隧道的二次应力计算建筑铁路工程_建筑-铁路工程.pdf

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1、兰州交通大学 隧道及地下工程 （隧道的二次应力计算）班级：姓名：学号：某隧道埋深 H=150.0m，容重=16kN/m3，隧道开挖半径 a=3.0m，围岩的粘聚力 c=0.10MPa，内摩擦角=30弹性模量E=100MPa，泊松比=0.5，试求：1）手算初始应力场呈轴对称分布时（=1）围岩的塑性区半径 和二次应力场，并以图示出；2）采用自己擅长的计算机语言编程或excel 表格计算初始应力场呈轴对称分布时（=1）围岩的塑性区半径 和二次应力场，并以图示出；3)编程计算确定该围岩特征曲线（支护需求曲线）。解：1）二次应力状态 =16150=2.4Mpa =0.2 =3 求 =8.176m 求应力

2、 塑性应力 a r 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界 弹性应力 r 计算表格如下：单位：kpa 塑性 弹性 位置 应力 3 5 8.2 10.2 15.2 20.2 25 0 307.9 1113.4 1115.3

3、 1430 2002 2241 2354 346.4 1270.1 3686.6 3684.6 3369 2797 2558 2445 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界 2).如下 excel 表格 参数计算表：单

4、位：kpa 应力计算表格：（见下方附表 1）塑性区半径及二次应力分布图：（见下方附表 1）3).不出现塑性区时的最小支护抗力为：擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界=2.4(1-0.5)-0.13/2 =1.1133

5、代入 Ua=0.057897 即弹塑性分界线 Ua=0.057897 参数计算表：单位：kpa 围岩特征曲线计算表格：（见下方附表 2）围岩特征曲线图：（见下方附表 2）附表一 埋深 容重 洞径 粘聚力 内摩擦角 Rb z r0 附表一 150 16 3 100 30 346.4102 3 2400 8.176419 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不

6、出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界 塑性应力 弹性应力 位置 rp p 位置 re e 3 0 346.4102 8.2 1115.346 3684.654 3.15 17.75352 399.6707 8.7 1176.189 3623.811 3.3 36.37307 455.5294 9.2 1257.41 3542.59 3.45 55.85864 513.9861 9.7 1344.457 3455.543 3.6 76.21024 575.0409 10.2 1430.373 3

7、369.627 3.75 97.42786 638.6937 10.7 1511.94 3288.06 3.9 119.5115 704.9447 11.2 1587.822 3212.178 4.05 142.4612 773.7937 11.7 1657.643 3142.357 4.2 166.2769 845.2408 12.2 1721.511 3078.489 4.35 190.9586 919.286 12.7 1779.763 3020.237 4.5 216.5064 995.9292 13.2 1832.832 2967.168 4.65 242.9201 1075.171

8、 13.7 1881.181 2918.819 4.8 270.1999 1157.01 14.2 1925.263 2874.737 4.95 298.3458 1241.447 14.7 1965.501 2834.499 5.1 327.3576 1328.483 15.2 2002.284 2797.716 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出

9、现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界5.25 357.2355 1418.117 15.7 2035.966 2764.034 5.4 387.9794 1510.348 16.2 2066.861 2733.139 5.55 419.5893 1605.178 16.7 2095.251 2704.749 5.7 452.0653 1702.606 17.2 2121.387 2678.613 5.85 485.4072 1802.632 17.7 2145.49 2654.51 6 519.

10、6152 1905.256 18.2 2167.759 2632.241 6.15 554.6893 2010.478 18.7 2188.369 2611.631 6.3 590.6293 2118.298 19.2 2207.476 2592.524 6.45 627.4354 2228.716 19.7 2225.219 2574.781 6.6 665.1075 2341.733 20.2 2241.722 2558.278 6.75 703.6456 2457.347 20.7 2257.095 2542.905 6.9 743.0498 2575.56 21.2 2271.437

11、2528.563 7.05 783.32 2696.37 21.7 2284.837 2515.163 7.2 824.4562 2819.779 22.2 2297.375 2502.625 7.35 866.4584 2945.785 23 2315.815 2484.185 7.5 909.3267 3074.39 24 2336.4 2463.6 7.8 997.6613 3339.394 25 2354.63 2445.37 8 1058.475 3521.837 26 2370.848 2429.152 8.176419 1113.397 3686.603 27 2385.337

12、2414.663 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界 附表二 不出现塑性区时的最小支护力 pa=1.113397=3 Rb=0.34641 弹性区位移 塑性区位移 u pa 弹塑分界 0.057897 u pa 0

13、2.4 0.058 1.111113 0.002 2.355556 0.06 1.068302 0.004 2.311111 0.065 0.972802 0.006 2.266667 0.07 0.890944 0.008 2.222222 0.075 0.820001 0.01 2.177778 0.08 0.757925 0.012 2.133333 0.085 0.703153 0.014 2.088889 0.09 0.654466 0.016 2.044444 0.095 0.610905 0.018 2 0.1 0.571699 0.02 1.955556 0.105 0.536

14、228 0.022 1.911111 0.11 0.503981 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界0.024 1.866667 0.115 0.474538 0.026 1.822222 0.12 0.447549

15、 0.028 1.777778 0.125 0.422718 0.03 1.733333 0.13 0.399798 0.032 1.688889 0.135 0.378576 0.034 1.644444 0.14 0.358869 0.036 1.6 0.145 0.340522 0.038 1.555556 0.15 0.323398 0.04 1.511111 0.155 0.307378 0.042 1.466667 0.16 0.29236 0.044 1.422222 0.165 0.278252 0.046 1.377778 0.17 0.264974 0.048 1.3333

16、33 0.175 0.252455 0.05 1.288889 0.18 0.240631 0.052 1.244444 0.185 0.229446 0.054 1.2 0.19 0.21885 0.056 1.155556 0.195 0.208797 0.057 1.133333 0.2 0.199247 0.057897 1.113397 0.4 0.013021 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力

17、计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界 擦角弹性模量泊松比试求手算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出采用自己擅长的计算机语言编程或表格计算初始应力场呈轴对称分布时围岩的塑性区半径和二次应力场并以图示出编程计算确定该表格参数计算表单位应力计算表格见下方附表塑性区半径及二次应力分布图见下方附表不出现塑性区时的最小支护抗力为代入即弹塑性分界线参数计算表单位围岩特征曲线计算表格见下方附表围岩特征曲线图见下方附表附表一埋深区位移弹塑分界