隧道工程课程报告,学习总结

水军均布压力e按下表选用：

1.5. 小结

无论普氏理论、泰沙基理还是围岩分类、围岩分级理论，其主要原理是一致的，当进行地下洞室开挖时，在一定的埋深条件下，由于洞室的开挖，洞室上方围岩形成平衡拱（坍落拱），围岩的松弛和坍落是有一定的限度的。各种理论用不同的角度分别对坍落拱的高度进行描述。普氏和泰沙基理论分别从力学平衡角度退求坍落拱的高度，而围岩分类、围岩分级理论分别从工程实践（400组坍方高度）经数理统计推求坍落拱高度的计算公式。以承受坍落拱的重量来进行地下洞室支护衬砌系统设计。换言之，传统的地下工程设计，是将围岩单纯作为荷载，支护衬砌被动承受围岩压力。

经过大量的研究，对于围岩压力计算，学者们陆续发展了支护与围岩共同作用理论（新奥法施工、支护结构的减少），考虑围岩缺陷的计算理论（节理裂隙、软弱夹层、软土隧道与海底隧道），考虑环境影响的计算理论（地下水渗流、化学侵蚀、抗震等）等。为准确认识地质体、围岩压力做出了重要贡献。

2. 隧道支护结构设计理论

对隧道结构理论认识过程与人类实践和科技进步密切相关。采矿业、战备、民用地下工程、交通、水电等工程发展提高了人们对于隧道结构的认识；弹塑性力学、土力学、岩石力学、流变理论、有限元、计算机技术等理论和方法的发展促进对隧道结构理论的认识。地下工程支护结构理论的发展至今已有百余年的历史，支护结构设计理论的发展大致可分为三个阶段。

2.1. 刚性结构阶段

19世纪的地下建筑物大都是以砖石材料砌筑的拱形圬工结构，这类建筑材料的抗拉强度很低，且结构物中存在较多的接触缝，容易产生断裂。为了维护结构稳定，当时的地下结构截面都拟定的很大，结构受力后产生的弹性变形较小，因为出现将地下结构视为刚性结构的压力线理论。

压力线理论认为：地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构，所受的主动荷载是地层压力，当地下结构处于极限平衡状态时，它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系，铰的位置分别假设在墙底和拱顶，作用在支护结构上的应力是其上覆岩层的重力，其内力可按静力学原理进行计算。

压力线理论没有考虑围岩自身的承载能力，计算方法缺乏理论依据，一般情况下偏于保守，所涉及的衬砌厚度偏大很多。 2.2. 弹性结构阶段

19世纪后期，地下结构开始按弹性连续拱形框架用超静定结构力学方法计算结构内力。作用在结构上的荷载是主动的地层压力，并考虑地层对结构产生的弹性反力约束。至今在设计地下结构时仍在采用。

弹性结构理论认为，当地下结构埋深较大时，作用在结构上的压力不是上覆岩层的重力，只是围岩塌落体积内松动围岩的重力—松动压力，松动压力理论是基于支护技术发展起来的。对于围岩自身承载能力的认识可分为两个阶段。 2.2.1 假定弹性反力阶段

地下结构衬砌与周围岩体相互接触，在承受岩体所给的主动压力作用并产生弹性变形的同时，将受到地层对其变形的约束作用。地层对衬砌变形的约束作用力称为弹性反力，弹性反力的分布于衬砌的变形相对应。20世纪初，康姆列尔.约翰逊等人提出弹性反力的分布图形为直线（三角形或梯形）。1934年，朱拉夫和布加耶娃对拱形结构按变形曲线假定月牙形