第7章 有压隧洞围岩应力与稳定性

有压隧洞围岩应力与稳定性岩石力学课程组华北水利水电学院第7章学习指导•本章主要介绍了有压隧洞稳定性分析。重点介绍了围岩内附加应力的计算、有压隧洞围岩和衬砌的应力计算。7.1概述•在水利、水电建设中经常遇到一些洞室工程问题，其中最常遇到的作为引水建筑物之一的是水工隧洞。水工隧洞可分为无压隧洞及有压隧洞两大类。无压隧洞的断面大部分做成马蹄形或其它形状，有压隧洞则多做成圆形。无压隧洞衬砌所承受的荷载主要是山岩压力、外水压力。有压隧洞除了承受这些压力之外，特别重要的是承受内水压力。这种内水压力有时是很大的，不仅衬砌受到压力，围岩也要承受部分内水压力。围岩受到这种压力之后必然要引起一些力学现象和变形、稳定等问题。•有压隧洞围岩应力的变化过程是比较复杂的：起初，由于地下开挖，引起了围岩应力的重新分布，以后，隧洞充水，内水压力又使围岩产生一个应力，这个应力是附加应力，附加应力迭加到重分布应力上去，就使围岩总的应力发生改变；以后，因检修或其它原因可能隧洞内的水被放空，附加应力又没有了，剩下的只是重分布应力；以后再充水，附加应力再度产生。因此，有压隧洞围岩的应力是不断变化的。7.2围岩内的附加应力•厚壁圆筒理论baptrrtbptrbrEu121121122222227.2围岩内的附加应力•有压隧洞围岩的附加应力prar22pra227.3有压隧洞围岩和衬砌的应力计算•无裂隙围岩(1)内压力分配法(2)抗力系数法221122222221212221122121212abmmEmabmmEmEmmmappbptNtNrtbrttrbrr121112111221222222222ptNtNrtbrttrbr1211121112212222222227.3有压隧洞围岩和衬砌的应力计算•有裂隙混凝土衬砌如果混凝土衬砌在半径方向有均匀的裂隙，那么，传到岩石上的压力可假定与衬砌内半径成正比，与外半径成反比，即在岩石表面处的应力是pbapbpbarpba7.3有压隧洞围岩和衬砌的应力计算•有裂隙围岩pradpradrddapr2222