岩石力学-第六章-岩石地下工程ppt课件.ppt

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1、岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人岩 石 力 学岩 石 力 学辽宁科技大学Rock Mechanics11岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人第六章 岩石地下工程22岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人6.1 地下工程围岩应力解析分析33岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对

2、于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人岩石地下工程是指在地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程。地下矿山的主副井、通风井、运输巷道、采场等。公路、铁路、水电工程和国防工程的隧道、硐室、地下仓库、厂房等。采矿所涉及的地下工程为规模最大，条件最复杂。一、基本概念44岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人围岩是指在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。岩石开挖周围岩石失去平衡状态原有应力场改变自行平衡、或破坏、或过大变形支护（支架、衬砌、锚喷）人工稳定

3、。一、基本概念55岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人应力重分布：从原始地下应力场变化到新的平衡应力场的过程。次生应力或诱发应力：经应力重分布形成的新的平衡应力。一、基本概念66岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人地下岩石工程稳定的条件：一、基本概念式中，S和U为围岩或支护体所允许的最大应力(极限强度)和最大位移(极限位移)。77岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面

4、积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人岩石地下工程根据埋入的深浅：浅埋地下工程的工程影响范围可达到地表，因而在力学处理上要考虑地表界面的影响。深埋地下工程可处理为无限体问题，即在远离岩石地下工程的无穷远处，仍为原岩体。一、基本概念88岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人1、基本假设（1）围岩为均质，各向同性，线弹性，无蠕变性或粘性行为；（2）原岩应力为各向等压(静水压力)状态；（3）巷道断面为圆形，在无限长的巷道长度里，围岩的性质一致，可按平面应变问题进行分析，取巷道的任一

5、截面作为其代表研究；（4）符合深埋条件，并且埋深大于或等于20倍的巷道半径。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析99岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人巷道埋深大于或等于20倍的巷道半径时，忽略巷道影响范围内岩石自重，误差10%。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1010岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1111岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体

6、移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人2、基本方程平衡方程：几何方程：本构方程：二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1212岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人3、边界条件：4、求解方程：二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1313岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人5、讨论：（1）应力分布计算公式为开孔后的应力重分布的结果，即次生应力场的应力分布式；（2）径向应力

7、r和切向应力的分布和角度无关，皆为主应力，即径向和切向平面均为主平面。（3）应力大小与弹性常数E、无关。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1414岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（4）周边rR0，r0，2p0；周边切向应力为最大应力，且与巷道半径无关。这样，当2p0超过围岩的弹性限时，围岩将进入塑性，如把岩石看作是弹脆性体，则当2p0超过围岩的单轴抗压强度时，围岩将发生破坏。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1515岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤

8、病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（5）定义应力集中系数：对于巷道周边：为次生应力场的最大应力集中系数。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1616岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（6）若定义以高于1.05p0或低于0.95p0作为巷道影响圈边界，据此可得：工程上有时以10作为影响边界，则同理可得影响半径r3R0 应力解除试验，以3R0作为影响圈边界；有限元计算常取5R0的范围作为计算域；上述情况就是其粗略的定量依据。二、深埋圆形巷道静水压力下弹性分析1717岩石力学烧伤病

9、人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人假设深埋圆巷的水平荷载对称于竖轴，竖向荷载对称于横轴；竖向为p0，横向为p0，并设l。由于结构本身对称(荷载不对称)，上述问题可应用已有的结论通过叠加原理解决。三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析1818岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人将荷载分解，叠加求解：三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析1919岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病

10、人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（1）情况的解：情况为深埋圆形巷道静水压力下弹性分析问题，其解为：三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析2020岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（2）情况的解：边界条件，对于内边界，r=R0，r=r=0对于外边界，应用莫尔圆应力关系，有三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析外边界条件2121岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人根据弹性力学理论可得：三、

11、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析2222岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（3）情况和叠加可得总应力解：三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析2323岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人（4）讨论：、l时三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析即与轴对称情况相同，为本题的特例2424岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该

12、病人、周边应力情况（r=R0)三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析显然，在1的情况，巷道横轴位置(0)有最大压应力，而在竖轴位置(90)有最小应力。2525岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人使竖轴(90)处恰好不出现拉应力的条件为0，即：三、深埋圆形巷道一般压力下弹性分析 1/3时周边恰好不出现拉应力；1/3时周边不出现拉应力；1/3时周边将出现拉应力。0，90处拉应力最大，为最不利情况。1为均匀受压的最有利于稳定情况。2626岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大

13、面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人在一般原岩应力状态下，深埋椭圆巷道周边切向应力计算公式为：四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态2727岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态 1、等应力轴比：就是使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。该轴比可通过求极值得到：等应力轴比情况下，周边切向应力无极值，周边应力是均匀相等的。等应力轴比对地下工程的稳定是最有利的，又称为最优轴比。2828岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对

14、于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态 等应力轴比与原岩应力的绝对值无关，只和值有关，由值即可决定最佳轴比。1时，m1，ab，最佳断面为圆形；1/2时，m=2，b=2a，最佳断面为b2a的竖椭圆；2时，m=1/2，a=2b，最佳断面为a2b的横(卧)椭圆；总之，椭圆长轴总是顺着原岩应力的最大主应力方向，且m=1/为最佳。2929岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态 2、零应力（无拉力）轴比 当不能满足最佳轴比

15、时，因岩体抗拉强度最弱，若能找出满足不出现拉应力的轴比，即零应力(无拉力)轴比，也是很不错的。周边各点对应的零应力轴比各不相同，通常首先满足顶点和两帮中点这两要害处，实现零应力轴比。3030岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态（1）、对于顶点：3131岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态（2）、对于两帮中点：3232岩石力学烧伤病人的治疗通常

16、是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、椭圆形巷道围岩弹性应力状态 零应力轴比：应照顾顶点应照顾两帮中点3333岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、非圆形巷道周边弹性应力状态地下工程中的非圆形巷道主要有梯形、拱顶直墙、椭圆等。1、基本解题方法 原则上，地下工程比较常用的单孔非圆巷道围岩的平面问题弹性应力分布，都可用弹性力学的复变函数方法解决。3434岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积

17、烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、非圆形巷道周边弹性应力状态2、一般结论 在弹性应力条件下，巷道断面围岩中的最大的应力是周边的切向应力，且周边应力大小和弹性参数无关，与断面的绝对尺寸无关。次生应力场与原岩应力场分布、巷道的形状(竖向与横向轴比)有关。断面在有拐角的地方往往有较大的应力集中；在直长边则容易出现拉应力。3535岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、非圆形巷道周边弹性应力状态3636岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积

18、烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、井巷围岩的弹性位移1、特点：周边径向位移最大，但量级小以毫米计)，完成速度快，一般不危及断面使用与巷道稳定。2、计算原则：按弹性力学由已知应力求得。对于深埋的井巷工程，应考虑到开挖后的位移是由于开挖后的应力增量所造成的，原岩应力部分并不引起新的位移，原岩应力所引起的位移已经在过去的地质年代中完成。所以，只能采用应力增量来计算。3737岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、井巷围岩的弹性位移3、径向位移常用计算式（1）轴对称圆巷：38

19、38岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、井巷围岩的弹性位移（2）一般圆巷围岩的位移公式：（3）其他巷道无通式。3939岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人强度线塑性区内任一点的应力圆均与该线相切塑性区切向应力分布曲线弹性区切向应力分布曲线塑性区径向应力分布曲线弹性区径向应力分布曲线弹性状态切向应力分布曲线弹性状态径向应力分布曲线塑性区弹性区应力升高区 原岩应力区围 岩 原 岩应力降区七、圆形巷道围

20、岩的弹塑性应力状态4040岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人4141岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人6.2 围岩与压力控制4242岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 岩石地下工程一般埋深较大，穿越地层复杂，地应力相对地下结构作用的传递情况也很复杂。狭义地压：指围岩作用在支架上的压力。4343岩石力

21、学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人一、围岩与支护的共同作用围岩与支护形成一种共同体，共同体两方面的耦合作用和互为影响的情况称为围岩支护共同作用。1、支护所受的压力及其变形，来自于围岩在自身平衡过程中的变形或破裂导致的对支护的作用，围岩性态及其变化状况对支护的作用有重要影响。2、支护以自己的刚度和强度抑制岩体变形和破裂的近一步发展，而这一过程同样也影响支护自身的受力。4444岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该

22、病人一、围岩与支护的共同作用 岩石地下工程支护可能有两种极端情况：1、当岩体内应力达到峰值前，支护已经到位，岩体的进一步变形破碎受支护阻挡，构成围岩与支护共同体，形成相互间的共同作用。如果支护有足够的刚度和强度，则共同体是稳定的，并且，围岩和支护在双方力学特性的共同作用下形成岩体和支护内各自的应力、应变状态，否则共同体将失稳。4545岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人一、围岩与支护的共同作用2、当岩体内应力达到峰值时，支护未及时架设，甚至在岩体破裂充分发展时支护仍未起作用，从而导致在隧道顶板或两

23、帮形成冒落带，并出现危险部位的冒落或沿破裂面的滑落，岩石工程可能整体失稳。如这时有架设好的支护，则它将承受冒落岩体传递来的压力，而冒落的岩石还将承受其外部围岩传来的作用。4646岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理对于一种最简单情况，轴对称圆巷周边的弹塑性位移：上式表示，圆巷周边位移和支护反力成反比关系，绘成P1u0曲线，即为围岩特性曲线。4747岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来

24、治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理一般的支护都可以根据计算或实验获得它的作用与位移关系曲线。例如轴对称圆形巷道内修建圆形衬砌，则可将圆形衬砌视为受均匀外压P的厚壁圆筒，如圆筒的内、外径和材料弹性常数分别用a、R、E1、1表示，则根据厚壁圆筒公式，可得到圆筒外缘的径向位移：上式表示，圆巷周边位移和支护作用成正比关系，P1u0曲线即为支护特性曲线。4848岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理联立可求得具体条件下的支护压力和衬砌壁面位移的解。即图上两线的交点(工况点)的坐

25、标。围岩特性曲线和支护特性曲线构成了它们的共同作用关系。4949岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理如果改变支护的刚度，就可以改变支护的受力状态。例如，支护刚度变小(直线的斜率变小)，支护受力也减小，巷道周边径向位移就增加。根据这一原理，在隧道施工中就有柔性支护与刚性支护的区别，以及支护“让压”的说法，就是允许巷道有一定的变形，从而减小支护的受力，保证支护安全和没有过大的投入。5050岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲

26、，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理围岩与支护共同作用曲线还反映岩体力学性质和支护时间对共同作用的影响，岩体性质越软，围岩特性曲线越向右移动，变形也越大。5151岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、围岩与支护的共同作用原理支护时间越迟，支护曲线的起点离坐标的原点也越远，支护工作压力也越低。上述分析反映了围岩稳定与支护相互作用的基本原理，为确定支护的内应力、变形位移和选定支护结构、尺寸提供了基本思路。5252岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤

27、进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说1907年著名俄国学者创立了松散体地压学说(简称普氏学说）。普氏通过盛满干砂(C0)的箱底开孔试验，说明箱中之砂最后会形成穹隆形平衡，这种穹隆以上的砂不再掉落的现象，称为拱效应，普氏认为巷道顶部的岩石也有拱效应，支护的压力就是拱内的岩石重量。5353岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说为了分析拱效应，普氏定义了一个岩石坚固性系数f：为计算地压方便，普氏把f系数表示成另一种形式（似内

28、摩擦系数，似内摩擦角）：5454岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说 1、两帮稳定时的顶压计算公式：矩形巷道，宽2a，高为H，两帮岩石稳定，顶板不稳定，由于拱效应，顶部可能冒落的岩石拱高为b。5555岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说拱周边岩石相互挤压，拱线轴力N0，取半拱脱离体，对拱列出弯矩平衡式，可获得处于安全平衡状态时的拱高：5656岩石力学烧伤病人的治疗通常是

29、取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说为便于支架构件内力计算，常把抛物线型冒落拱顶压，近似处理为拱高为b的矩形均布顶压。顶压集度和总顶压为：5757岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三、普氏地压学说2、两帮不稳定时的顶压 两帮不稳定，滑动体的上宽增加，这样免压拱高也随之而增加。5858岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该

30、病人三、普氏地压学说拱高b1、顶压集度qd和总顶压Qd为：5959岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、太沙基地压学说1942年，国际著名土力学专家太沙基，基于土力学提出松散体理论(太沙基地压学说)。隧道地压计算 研究断面为2aH的矩形隧道，太沙基认为顶板岩土稍有下沉，岩土体出现的破裂面可以近似认为是铅直平面。6060岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人四、太沙基地压学说通过微元体平衡分析可得顶压集

31、度计算式：对于埋层较深(Z5a)，土体松散(粘结力C0)的情况，可简化为：6161岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则（一）、合理利用和充分发挥岩体强度 1、地下的地质条件相当复杂，软岩强度可以在5MPa以下，而硬岩可达300MPa以上，即使在同一个岩层中，岩性的好坏也会相差很大，其强度甚至可以相差十余倍，岩石性质的好坏，是影响稳定最根本、最重要的因素。因此，应在充分比较施工和维护稳定两方面经济合理性的基础上，尽量将工程位置设计在岩性好的岩层中。6262岩石力学烧

32、伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则 2、避免岩石的损伤同一岩层机械掘进的巷道寿命往往要比爆破施工长得多，原因是爆破施工岩石损伤较大，不同爆破方法可以降低岩石基本质量指标1034，围岩破裂范围可达到巷道半径33。被水软化的岩石强度常常要降低五分之一以上，施工中要特别注意防排水，采用喷混凝土的方法封闭岩石，防止软化和风化，是维护巷道稳定的有效措施。6363岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何

33、来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则 3、充分发挥岩体的承载能力根据围岩与支护共同作用原理，围岩在地下岩石工程稳定中起到举足轻重的作用。因此，在围岩承载能力允许的范围内，适当的围岩变形可以增加围岩的内应力，使其更多地承受地压作用，减少支护的强度和刚度要求，这对实现工程稳定及其经济性有双利的效果。煤矿中采用有专门收缩变形机构的可缩性支架来实现“让压”。6464岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则 4、加固岩体当岩体质量较差时，可以采用锚固、注浆等方法来加固

34、岩体，提高岩体强度及其承载能力。采用加固岩体的锚喷支护、注浆等经济的方法，可能会收到意想不到的效果。6565岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则（二）、改善围岩的应力条件 1、选择合理的隧道断面形状和尺寸岩石怕拉耐压，应力状态也影响岩石的强度大小，因此，确定巷道的断面形状应尽量使围岩均匀受压，如果不易实现，也应尽量不使围岩出现拉应力，使隧道的高径比和地应力场匹配，这就是前面讨论等压轴比和零应力轴比的意义。当然也应注意避免围岩出现过高的应力集中，造成超过强度的破坏。

35、6666岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则 2、选择合理的位置和方向岩石工程的位置应选择在避免受构造应力影响的地方；如果无法避免，则应尽量弄清楚构造应力的大小、方向等情况，国外特别强调使隧道轴线方向和最大主应力一致，尤其要避免与之正交。实践还表明，顺层巷道围岩的稳定性往往较穿层巷道差，支护应特别注意这种地压的不均匀性。6767岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、

36、维护岩石地下工程稳定的基本原则 3、“卸压”方法近几年国内外开展“卸压”支护方法的研究，在一些应力集中的区域，通过钻孔或爆破，甚至专门开挖卸压峒室，改变围岩应力的不利分布，也可以避免高应力向不利部位(如巷道底角)传递，所以，“卸压”方法常作为解决煤矿采区巷道底鼓的一种有效措施6868岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则（三）、合理支护 合理的支护包括支护的形式、支护刚度、支护时间、支护受力情况的合理性以及支护的经济性。支护应该是巷道稳定的加强性措施，因此支护参数的

37、选择仍应着眼于充分改善围岩应力状态，调动围岩的自承能力和考虑支护与岩体的相互作用的影响，并在此基础上，注意提高支护的能力和效率。6969岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人五、维护岩石地下工程稳定的基本原则（四）、强调监测和信息反馈 由于巷道地质条件复杂并且难以完全预知，岩体的力学性质具有许多不确定性因素，因此，岩石地下工程施工所引起的岩体效应就不容易获得一个确定性的结果。所以，通过围岩在施工中的反应，来判断和推测可能出现的变化规律，成为控制巷道稳定最现实的方法。7070岩石力学烧伤病人的治疗通常

38、是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、支护的分类与围岩加固的概念 1、按支护材料分类：钢、木、钢筋混凝土、砖石、玻璃钢等；2、按支护形状分类：矩形、梯形、直墙拱顶、圆形、椭圆、马蹄形等；3、按施工和制作方式分类：装配式、整体式、预制式、现浇式等；4、按支护作用的性质分类：普通支护和锚喷支护，是比较合理的分类方法。7171岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、支护的分类与围岩加固的概念 普通支护是在围岩的外部设置支撑和围护结

39、构。锚喷支护靠置入岩体内部的锚杆对围岩起到稳定作用。普通支护又可以分为刚性支护和可缩性支护。可缩性支护的结构中一般设有专门可缩机构，当支护承受的荷载达到一定大小时，靠支护的可缩机构，降低支护的刚度，支护同时产生较大的位移。7272岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人六、支护的分类与围岩加固的概念 围岩加固是另一类维护地下岩石下程稳定的方法。采用注浆等方法改善围岩物理力学性质及其所处的不良状态，能对围岩稳定产生良好的作用。锚喷也可认为是一种加固性的支护方法。围岩加固方法还可以结合普通支护一起维护地下

40、岩石工程稳定。7373岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人七、普通支护（一）、普通支护的选材选型 常用的普通支护形式有衬砌和支架。衬砌是用混凝土或砖石材料砌筑而成的拱形结构；支架是棚式结构，一般有金属支架和木支架，也有混凝土预制构件或组合类型。7474岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人七、普通支护（二）、支护设计 只要已知结构的内力，就可以采用一般的结构力学、各种建筑结构学的方法进行支护结构的构件设

41、计，关键是要确定结构的外荷载，以便计算其内力。根据地压确定方法的特点，目前岩石地下工程结构的计算主要可分为两种，即现代的（视支护围岩为共同体）计算模型方法和传统的结构力学方法。7575岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人七、普通支护（三）、围岩抗力及其特点 围岩抗力是指支护在挤压围岩时引起的围岩对支护的作用，是种被动产生的作用。如铰接支架结构在压力下产生围岩抗力。7676岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗

42、该病人七、普通支护（四）、可缩性支护采矿工程中，地下岩石(煤层)巷道使用期间的收敛量，随岩性的强弱和巷道的类别而不同，小为2050mm，大可达2000mm，甚至更大。所以像这些变形大的巷道，都应采用与变形量相适应的可缩性支护。可缩性支护要求只在超过一定大的荷载条件下发生可缩，而且应始终保持有一定的、且不能过低的基本承载能力，不能无止境地退缩，否则就会失去其支护的基本功能。7777岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人七、普通支护 目前煤矿地下采场广泛采用的是金属摩擦支柱、单体液压支柱和综采液压支架等

43、，都是最典型的可缩支架。运输系统顶煤顶板岩层液压支架7878岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人放顶煤支架研制的虚拟现实技术 YFJ2200-16/24型单铰接轻型低位放顶煤支架7979岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护（一）、锚杆的工作特点锚杆是一种杆体，其中置入岩体部分与岩体牢固锚结，部分长度裸露在岩体外面，挤压住围岩或使锚杆从里面拉住围岩。锚杆突出特点是通过置入岩体内部的锚杆，提高

44、围岩的稳定能力，完成支护作用。高强度螺纹钢锚杆双钢铰线锚索8080岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护 0.5m0.7m锚杆长2.2m菱形金属网W钢带3.0m3.5m薄钢带8181岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护（二）、锚杆的结构类型国内外锚杆的构造类型数十种，分类的方法也很多。早期主要采用机械式金属或木锚杆(倒楔式、涨壳式等)；后来较多采用粘结式钢筋或钢丝绳锚杆、木锚杆、

45、竹锚杆(水泥砂浆、树脂等粘结剂)，管缝式锚杆(管径略大于孔径的开缝钢管、打入岩孔)；8282岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护 近期发展了快硬或膨胀水泥砂浆、水泥药卷、树脂药卷等性能良好的粘结材料。根据杆体锚固的长度，可以分为端头锚固或全长锚固。各类水泥砂浆锚杆和树脂锚杆，均可实现全长锚固；管缝式锚杆也属于全长锚固。8383岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护（三）、锚杆作用

46、机理 锚杆对围岩的作用，本质上属于三维应力问题，作用机理比较复杂，可以说至今还不能很好解释锚杆这种良好的效果。一般认为锚杆支护的作用机理主要有悬吊作用、减跨作用、组合梁作用、组合拱作用和加固作用等；研究还表明，锚杆对抑制节理面间的剪切变形和提高岩体的整体强度方面起有重要的作用，特别是对于全长锚固的锚杆。8484岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护（四）、喷砼支护的特点 1、在施工中岩面一经暴露就可以用混凝土喷射覆盖。2、除起一定支护作用外，还及时封闭岩面，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利

47、作用，防止岩体强度降低。这一点对于易风化遇水会膨胀崩解的软岩十分重要。8585岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚喷支护 单独的素喷混凝土使用在围岩变形小于25cm的地方，而变形更大时，要采用喷射纤维混凝土的方法，或者采用锚喷联合支护。单独采用喷混凝土支护时，一般喷层厚可为50150mm；采用锚杆支护为主、喷混凝土为辅时，喷层厚度为2050mm。8686岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人八、锚

48、喷支护（五）、锚索锚索和锚杆的区别除其规格尺寸和荷载能力外，主要在于锚索一般需要施加预应力，常应用在工程规模大、比较重要、地质条件复杂、支护困难的地方。锚索体材料采用高强的钢绞线束、高强钢丝束或钢筋束，锚固力可以达到兆牛的量级。锚索长度一般大于5m，长的可达数十米，根据锚索预应力的传递方式，一般将锚索分为拉力式锚索和压力式锚索。8787岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人九、注浆加固支护 岩土注浆主要有抗渗和加固两个功能。围岩注浆加固的特点是依靠注浆液粘结裂隙岩体，改善围岩的物理力学性质及其力学状

49、态，加强围岩的自身承载能力，并使围岩产生成拱作用。8888岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人九、注浆加固支护 注浆加固方法适合于裂隙岩体或被破碎的岩体。影响注浆加固效果的因素很多，包括岩体的裂隙发育和分布情况，注浆孔的布置及浆液的渗透范围，浆液配比及其流动、固结性能，注浆压力等一系列因素。目前的注浆加固设计仍具有比较大的经验性。8989岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人9090岩石力学烧伤病人的治

50、疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人6.3 岩石地下工程的监测9191岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人著名的隧道新奥法施工技术就是把施工过程中的监测作为一条重要原则，通过监测分析对原设计参数进行优化，并指导下一步的施工。一、地压监测概述监测预报设计优化施工合理生产安全竣工后安全运营分析总结9292岩石力学烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何