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围岩抗力系数是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标,定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。
a)双筒橡皮囊法是在岩体中挖一个直径大于lm的圆形试坑,坑的深度应大于1.5倍的直径。试坑周围岩体要有足够的厚度,一般应大于3倍的试坑直径。在坑内安装环形橡皮囊,如图所示。用水泵对橡皮囊加压使其扩张,并对坑壁岩体施压,使坑壁岩体受压而向四周变形。其变形值可用百分表(或测微计)测记。
若坑壁无混凝土衬砌,则K值为:K=Pa/y
若坑壁有混凝土衬砌,则K值为:K=Pa/y-b*Ec/R0^2
式中:
Pa 为作用于衬砌内壁上的水压力(MPa);
y为径向位移(cm);
b为衬砌的厚度;
Ec为衬砌的弹性模量(MPa);
R0为试坑半径。
b)隧洞水压法是隧洞水压法是在已开挖的隧洞中,选择代表性地段进行水压试验。将所选定试段的两端堵死,在洞内安装量测洞径变化的测微计(百分表),如图所示。然后向洞内泵人高压水,洞壁围岩在水压力的作用下发生径向变形。测出径向变形,即可按上述公式计算围岩的K或K0。
c)径向千斤顶法是利用扁千斤顶代替水泵作为加压工具对岩体施加径向压力,并测得径向变形。然后据测得径向变形和相应的压力按上述公式计算围岩的K或K0。
(2)计算法:根据围岩抗力系数和弹性模量E与泊松比 之间的理论关系来求围岩的K和或K0。
根据弹性理论,K、K0和E、µ有下列关系:
k=E/(1+µ)R0
而单位抗力系数K0为:
K0=E/((1+µ)100)
以上两式仅适用于坚硬、完整、均质和各向同性的岩体
围岩抗力系数是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标,定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。
如右图所示,当洞壁受到内水压力Pa作用后,洞壁围岩向外产生的径向位移为y,则
pa=k*y
式中:K为围岩抗力系数(MPa/cm),K值愈大,说明围岩受内水压力的能力愈大。
K值不是一个常数。它随洞室尺寸而变化,洞室半径越大,K值越小。这样就会出现在同一岩体条件下,不同半径试洞中求得的K值不同,这就给实际使用这一指标造成困难。因此,为了统一标准,在工程中常用单位抗力系数K0来表示围岩抗力的大小。
单位抗力系数是指洞室半径为100cm时的抗力系数值,即:
k0=k*R0/100
式中:R0为洞室半径。
目前我国地下结构计算中主要采用的计算模型是荷载–结构模型,尤其是在模筑衬砌中,这种方法应用更为广泛。该模型较合理地考虑衬砌和围岩相互作用和对荷载的共同分担,体现了安全和经济的设计理念。它认为在围岩和支...
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围岩的弹性抗力 急求五级围岩的弹性抗力系数是多少,查了好多规范都没找到,谁能帮助一下
中小型水利水电勘察规范和引调水勘察规范里都有对应经验值!
基于蠕变影响的红砂岩围岩抗力系数的计算
基于Winkler局部变形理论,将围岩划分为能够考虑蠕变效应的3个有限环模型。在应力-应变全过程曲线的基础上,采用伯格斯(Burgers)蠕变力学模型来模拟粘弹性区的蠕变变形,推导了考虑围岩蠕变效应的围岩抗力系数公式。为研究红砂岩隧道衬砌设计的围岩抗力特性,以沪昆高速铁路特大断面隧道——店塘边隧道红砂岩段为工程依托,分别计算了该段围岩有无考虑蠕变效应的抗力系数值,得到了以下结果:考虑红砂岩的蠕变效应后,围岩抗力系数值有所降低,当红砂岩段围岩软弱破碎、出现塑性流动变形时,围岩抗力系数并不为零,围岩仍具有分担荷载的能力。这一研究结果能够对隧道衬砌设计提供一定的理论指导。
水工隧洞围岩类别与岩石抗力系数的关系
水工隧洞围岩的选择一般取决于隧洞过水量以及围岩所受压强的大小。本文从水工隧道的具体施工出发,以力学为分析工具,具体论述了围岩的选择与岩石抗力系数的具体关系。
本书以水工压力隧洞衬砌与围岩联合承载的设计思想为主线,在全面阐述水工压力隧洞结构设计原则的基础上,分别介绍了不衬砌水工压力隧洞围岩应力计算、衬砌水工压力隧洞结构应力计算、压力隧洞围岩抗力系数计算、含水围岩衬砌应力计算、压力隧洞温度应力计算、灌浆式预应力衬砌计算、压力隧洞混凝土衬砌限裂设计的有限环变位协调解析方法,并推导出了相应的解析计算公式。本书给出了水工压力隧洞围岩抗力系数的普遍计算式,依据所建立的水工压力隧洞在温度荷载和均匀内水压力联合作用下的计算模型,给出了衬砌伸缩缝间距设计与裂缝开展宽度的计算方法和解析计算式。本书还采用断裂力学理论,推导出了隧洞钢筋混凝土衬砌限裂设计公式。为便于读者加深对各章内容的理解,书中每章均列举了算例。 2100433B
岩体的原位试验包括变形试验、强度试验和地应力测试3个方面。在变形试验中,有测定岩体各种模量的承压板法和液压枕法,以及测定隧洞围岩抗力系数的经向液压枕法和水压法。强度试验主要为岩体的直剪和抗压试验。抗压试验常与承压板法变形试验结合进行。原位三轴试验也在探索研究中。地应力测试可在钻孔(孔底、孔壁和孔径)中或岩体、地下洞室围岩表面上进行,直接测得岩体的应变,再用岩体变形参数计算地应力。
土体的原位试验主要包括以下项目:①载荷试验,是在试坑或钻孔中模拟天然地基条件施加垂直荷载,观测沉降与荷载的关系。根据荷载与沉降关系曲线确定地基土体的承载力和计算变形模量。②旁压试验,是将旁压器安置在钻孔中,通入高压水使旁压器向孔壁施加水平压力,孔壁土体发生变形,测量压力与孔壁土体的变形,绘出压力-变形曲线,并据以求得地基承载力。③十字板剪切试验,是将十字板头(由4块矩形钢板呈十字形焊接在轴杆上)压入钻孔中,等速转动轴杆带动十字板头,根据对所施加的纯扭矩与土体对十字板头的阻抗力矩相平衡的原理,计算土体的抗剪强度。此种试验仅适用于饱水的粘性土。④触探,是将一定形状的特制探头压入或用重锤击入钻孔孔底,根据土体对探头贯入的阻抗力,求得土体的某些工程地质参数。用静力将锥形探头压入土体中的为静力触探,由试验可直接测得贯入阻力以及锥头阻力和侧壁摩擦力。利用它们可以对土体分层,确定土体的承载力,或者通过经验关系或估算粘性土体的压缩变形指标、饱水粘性土体的抗剪强度以及砂土的密实度等。用一定质量的重锤将锥形探头击入土体中的为动力触探。动力触探以一定落矩将探头击入土体中一定深度所需要的锤击数为主要指标。标准贯入试验实质上是一种管状探头(常称为标准贯入器)的动力触探。根据不同类型动力触探的锤击数,可以确定不同类型土体的地基承载力,或者通过经验关系,估算粘性土和砂土的抗剪强度,以及粘性土的压缩变形指标,判断粘性土的稠度状态以及砂土的密实度和振动液化的可能性。
在工程实践中,关于试验的类型、项目、条件和方法的选定,取决于拟建建筑物的类型和规模,岩、土体的工程地质类型,以及建筑物建成后岩、土体实际的存在条件。2100433B
本书是我国水工结构和岩土工程学专家吕有年先生的研究成果,全书共选有论文17篇。内容涉及水工压力隧洞衬砌和围岩的粘弹塑性应力计算、温度应力计算,以及隧洞的锚喷衬砌、灌浆式预应力隧洞衬砌、隧洞的大变形与隧洞的空间应力等问题的分析计算。同时,对水工压力隧洞围岩抗力系数K的轴对问题计算与K的非轴对问题的摄动计算式也作了详细的分析和推导。书中所阐述的理论和方法,不仅具有独创性,而且也具有实用价值。
为了适应读者阅读需要,书中还特意编入了作者参加国际学术会议交流用的四篇英文版论文。
本书可供水利、土建等专业的工程技术人员、大学高年级学生和研究生阅读,也可供高等院校教师和研究人员参考。