隧道工程力学原理第六章支护结构的岩体力学计算方法第六章支护结构的岩体力学计算方法主要对锚喷支护进行设计主要对锚喷支护进行设计计算模型：计算模型：地层—结构模式地层—结构模式，即结构处，即结构处于无限于无限或半无限介质中，支护结构镶嵌在围岩空洞上（相或半无限介质中，支护结构镶嵌在围岩空洞上（相当于加劲环）所组成的复合模式。此模式中，支护当于加劲环）所组成的复合模式。此模式中，支护结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主要的承载结构。中围岩为主要的承载结构。将衬砌结构、回填层及围岩视为一个在将衬砌结构、回填层及围岩视为一个在外荷载外荷载作用下互相制约的受力变形体系—作用下互相制约的受力变形体系—地层地层--结构模结构模式式--整体分析模式。整体分析模式。荷载荷载--结构模式将支护结构与围岩“分结构模式将支护结构与围岩“分割”开割”开来，即把围岩视为产生荷载，而支护结构（衬来，即把围岩视为产生荷载，而支护结构（衬砌）则承受围岩产生的荷载，这是不尽合理的，砌）则承受围岩产生的荷载，这是不尽合理的，隧道工程力学原理例如，在无支护坑道中，坑道围岩本身就是例如，在无支护坑道中，坑道围岩本身就是承承载结构，其工作状态接近于半无限或无限介质中的载结构，其工作状态接近于半无限或无限介质中的孔洞。孔洞。““新奥法”的根本点就是充分调动围岩自身新奥法”的根本点就是充分调动围岩自身承受荷承受荷载的积极性，或者说充分利用围岩自身承受荷载的载的积极性，或者说充分利用围岩自身承受荷载的能力。能力。支护结构与围岩的相互作用与下列因素有关：支护结构与围岩的相互作用与下列因素有关：①①岩体的初始应力状态②岩体的初始应力状态②岩体的特性岩体的特性③③支护结构的特性支护结构的特性④④支护结构与围岩的接触条件支护结构与围岩的接触条件⑤⑤支护结构参与工作的时间支护结构参与工作的时间⑥⑥施工技术施工技术此模式的求解方法主要有数值法、剪切滑移此模式的求解方法主要有数值法、剪切滑移破坏破坏法和特征曲线法。法和特征曲线法。隧道工程力学原理§6.1§6.1数值法数值法有限单元法，取有限单元法，取33～～55倍洞径范围进行分析。倍洞径范围进行分析。可简化为平面应变问题，各向同性的均质弹可简化为平面应变问题，各向同性的均质弹性性体，或弹塑性体，或粘弹塑性体。体，或弹塑性体，或粘弹塑性体。单元类型：三角形、四边形、回填的弹簧单单元类型：三角形、四边形、回填的弹簧单元、锚杆的梁单元、防水层的节理单元、衬元、锚杆的梁单元、防水层的节理单元、衬砌砌梁单元、各种体单元。梁单元、各种体单元。§6.2§6.2剪切滑移破坏法剪切滑移破坏法6060年代初，奥地利的拉布塞维奇教授，首先年代初，奥地利的拉布塞维奇教授，首先提出了剪切滑移破坏理论，指出锚喷柔性支护破坏提出了剪切滑移破坏理论，指出锚喷柔性支护破坏形态主要是剪切破坏而不是挠曲破坏，且在剪切破形态主要是剪切破坏而不是挠曲破坏，且在剪切破坏前没有出现挠曲开裂。坏前没有出现挠曲开裂。一、剪切滑移体的形成一、剪切滑移体的形成开挖一圆形坑道，在荷载（垂直荷载大开挖一圆形坑道，在荷载（垂直荷载大于侧向荷载）作用下，在水平直径的两侧形成压应于侧向荷载）作用下，在水平直径的两侧形成压应力集中而产生剪切滑移面。随着压应力的不断增加，力集中而产生剪切滑移面。随着压应力的不断增加，剪切滑移面不断地向水平直径的上下方且与最大主剪切滑移面不断地向水平直径的上下方且与最大主应力轨迹线成应力轨迹线成4545oo-/2-/2（是围岩的内摩擦角）（是围岩的内摩擦角）方向扩展。由于围岩受剪而松弛，产生应力释放。方向扩展。由于围岩受剪而松弛，产生应力释放。当围岩的应力较小，剪切滑移面不再继续扩展时，当围岩的应力较小，剪切滑移面不再继续扩展时，则在坑道水平直径两端形成两个剪切楔形滑移块体。则在坑道水平直径两端形成两个剪切楔形滑移块体。在无支护情况下，两楔形滑移块体，由在无支护情况下，两楔形滑移块体，由于剪...
