下水时水土压力计算？,地下水位以下土的重度应取浮重度，并认为地下水对挡土墙产生静水压力，因此作用在墙背上总的侧压力为土压力和水压力之和。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,问题,1,：围岩的概念？,问题,2,：初始应力场和二次应力？,问题,3,：围岩压力的概念？,问题,4,：圆形洞室围岩线弹性和弹塑性应力分析？,问题,5,：塑性区半径和松动区半径？,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（一）围岩的概念及其应力状态,围岩,:将开挖后隧道周围发生应力重新分布的岩体称为围岩.,初始应力场,：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖洞室前岩体中存在的地应力场。,二次应力,（次生应力）：围岩中重新分布的应力。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（二）围岩压力的基本概念,围岩压力,:作用在支护结构上的作用力.,洞室开挖之前，地层中的岩体处于复杂的原始应力平衡状态。洞室开挖之后，应力重新分布，从而使围岩产生变形。如在围岩发生变形时及时进行衬砌或围护，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌结构就要产生压力，即所谓的围岩压力。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,围岩压力就其表现形式可分为如下四类：,变形压力,松动压力,膨胀压力,冲击压力,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,变形压力：,由于围岩,变形,受到支护的抗力而产生的。按其成因分成三种：,弹性变形压力,塑性变形压力,流变压力,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,松动压力：,由于开挖而松动或塌落的岩体，以重力形式直接作用在支护上的压力：,(1)隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹(图,a,)，可视为,变形阶段,；,(2)顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动(图,b,)，可视为,松动阶段,；,2010-05-28,(3)顶板岩体视其强度的不同而逐步塌落(图 c)，可视为,塌落阶段,；,(4)顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形(图d)，可视为,成拱阶段,。,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,2010-05-28,(c),(d),(a),(b),松动压力的形成,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,因塌方形成的自然平衡拱,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,膨胀压力：由于围岩膨胀崩解而引起的压力。,其大小取决于膨胀性粘土矿物的含量和地下水的情况。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（三）围岩压力分类,冲击压力,：冲击压力是围岩中积累的大量弹性变形能，受开挖的扰动，这些能量突然释放所产生的巨大压力。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（四）松动压力计算,深埋隧道:,就是指隧道开挖引起的应力重新分布不涉及到地表的隧道。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（四）松动压力计算,1、当为单线隧道时:,S为围岩级别的等级,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（四）松动压力计算,1、当为双线隧道时:,B5时，i=0.2；B5时，i=0.1；,2010-05-28,水平均布压力为：,3.2,岩石力学计算理论,（四）松动压力计算,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（五）非圆形洞室等代元法,当坑道的形状不是圆形时，可采用将不同形状,坑道变换成当量的圆形坑道的方法近似地加以分,析。,取断面外接圆半径,h为断面高，b为跨度,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（五）非圆形洞室等代元法,取圆拱半径,2010-05-28,取大小半径和之半,3.2,岩石力学计算理论,（五）非圆形洞室等代元法,以上三种方法都比较简单，对于隧道工程中常用的,高跨比（h/b）0.81.25大体都是适用的。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（五）非圆形洞室等代元法,取高度与跨度之和的1/4，此法适用一些大跨度或高边墙的洞室。,2010-05-28,3.2,岩石力学计算理论,（五）非圆形洞室等代元法,2010-05-28,