長(zhǎng)安大學(xué)隧道專業(yè)入學(xué)考試之巖體力學(xué)

1、巖石由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而成的自然物體。巖體由巖塊和結(jié)構(gòu)面共同組成的具有一定結(jié)構(gòu)并賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。結(jié)構(gòu)面巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面。結(jié)構(gòu)體由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合切割而形成的單元體。巖體結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其組合關(guān)系。2.結(jié)構(gòu)體的規(guī)模、形態(tài)及其排列形式所表現(xiàn)的空間形態(tài)。巖石的物理力學(xué)參數(shù)1.密度指標(biāo)：巖石的顆粒密度、天然密度、干密度、飽和密度。2.孔隙性：孔隙比、孔隙率。3.水理性質(zhì)：含水率、自由吸水率、飽和吸水率、滲透系數(shù)K。4.抗風(fēng)化特性：軟化系數(shù)、耐崩解性指數(shù)、自由膨脹率、側(cè)向約束膨脹率、膨脹壓力。5.抗凍性：抗凍性系數(shù)。剛性

2、試驗(yàn)機(jī)工作原理 當(dāng)試驗(yàn)機(jī)剛度Km大于巖石剛度Ks時(shí)，在相同的條件下，試驗(yàn)機(jī)附加給巖石的能量比巖石所能承受的能量小，要巖石繼續(xù)產(chǎn)生應(yīng)變必須依靠外荷載的加載做功才能實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)試驗(yàn)機(jī)剛度大于巖石剛度時(shí)，才能記錄下巖石峰值強(qiáng)度后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。曲線形態(tài)巖石特性代表巖石直線型（彈脆性）具有很明顯的彈性特性的巖石石英巖 玄武巖下凹型（彈塑性）具有明顯的塑形變形的巖石石灰?guī)r 粉砂巖上凹型（塑彈性）具有較大的孔隙但較為堅(jiān)硬的巖石片麻巖S型（塑彈塑型）多孔且具有明顯塑性的巖石大理石巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線：指在剛性試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)所獲得的包括巖石達(dá)到峰值應(yīng)力之后的應(yīng)力應(yīng)變曲線。壓密階段：巖石內(nèi)的微裂隙在外力

3、作用下發(fā)生閉合，巖石壓密。曲線上凹，應(yīng)變率隨應(yīng)力增加而減小，為不可恢復(fù)的塑性變形。彈性階段：初期裂隙壓密后，巖石強(qiáng)度暫趨穩(wěn)定。曲線近似呈直線，彈性模量為常熟，很大程度上為可恢復(fù)的彈性變形。（彈性模量 泊松比）塑性階段：曲線呈下凹狀，有應(yīng)變軟化現(xiàn)象；塑性變形，變形不可恢復(fù)。應(yīng)變軟化階段：曲線斜率為負(fù)，軟化現(xiàn)象顯著，試件承載力隨變形的增大而迅速下降。摩擦階段：僅表現(xiàn)了巖石產(chǎn)生宏觀的斷裂面后，斷裂面的摩擦所具有的抵抗外力的能力。巖石強(qiáng)度巖石在荷載作用下破壞時(shí)所承受的最大荷載應(yīng)力分類抗壓強(qiáng)度（單軸、三軸）、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度影響因素1.承壓板端部的摩擦力及其剛度2.試件尺寸及形狀：形狀：圓形試件不易產(chǎn)

4、生應(yīng)力集中，且易達(dá)到有關(guān)加工精度要求。尺寸：試件強(qiáng)度常隨其尺寸的增大而減?。ǔ叽缧?yīng)） 宜取4-6cm且大于礦物顆粒直徑10倍以上；高徑比：取(23)時(shí)強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。3.加載速率：加載速率越大，表現(xiàn)強(qiáng)度越高。4.含水量：含水量越大強(qiáng)度越低，巖石越軟越明顯。5.溫度：180以下不明顯，大于180濕度越高強(qiáng)度越小。假三軸試驗(yàn)（圍壓相等）巖石變形特性：1.巖石的屈服應(yīng)力隨圍壓的增加而提高。2.彈性模量變化不大，有隨圍壓增加而增大的趨勢(shì)。3.隨著圍壓的增加，峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值有所增大。巖石變形特性明顯地由低圍壓下的脆性特性轉(zhuǎn)向高圍壓下的塑性特性。巖體的力學(xué)特征不連續(xù)性 巖體受結(jié)構(gòu)面的隔斷，多為不連

5、續(xù)介質(zhì)，但巖塊本身可作為連續(xù)介質(zhì)看待。各向異性 結(jié)構(gòu)面有優(yōu)先位向排列的趨勢(shì)，隨著受力巖體的結(jié)構(gòu)取向不同力學(xué)性質(zhì)也各異。不均勻性 結(jié)構(gòu)面的方向、分布、密度及結(jié)構(gòu)體的大小、形狀和鑲嵌狀況等在各部位都很不一致，造成巖體的不均勻性。賦存地質(zhì)因子 在一定的地質(zhì)環(huán)境中，巖體賦存有不同于自重應(yīng)力場(chǎng)的地應(yīng)力場(chǎng)、水、氣、溫度以及地質(zhì)歷史遺留的形跡等。流變性：巖石在外部條件不變的條件下，應(yīng)力或應(yīng)變隨時(shí)間而變化的性質(zhì)。包含：蠕（徐）變巖石在恒定外力作用下，應(yīng)變隨時(shí)間推移而增長(zhǎng)的特性。應(yīng)力松弛在應(yīng)變保持不變的情況下，應(yīng)力隨時(shí)間的推移而減小的特性。長(zhǎng)期強(qiáng)度在長(zhǎng)期荷載的作用下巖石的強(qiáng)度。典型蠕變曲線瞬態(tài)蠕變階段（AB）加

6、載一定時(shí)間后巖石產(chǎn)生蠕變，蠕變曲線下凹，應(yīng)變率隨時(shí)間增長(zhǎng)而減??；若卸載，瞬時(shí)彈性應(yīng)變恢復(fù)，之后出現(xiàn)彈性后效。穩(wěn)定蠕變階段（BC）加載應(yīng)變與時(shí)間呈直線變化，應(yīng)變速率為常數(shù)；若卸載，有瞬時(shí)彈性應(yīng)變恢復(fù)，有彈性后效，有部分不可恢復(fù)的永變應(yīng)變。非穩(wěn)態(tài)蠕變階段（C以后）應(yīng)變速率劇烈增加，曲線上凹，經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間后試件將發(fā)生破壞。影響巖石蠕變的因素1.巖石礦物成分2.應(yīng)力水平（低應(yīng)力只產(chǎn)生前兩個(gè)階段，試件不破壞，變形趨于穩(wěn)定值。高應(yīng)力第二階段較短暫，迅速進(jìn)入第三階段直至破壞。中等應(yīng)力才能產(chǎn)生完整蠕變曲線）3.溫度與濕度基本力學(xué)介質(zhì)模型表征彈性具有一定剛度的彈簧塑性一滑塊置于粗糙平面上（摩擦器）粘性粘壺常用

7、巖石介質(zhì)模型表述彈塑性彈簧與摩擦器 串聯(lián)粘彈性馬克斯韋爾彈簧與粘壺 串聯(lián)凱爾文彈簧與粘壺 并聯(lián)庫(kù)侖巖石破壞為剪切破壞；抵抗剪切破壞的能力：內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦力莫爾不論巖石處于何種應(yīng)力狀態(tài)，破壞均為剪切破壞；在破壞面上，剪切破壞力的一部分用來(lái)克服粘結(jié)力，使材料顆粒間相脫離；另一部分用來(lái)克服與正應(yīng)力成正比的摩擦力，使面間發(fā)生錯(cuò)動(dòng)而最終破壞。格里菲斯不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是拉伸應(yīng)力引起巖石破壞。評(píng)價(jià)庫(kù)侖強(qiáng)度理論是莫爾強(qiáng)度理論的直線形式。莫爾強(qiáng)度理論使用方便，物理意義明確，但忽視了中間應(yīng)力的作用。格氏理論推導(dǎo)巖石抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8倍，反映了巖石的真實(shí)情況，較好證明了巖石在任何應(yīng)力狀態(tài)下都

8、是由于拉伸引起破壞。莫爾理論適用于塑性巖石，及脆性巖石的剪切破壞。格氏理論適用于脆性巖石及材料破壞。格里菲斯強(qiáng)度理論 的基本思路及其使用條 脆性材料的內(nèi)部存在著許多裂紋，在外力作用下，微裂紋的尖端附近產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，當(dāng)作用在裂紋尖端處的有效應(yīng)力達(dá)到形成新裂紋所需的能量時(shí)，裂紋沿著與最大拉應(yīng)力成直角的方向擴(kuò)展，繼而產(chǎn)生連接、貫通，最終導(dǎo)致宏觀破裂。格里菲斯強(qiáng)度理論適用于脆性巖石的拉破壞情況。擴(kuò)容:巖石受外力作用后，發(fā)生的不可逆的非線性的體積膨脹。原因:巖石試件在不斷加載過(guò)程中，由于試件中微裂紋的張開(kāi)、擴(kuò)展、貫通等現(xiàn)象的出現(xiàn)，巖石內(nèi)的孔隙不斷增大，促使其在宏觀上表現(xiàn)體積增大。巖體結(jié)構(gòu)基本類型塊

9、狀（節(jié)理少，層厚）；鑲嵌（結(jié)構(gòu)面較多，由斜交結(jié)構(gòu)面）；碎裂（碎塊狀）；層狀（板狀）；層狀碎裂（小碎塊體）；散體（顆粒狀，碎屑狀）結(jié)構(gòu)面定量描述參數(shù)產(chǎn)狀（結(jié)構(gòu)面的空間分布狀態(tài)）走向，傾向，傾角間距（同組相鄰結(jié)構(gòu)面法線方向上該組結(jié)構(gòu)面的平均距離）延展性（在一個(gè)暴露面上能看見(jiàn)的結(jié)構(gòu)面跡線的長(zhǎng)度）粗糙度和起伏度（相對(duì)于結(jié)構(gòu)面的平均平面的不平整度）面壁抗壓強(qiáng)度（結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖壁的等效抗壓強(qiáng)度）開(kāi)度與充填物（結(jié)構(gòu)面兩面壁間的垂直距離，處在結(jié)構(gòu)面縫隙中的物質(zhì)）滲透性（結(jié)構(gòu)面中是否存在滲流及滲流量）流速，流量結(jié)構(gòu)面組數(shù)與巖塊尺寸結(jié)構(gòu)面的存在構(gòu)成了對(duì)巖體的切割，影響了巖體的完整性。（巖體破碎程度）裂隙度：沿著某個(gè)

10、取樣線方向，單位長(zhǎng)度上節(jié)理的數(shù)量。切割度：?jiǎn)挝幻娣e巖體中結(jié)構(gòu)面面積所占比例。結(jié)構(gòu)面法向變形（法向閉合變形法向彈性變形）結(jié)構(gòu)面剪切位移（剪切位移曲線）有充填結(jié)平面接觸無(wú)充填齒狀接觸部分充填齒狀接觸軟弱式接觸 有充填結(jié)平面接觸。結(jié)構(gòu)面之間被膠結(jié)物質(zhì)充填，初始抗剪強(qiáng)度較大，充填物被剪壞后，接觸面變?yōu)槠矫娼佑|，抗剪強(qiáng)度迅速下降至殘余強(qiáng)度。此時(shí)，初始強(qiáng)度即為最大強(qiáng)度，由充填物質(zhì)的抗剪強(qiáng)度決定，而殘余強(qiáng)度受充填物質(zhì)的顆粒級(jí)配、結(jié)構(gòu)壁的強(qiáng)度和形態(tài)等因素的影響。 無(wú)充填齒狀接觸。隨著剪應(yīng)力的增加，上下接觸面逐漸進(jìn)入起伏齒接觸，結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)向上（剪脹）或向下（剪縮）的位移，當(dāng)部分起伏齒被剪壞時(shí)，達(dá)到初始強(qiáng)度。隨著

11、位移的增加，起伏齒被剪壞的面積逐漸增大，受剪面積逐漸減小并產(chǎn)生應(yīng)力集中，直至剪切面縮小至足以使起伏齒全部被剪壞，達(dá)到最大強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)面變成平面接觸進(jìn)入殘余變形階段。 部分充填齒狀接觸。結(jié)構(gòu)面內(nèi)有部分充填物質(zhì)，當(dāng)充填物質(zhì)被剪壞時(shí)，結(jié)構(gòu)面達(dá)到初始強(qiáng)度并開(kāi)始進(jìn)入齒狀接觸，以后的變形同無(wú)充填齒狀接觸，并出現(xiàn)二次強(qiáng)化現(xiàn)象。 軟弱式接觸。結(jié)構(gòu)面兩壁巖石比較軟弱，沒(méi)有起伏齒狀剪壞現(xiàn)象，但顯示出明顯的塑性變形，并伴隨強(qiáng)化現(xiàn)象。其強(qiáng)度隨位移增加而增加，直至塑性破壞。結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度1.面摩擦2.楔效應(yīng)摩擦3.轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦4.滾動(dòng)摩擦摩擦系數(shù)影響因素 結(jié)構(gòu)面的性質(zhì) 接觸面的光滑程度 結(jié)構(gòu)面的濕度 結(jié)構(gòu)面中充填物的粘結(jié)度

12、 滑移速度 溫度 振動(dòng)狀態(tài)巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線 巖石受到壓縮荷載后，開(kāi)始是彈性變形，隨著荷載的增加，彈性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄巫冃?，但塑形變形一般很小，故可認(rèn)為巖石材料的破壞屬脆性破壞。 巖體中存在節(jié)理，當(dāng)巖體受到壓縮荷載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生節(jié)理的閉合或節(jié)理中充填物的變形。這些變形有些是可恢復(fù)的，有些不可恢復(fù)。1.曲線上凹，節(jié)理閉合或節(jié)理中充填物變形，不屬于線彈性。2.直線關(guān)系，屬于線彈性階段，大部分變形可逆，主要表現(xiàn)為充填物的變形。3.曲線下凹，開(kāi)始塑性變形或開(kāi)始破裂，伴有結(jié)構(gòu)面剪切滑移變形。節(jié)理閉合后巖體變形曲線分類 直線型：反映巖體加壓過(guò)程中變形隨壓力成正比增加。 A-1型：曲線斜率陡，呈直線，巖體剛度大，退壓

13、后巖體變形幾乎恢復(fù)到原點(diǎn)，以彈性變形為主。 A-2型：曲線斜率緩，呈直線，巖體剛度低，退壓后巖體變形只能部分恢復(fù)，有明顯的不可恢復(fù)變形和回滯環(huán)，巖體變形不是彈性的。 B-1型：每次加壓曲線的斜率隨著加壓退壓循環(huán)次數(shù)增加逐漸變大，即巖體剛度增大，各退壓曲線較緩且相互近于平行，變形系數(shù)隨壓力增加而減小，巖體彈性變形逐漸增大。 B-2型：加壓曲線斜率隨壓力增大而逐漸變大，即巖體剛度增大，各卸荷曲線很陡，在卸荷后，變形大部分不可恢復(fù)。 下凹型：每次加壓曲線在應(yīng)力較小時(shí)近于平行，而有應(yīng)力較大時(shí)逐漸變緩，變形系數(shù)隨壓力增加而增加。 復(fù)合型：巖體受壓時(shí)的力學(xué)行為復(fù)雜，同時(shí)巖體受壓的邊界條件又隨壓力的增大而改

14、變。巖體變形模量按 應(yīng)力應(yīng)變曲線 求變形模量：壓應(yīng)力 p為永久應(yīng)變 e為彈性應(yīng)變按 現(xiàn)場(chǎng)巖體變形機(jī)理 求變形模量按 等價(jià)的連續(xù)巖體模型 求變形模量巖體與巖石的變形巖體的變形包括體積變形、形狀變形、位置變形，總體而言分為： 結(jié)構(gòu)體變形（包括材料的彈性、塑性和粘性以及結(jié)構(gòu)體的滾動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)變形） 結(jié)構(gòu)面變形（包括壓縮閉合或擠出變形、錯(cuò)動(dòng)或滑動(dòng)流動(dòng)變形等）巖石由于整體比較完整不存在結(jié)構(gòu)面，故巖石的變形主要是結(jié)構(gòu)體的變形而沒(méi)有結(jié)構(gòu)面的變形。工程巖體分類的目的和原則 從工程實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)工程建筑物基礎(chǔ)或圍巖的巖體進(jìn)行分類，并根據(jù)其好壞，進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，賦予它必不可少的計(jì)算指標(biāo)參數(shù)，以便于合理地設(shè)計(jì)和采取相

15、應(yīng)的工程措施，達(dá)到經(jīng)濟(jì)，合理，安全的目的。有明確的類級(jí)和適用對(duì)象；有定量的指標(biāo)；類級(jí)一般分五級(jí)為宜；分類方法簡(jiǎn)單明了，數(shù)字便于記憶和應(yīng)用；根據(jù)適用對(duì)象，選擇考慮因素。影響巖體分類的主要因素（1）巖石材料的質(zhì)量。主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度和變形性質(zhì)方面。（2）巖體的完整性。（3）水的影響。使巖石及結(jié)構(gòu)面充填物的物理力學(xué)性質(zhì)劣化 沿巖體結(jié)構(gòu)面形成滲透，影響巖體的穩(wěn)定性。（4）地應(yīng)力。對(duì)地下工程的穩(wěn)定性影響非常大。巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD（修正的巖芯采取率）：采取巖芯總長(zhǎng)度（10cm）與鉆孔在巖層中的長(zhǎng)度之比。0-25% 極差25%-50% 差50%-75% 中等75%-90% 好90%-100% 極好巴頓隧道

16、工程的Q分類 巖體的質(zhì)量指標(biāo)RQD節(jié)理組數(shù)系數(shù)節(jié)理粗糙度系數(shù)節(jié)理蝕變系數(shù)地下水影響系數(shù)應(yīng)力折減系數(shù)SRF我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)定量指標(biāo)1.巖石堅(jiān)硬程度（巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度）2.巖體完整程度（巖體完整性指數(shù)）巖體（石）彈性縱波速度比定性確定依然采用上述兩參數(shù)，但主要靠人對(duì)工程巖體進(jìn)行實(shí)際觀察。巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）： 時(shí)取時(shí)取工程巖體質(zhì)量指標(biāo)修正值【BQ】= BQ-100（K1+K2+K3）地下水影響主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響初始應(yīng)力狀態(tài)影響巖體的初始應(yīng)力（地應(yīng)力）：巖體在天然狀態(tài)下所存在的內(nèi)在應(yīng)力。 【由巖體的自重和地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起】初始應(yīng)力場(chǎng)：自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)自重應(yīng)力: 側(cè)壓力系數(shù) 上

17、覆巖體重度影響初始應(yīng)力狀態(tài)的因素：地質(zhì)構(gòu)造，自重應(yīng)力。地形，地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，巖體力學(xué)性質(zhì)，水，溫度。巖體初始應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律1.巖體初始應(yīng)力場(chǎng)是一個(gè)非穩(wěn)定應(yīng)力場(chǎng)。 絕大部分是以水平應(yīng)力為主的三向不等壓空間應(yīng)力場(chǎng)，三個(gè)主應(yīng)力大小和方向隨時(shí)間和空間變化而變化。2.實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本上等于上覆巖體重量。v=0.027H3.水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力。4.平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值（側(cè)壓力系數(shù)）隨深度增加而減小。5.水平主應(yīng)力隨深度呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。6.兩個(gè)水平主應(yīng)力一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性。比值通常為0.20.8測(cè)量方法：水壓致裂，應(yīng)力接觸，應(yīng)力恢復(fù)，聲發(fā)射等圍巖：由于人工開(kāi)挖使巖體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生

18、了變化，應(yīng)力狀態(tài)被改變了的巖體。二次應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力重分布后，無(wú)支護(hù)狀態(tài)下巖體的應(yīng)力狀態(tài)。圍巖壓力：（狹義）圍巖和支護(hù)為兩個(gè)獨(dú)立體系，圍巖作用于支護(hù)上的壓力稱為圍巖壓力。（廣義）支護(hù)與圍巖是一個(gè)共同體，二次應(yīng)力的全部作用力視為圍巖壓力。圍巖壓力分類：松動(dòng)壓力，形變壓力，沖擊壓力，膨脹壓力松動(dòng)壓力：部分巖體的重量直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。形變壓力：圍巖緩慢的塑性變形作用在支護(hù)上形成的壓力。沖擊壓力：由于巖爆現(xiàn)象而產(chǎn)生的壓力。 圍巖處于高應(yīng)力場(chǎng)條件下所產(chǎn)生的巖片（快）飛射拋散，以及洞壁片狀剝落等現(xiàn)象。 破裂松脫，爆裂彈射，爆炸拋射。膨脹壓力：由于洞室膨脹而產(chǎn)生的壓力。 圍巖常常發(fā)生不失去整體性的膨

19、脹變形和位移，表現(xiàn)在頂板下沉、地板隆起和兩幫擠出，并在支護(hù)結(jié)構(gòu)上形成形變壓力的現(xiàn)象。影響圍巖壓力的主要因素地質(zhì)因素：（1）巖體完整性或破碎程度（2）巖體的性質(zhì)和強(qiáng)度（3）地下的活動(dòng)狀況（4）結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布密度、力學(xué)性質(zhì)、充填物性質(zhì)及其充填狀態(tài)工程因素：（1）洞室的形狀和尺寸（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式和剛度 （3）洞室的埋置深度或覆蓋層厚度（4）施工中的技術(shù)措施洞室工程支護(hù)作用：1.在松動(dòng)壓力作用下，支護(hù)承受松動(dòng)或塌落巖體的自重，起承載結(jié)構(gòu)作用。 2.在塑性形變壓力下，支護(hù)用來(lái)限制圍巖變形，起維持圍巖穩(wěn)定的作用。形式：1.外部支護(hù)：襯砌 2.內(nèi)（自）承支護(hù)：通過(guò)化學(xué)或水泥灌漿、錨桿、噴射混凝土等方

20、式加固圍巖，增強(qiáng)圍巖的自承能力，從而增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容：1.洞室內(nèi)壁的收斂位移 2.支護(hù)與圍巖交界面的壓力3.錨桿所受的應(yīng)力 4.洞周巖體的各點(diǎn)位移新奧法定義： 以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來(lái)指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。新奧法精髓：1.提出“二次應(yīng)力作用”和“結(jié)構(gòu)面切割”是巖體失穩(wěn)的主要因素。2.洞室開(kāi)挖后產(chǎn)生的圍巖壓力由“巖體與支護(hù)結(jié)構(gòu)”共同承擔(dān)。新奧法要點(diǎn)：1.開(kāi)挖作業(yè)盡量采用大斷面開(kāi)挖，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。2.開(kāi)挖后盡量利用

21、圍巖的自承能力，充分發(fā)揮圍巖自身的支護(hù)作用。3.盡量使斷面周邊輪廓圓順，避免棱角突變處出現(xiàn)應(yīng)力集中。4.支護(hù)剛度不必很大，當(dāng)支護(hù)做完后使之能與巖體一起產(chǎn)生少量位移，釋放掉部分能量，但支護(hù)又能控制巖體的位移，使支護(hù)足以保持巖體穩(wěn)定。（柔性支護(hù)）5.盡早進(jìn)行支護(hù)，以防止巖體過(guò)分地松動(dòng)和風(fēng)化。（早期支護(hù)）6.通過(guò)施工中對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀察、測(cè)量，合理安排施工程序，進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日常的施工管理。支護(hù)-圍巖共同作用 圍巖既是生產(chǎn)支護(hù)荷載的主體，又是承受巖層荷載的結(jié)構(gòu)，支護(hù)-圍巖作為整體相互作用，共同承擔(dān)圍巖壓力。圍巖壓力是變形壓力和松動(dòng)壓力的組合，大部分壓力(特別是變形壓力)由圍巖自身承擔(dān)，只有少部分

22、轉(zhuǎn)移到支護(hù)結(jié)構(gòu)上；支護(hù)荷載既取決于圍巖的性質(zhì)，又取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和支護(hù)時(shí)間；圍巖的松動(dòng)區(qū)和圍巖內(nèi)的二次應(yīng)力狀態(tài)又與支護(hù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和支護(hù)時(shí)間有關(guān)。影響邊坡穩(wěn)定性的因素巖體自然因素：巖性、結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力、地形地貌擾動(dòng)因素：水的作用、風(fēng)化作用、地震人為因素：邊坡不合理的開(kāi)挖設(shè)計(jì)及爆破、加載等邊坡巖體的變形1.卸荷回彈：成坡前邊坡巖體在初始應(yīng)力作用下早已固結(jié)，成坡過(guò)程中，由于荷載不斷減少，邊坡巖體在減荷方向（臨空面）必然產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，即卸荷回彈。2.蠕變：邊坡巖體在自重應(yīng)力為主的坡體應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，向臨空面方向緩慢而持續(xù)的變形，即邊坡蠕變。邊坡巖體的破壞崩塌。塊狀巖體與巖坡分離，并向前翻滾而下?；隆r體在重力作用下沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動(dòng)。巖塊流動(dòng)。巖塊流動(dòng)起因是巖體內(nèi)部的脆性破壞，常發(fā)生在均質(zhì)堅(jiān)硬巖層中，沒(méi)有明顯的滑動(dòng)扇形體，破壞面極不規(guī)則，沒(méi)有一定的形狀。巖層曲折。當(dāng)巖層成層狀沿坡面分布時(shí)，由于巖層本身的重力作用，或由于裂隙水的冰脹作用，增加了巖