第六章2-支护结构的岩体力学计算方法VIP免费

隧道工程力学原理§6.3§6.3特征曲线法特征曲线法一、基本原理一、基本原理特征曲线法特征曲线法又叫收敛又叫收敛--约束法，或叫变形约束法，或叫变形法。法。收敛：收敛：围岩产生挤向隧道内的变形。围岩产生挤向隧道内的变形。约束：约束：支护对围岩向坑道内变形的阻止。支护对围岩向坑道内变形的阻止。特征曲线法是通过支护结构和围岩的相互特征曲线法是通过支护结构和围岩的相互作作用，求解隧道支护结构在荷载作用下的变形和围岩用，求解隧道支护结构在荷载作用下的变形和围岩在支护结构约束下的变形之间的协调平衡。即利用在支护结构约束下的变形之间的协调平衡。即利用围岩的特征曲线与支护结构的特征曲线交会的办法围岩的特征曲线与支护结构的特征曲线交会的办法来决定支护体系的最佳平衡条件。来决定支护体系的最佳平衡条件。交会点的物理意义交会点的物理意义::隧道开挖后为了稳定隧道开挖后为了稳定围岩围岩而在围岩表面所需要提供的支护抗力与支护结构本而在围岩表面所需要提供的支护抗力与支护结构本身所提供的支护抗力相平衡。身所提供的支护抗力相平衡。隧道工程力学原理隧道工程力学原理二、围岩特征曲线二、围岩特征曲线弹性弹性塑性塑性弹塑性分界点：弹塑性分界点：或塑性：或塑性：eaya1UPaE1sinsinypaya1sincctg1UasinccosEPcctgay1UasinccosErr1sinsinyrpayar1sinccoscctg1UasinccosEPcctg三、锚喷支护的特征曲线三、锚喷支护的特征曲线假定：①只研究支护结构的不同所产生假定：①只研究支护结构的不同所产生的力学的力学效应，而不考虑其它效应，而不考虑其它因素的影响；因素的影响；②②当支护的材料强度达到当支护的材料强度达到最大时才开始最大时才开始破坏。破坏。锚喷支护的刚度方程式为：锚喷支护的刚度方程式为：⒈⒈喷砼支护抗力、位移及刚度的计算喷砼支护抗力、位移及刚度的计算⑴⑴最大支护抗力的计算最大支护抗力的计算当喷层当喷层<0.04<0.04厚度时，按弹厚度时，按弹性力学中的性力学中的受径向均布压力作用的薄壁圆筒理受径向均布压力作用的薄壁圆筒理论进行论进行计算。计算。假定将圆筒用一假象面沿轴线切成假定将圆筒用一假象面沿轴线切成两半，两半，根据径向应力平衡条件得：根据径向应力平衡条件得：amaxamaxPKUamaxPct'a采用喷砼三天强度值，并认为此时的采用喷砼三天强度值，并认为此时的喷砼支喷砼支护抗力达到最大，则：护抗力达到最大，则：⑵⑵支护最大位移的计算支护最大位移的计算由于喷砼的径向应变及切向应变由于喷砼的径向应变及切向应变较小，为较小，为此假定此假定由弹性力学的几何方程得：由弹性力学的几何方程得：即：，即：，，，因喷砼为弹性结构，所以因喷砼为弹性结构，所以，，，，则，为喷砼三天则，为喷砼三天的弹性模量的弹性模量rca2tlPdl'd=2a'arPatc故rc3c3camax'tPaamaxUrtrtart'Ua'arUarUU1rrrrUrrcrErc3cc3EE'c3amaxc3UaEc3E⑶⑶支护刚度支护刚度KK的计算的计算根据上述计算值，绘出喷砼支护的特征曲线根据上述计算值，绘出喷砼支护的特征曲线如喷砼中设置有钢筋网，其作用是控制和分如喷砼中设置有钢筋网，其作用是控制和分配配应力，增强喷层的整体性，而对其刚度的增加不应力，增强喷层的整体性，而对其刚度的增加不大，所以在计算中不予考虑。大，所以在计算中不予考虑。⒉⒉锚杆支护抗力、位移及刚度的计算锚杆支护抗力、位移及刚度的计算锚杆一般采用两种基本模型：端部锚固型和锚杆一般采用两种基本模型：端部锚固型和全长全长粘结型锚杆。粘结型锚杆。⑴⑴端部锚固型锚杆支护抗力、位移及刚度的端部锚固型锚杆支护抗力、位移及刚度的计算计算①①最大支护抗力的计算最大支护抗力的计算amaxc3cc3cc3'''2amaxc3PtEtKEUaaaamaxP式中式中:T:T为锚杆极限强度，由锚杆拉拔试验为锚杆极限强度，...