第三章原理方法
合集下载
第三章 提拉法合成宝石及其鉴定方法
第三章提拉法及其合成宝石的鉴定要点:∙晶体提拉法的原理方法∙提拉法合成宝石的鉴定提拉法又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。
这种方法能够生长无色蓝宝石、红宝石、钇铝榴石、钆镓榴石、变石和尖晶石等重要的宝石晶体。
2O世纪60年代，提拉法进一步发展为一种更为先进的定型晶体生长方法——熔体导模法。
它是控制晶体形状的提拉法，即直接从熔体中拉制出具有各种截面形状晶体的生长技术。
它不仅免除了工业生产中对人造晶体所带来的繁重的机械加工，还有效的节约了原料，降低了生产成本。
第一节提拉法一、提拉法的基本原理提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。
图 3-1 提拉法合成装置(点击可进入多媒体演示)二、提拉法的生长工艺首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处于过冷状态；然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体。
1.晶体提拉法的装置晶体提拉法的装置由五部分组成：（1）加热系统加热系统由加热、保温、控温三部分构成。
最常用的加热装置分为电阻加热和高频线圈加热两大类。
采用电阻加热，方法简单，容易控制。
保温装置通常采用金属材料以及耐高温材料等做成的热屏蔽罩和保温隔热层，如用电阻炉生长钇铝榴石、刚玉时就采用该保温装置。
控温装置主要由传感器、控制器等精密仪器进行操作和控制。
（2）坩埚和籽晶夹作坩埚的材料要求化学性质稳定、纯度高，高温下机械强度高，熔点要高于原料的熔点200℃左右。
常用的坩埚材料为铂、铱、钼、石墨、二氧化硅或其它高熔点氧化物。
其中铂、铱和钼主要用于生长氧化物类晶体。
第三章固液相变原理和应用
利用盐水等不冻液间接冷却制冰系统 盐水冷却器利用盐水泵进行循环，以满足空调 器的负荷要求，制冰率IPF可达45％～50％。
热管式蓄冷系统 将热管放在蓄冰池内，热管的下部（蒸发段） 在蓄冰池内吸热制冰，热管的上部（冷凝段） 与来自制冷机的制冷剂进行热交换而放热。
冰球冰槽式蓄冷系统 利用一个盛有冰球的蓄冷罐来进行蓄冷。载冷 剂在管外流动，蓄冷体在球内。
供冷时，较高温度的溶液通过盘管，与盘管外 的冰进行热交换，溶液便可降温。
搅拌装置以提高热交换效果，搅拌装置普遍采 用压缩空气在槽底部鼓出气泡，利用气泡上浮 产生搅拌效果。
盘管水槽系统的缺点在于占地面积大、结冰时 间长、压缩空气容易产生腐蚀性等等。
第三章固液相变原理和应用
直接蒸发第式三章制固液相冰变原理系和应用统示意图
3.1 固液相变简介
固液相变：固态物质在某一温度下吸热熔化的 现象。
液固相变：当象。
目前，暖通空调领域热点：利用固-液相变和 液-固相变的交替进行到达储能的目的。
第三章固液相变原理和应用
相变保温材料原理
第三章固液相变原理和应用
固液相变储能在本专业的应用
箱满载或电力到达高峰，制冰循环停止。
融冰：
制冷机优先供给：只有当制冷机不能满足负荷时才 用冰补充；
蓄冰优先供给：蓄冰箱先承担负荷； 限定需求量：由自控系统调节制冷机承担的负荷。
第三章固液相变原理和应用
4、制冷机的COP
双工况冷机； 蒸发温度对冷机性能的影响：
蒸发温度下降（+5℃下降到-5℃），COP下 降。
第三章固液相变原理和应用
空调系统采用蓄冰和低温送风结合
低温送风系统：在常规全空气空调系统中,送 风温差一般控制在8～10℃,送风温度在15～ 18℃范围, 而在冰蓄冷系统中,利用低温冷水, 可将盘管出口空气温度降到4～6℃,送风温差 可达20℃左右。
第三章 标准化原理和方法汇总
一、简化
1 定义：在一定范围内缩减对象（事物）的类型数目，使之在既定时间内 足以满足一般需要的标准化形式。
2 简化的必要性 —— 有意识地自我控制； —— 消除了低功能和不必要的类型； —— 自我调节、自我控制。
3 简化一般原则 —— 简化后总体性能最佳； —— 贯彻全局利益原则； —— 既定时间内足以满足一般需要； —— 符号数值分级制度。
第三章 标准化原理和方法
第二节 标准化原理研究
一、标准化方法原理
1．简化原理（predigesting principles）
具有同种功能的标准化对象，当多 样性的发展规模超出了必要的范围时， 即消除其中多余的、可替换的、低功能 的环节，保证其构成的精炼、合理，并 使整体功能最佳。
（1）简化是社会生产的客观需要 通过简化这种自我调节、自我控制的标
2．统一原理（unifying principles） 统一原理是指在一定范围、一定时期和一定
条件下，对标准化对象的形式、功能或其他技术 特性所确定的一致性，应与被取代的事物功能等 效。
统一性的一般原理是： （1）等效是统一的前提条件，只有统一后的标准 与被统一的对象具有功能上的等效性，才能替代。 （2）统一要先进、科学、合理，也就是说要有度。 （3）统一要适时进行，过早统一，有可能将尚不 完善、不稳定、不成熟的类型以标准的形式固定下 来，这不利于科学技术的发展和更优秀的类型出现； 过迟统一，当低效能类型大量出现并形成定局时， 要统一就比较困难，而且要付出一定的经济代价。
5 系列化型谱
—— 同一规格产品不同型式的组合（产品的家谱）； —— 型谱中横的是产品的参数系列； —— 型谱中竖的是产品的结构型式。
6 系列化设计
根据系列型谱，在基型产品基础上运用结构典型化、 零部件标准化、元器件通用化的方法进行产品设计的一种方 法。
第3章-插补原理
Y积分器
计t数 器JVX为(XeJ)E，JR均X 为溢三出位Jvy(Ye) JRy 溢出
终点计 数器
JE
备注
二0进制1存01 放器00。0
011 000
000
初始状态
1
101 101
011 011
001 第一次迭代
2
101 010
1
011 110
010
X溢出
3
101 111
011 001
1
011
Y溢出
∑=8-1=7
4
F<0
+Y
F4=F3+xe=-2+6=4
∑=7-1=6
5
F>0
+X
F5=F4-ye=4-4=0
∑=6-1=5
6
F=0
+X
F6=F5-ye=0-4=-4
∑=5-1=4
7
F<0
+Y
F7=F6+xe=-4+6=2
∑=4-1=3
8
F>0
+X
F8=F7-ye=2-4=-2
∑=3-1=2
9
F<0
4
101 100
1
011 100
100
X溢出
5
101 001
1
011 111
101
X溢出
6
101 110
011 010
1
110
Y溢出
7
101 011
1
011 101
111
件加工的要求，现在的数控系统已很少采用这类算法 了。
4
*
第三章光弹性实验的基本原理和方法讲课文档
单位厚度时（h=1），光程差为单位波长（m=1）时的主
应力差值，即式（f）为
f 1 2
第六页，共52页。
在实验时用与模型相同的材料做标准试件，
在相同条件下测定。 f 值愈小．说明材料的
光学敏感性愈高，人们努力寻求新的光弹材
料，尽量提高光学敏感性。历史上曾经使用
f
过玻璃、赛璐珞等做材料， 值较大，二十
，代入,得
IK
asin2
sin( )
2
2
分析光强 I 0 时的干涉条件：
第十一页，共52页。
2
，则透过检偏
Aasin2 sin
2
sin
时
0
1．
I 0
满足这个条件只能是
m
h
m 1 2 m0,1
,2,......
f
就是说，当一点的光程差等于入射光波长的整数
1
a
2
E
2
a
2
E
2
s in
c o s ( t
co s
E
1
沿快轴
)
s in
s in ( t )
沿慢轴
进入模型沿主应力方向分解（考虑模型产生的相位差
）
E1 " E1 'sin E2 'cos
a
a
cos(t )sin sin(t )cos
用公式表示为
n1 n0 A
1 B2 3
n2 n0 A
2 B3 1
今为平面受力状态，
应力差值，即式（f）为
f 1 2
第六页，共52页。
在实验时用与模型相同的材料做标准试件，
在相同条件下测定。 f 值愈小．说明材料的
光学敏感性愈高，人们努力寻求新的光弹材
料，尽量提高光学敏感性。历史上曾经使用
f
过玻璃、赛璐珞等做材料， 值较大，二十
，代入,得
IK
asin2
sin( )
2
2
分析光强 I 0 时的干涉条件：
第十一页，共52页。
2
，则透过检偏
Aasin2 sin
2
sin
时
0
1．
I 0
满足这个条件只能是
m
h
m 1 2 m0,1
,2,......
f
就是说，当一点的光程差等于入射光波长的整数
1
a
2
E
2
a
2
E
2
s in
c o s ( t
co s
E
1
沿快轴
)
s in
s in ( t )
沿慢轴
进入模型沿主应力方向分解（考虑模型产生的相位差
）
E1 " E1 'sin E2 'cos
a
a
cos(t )sin sin(t )cos
用公式表示为
n1 n0 A
1 B2 3
n2 n0 A
2 B3 1
今为平面受力状态，
03-液化天然气技术(LNG)-第三章 制冷原理和方法
2020/8/5
温度为T0、压力为p0的原料气， 经冷凝换热器换热后，温度降为T2、 压力降为p2，部分冷凝分离出来的 凝液在分离器中分离出来，并节流 减压后排出，未冷凝的气体经膨胀 机绝热膨胀到压力p3、温度T3。低 温低压干气流经冷凝换热器吸收热 量，将自身升温到T4后输出。
13
第三节 蒸气压缩制冷
2020/8/5
7
二、节流循环
气体节流降温组成的制冷循环，称为节流循环。下图为 一种简单的一次节流循环的T-S图（温熵图）。
所吸收的热量（即制冷量）为：
一次节流循环的T-S图
qoh =cP T1 T4 HT
天然气往往具有一定压力，在液化过程中，只 要善于利用气体的压力，就可以组成各种节流制 冷循环，为工艺装置补充冷量。
1.微分节流效应:
定义：
αH
T P
（3-2）
αH—微分节流效应系数（或焦—汤系数），经变换，可改写为：
H
1 Cp
T
V T
P
V
（3-3）
式中：Cp—气体的定压比热。
对于理想气体，由于PV=RT，则
V R V T p P T
由公式（3-3）得αH =0，即
理想气体节流温度不变。
液化天然气技术
第三章 制冷原理和方法
2020/8/5
1
制取冷量的方法: 气体膨胀制冷和相变制冷两大类。
（1）气体膨胀制冷:
高压力气体 节流阀或膨胀机绝热膨胀
气体降压
（2）相变制冷:
获得冷量
降温
利用某些物质（即制冷剂）在相变时的吸热效应来产生冷量。 蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式。
天然气液化常采用----节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制
温度为T0、压力为p0的原料气， 经冷凝换热器换热后，温度降为T2、 压力降为p2，部分冷凝分离出来的 凝液在分离器中分离出来，并节流 减压后排出，未冷凝的气体经膨胀 机绝热膨胀到压力p3、温度T3。低 温低压干气流经冷凝换热器吸收热 量，将自身升温到T4后输出。
13
第三节 蒸气压缩制冷
2020/8/5
7
二、节流循环
气体节流降温组成的制冷循环，称为节流循环。下图为 一种简单的一次节流循环的T-S图（温熵图）。
所吸收的热量（即制冷量）为：
一次节流循环的T-S图
qoh =cP T1 T4 HT
天然气往往具有一定压力，在液化过程中，只 要善于利用气体的压力，就可以组成各种节流制 冷循环，为工艺装置补充冷量。
1.微分节流效应:
定义：
αH
T P
（3-2）
αH—微分节流效应系数（或焦—汤系数），经变换，可改写为：
H
1 Cp
T
V T
P
V
（3-3）
式中：Cp—气体的定压比热。
对于理想气体，由于PV=RT，则
V R V T p P T
由公式（3-3）得αH =0，即
理想气体节流温度不变。
液化天然气技术
第三章 制冷原理和方法
2020/8/5
1
制取冷量的方法: 气体膨胀制冷和相变制冷两大类。
（1）气体膨胀制冷:
高压力气体 节流阀或膨胀机绝热膨胀
气体降压
（2）相变制冷:
获得冷量
降温
利用某些物质（即制冷剂）在相变时的吸热效应来产生冷量。 蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸收式。
天然气液化常采用----节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制
第三章-设计安全无毒化学品的基本原理和方法
有良好的水溶性和脂溶性。
22
表3-3 影响吸收和膜渗透的物理化学及生物化学因素
物理化学因素
分子大小，相对分子质量，水溶性， 油溶性，状态（气、液还是固体）， 分解常数，粒子大小等等。
23
表3-3 影响吸收和膜渗透的物理化学及生物化学因素
生物化学因素
接触途径
表面积/m2 1.8 200 140
25
①肠胃系统吸收
C.影响物质在肠胃系统中吸收程度的物 理化学性质有： 物质的状态、固体物质粒子的大小、 物质的水溶性和油溶性、分解常数、 相对分子质量、分子大小等。
具体影响
26
①肠胃系统吸收 胃肠吸收特点？ 1. 物质必须有相当大的水溶性，才能溶解 成为其自由分子的形式。 2. 液态物质、被溶解了的物质比固态物质 更容易被吸收。 3. 盐类物质均有很大的水溶性，因此比中 性物质更容易被吸收。
2.利用构效关系消除毒性；
3.利用后代谢原理消除毒性；
4.用等效的无毒物代替有毒物质和
不使用有毒物质。
17
一、毒理学分析及相关分子设计
1.化学品 的毒性
2.通过分子修饰 减少吸收
3.了解毒性机 理后设计更安 全的化学品
4.利用毒性机理 知识设计更加安 全化学品的例子
18
（一）化学品的毒性
有毒化学品对人的致毒途径：
传统的工业化学 人才培养模式
工业合成 化学人才
药理学、 生物化学、 毒理学（SAR）
医药和杀虫剂 化学人才 杀虫剂化学人才 培养模式
复合型绿色 化学人才
14
传统的医药和
第二节 设计安全有效化学品的方法
15
第三章插补原理及控制方法
15
其中 tg αi= y j / xi
tgα= y e / x e
tg αi -tgα= y j / xi - y e / x e
= (x e y j – x i y e ) / x e x i
令： Fi , j xe y j xi ye 为偏差函数
y A (Xe,Ye)
M (xi,yj)
+ ΔY
N
终点？ 结束
第三章 插补原理及控制方法 29
作 业
试推导逐点比较法直线插补第三象限 直线的递推公式，并画出程序流程图。
注意：1、正确设定偏差函数
2、进给运动后的坐标增量均为数值增加。
第三章 插补原理及控制方法
30
二、逐点比较法圆弧插补—第一象限
设要加工第 I 象线逆圆弧AE, M为某一时刻加 工点，其坐标为（xi , y j） 当M点在圆外时，-ΔX (Rm> R) 当M点在圆内时, + Δ Y (Rm < R) 当M点在圆上时， - Δ X (Rm= R)
第三章 插补原理及控制方法
7
※插补方法的分类
直线和圆弧是构成零件轮廓的基本线型， CNC系统都有直线插补、圆弧插补两种基本功能 。 三坐标以上联动的CNC系统中，一般还有螺 旋线插补等功能。 一些高档CNC系统中，已出现了抛物线插补 、渐开线插补、正弦线插补、样条曲线插补和球 面螺旋线插补等功能。
第三章 插补原理及控制方法
数控技术
※插补的概念
插补(Interpolation)：根据给定进给速度 和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点 之间，确定一些中间点的方法，这种方法 称为插补方法或插补原理。 插补技术是数控系统的核心技术。数控 加工过程中，数控系统要解决控制刀具或 工件运动轨迹的问题。刀具或工件一步步 移动，移动轨迹是一个个小线段构成的折 线，不是光滑曲线。刀具不能严格按照所 加工零件的廓形运动，而用折线逼近轮廓 线型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
围岩弹性抗力
3. 弹性抗力大小和作用范围的描述方法有： 局部变形理论(文克尔假定)，认为弹性地基 (围岩)某点上施加的外力只会引起该点的沉 陷 共同变形理论，认为弹性地基(围岩)上一点 的外力，不仅引起该点发生沉陷，而且还会 引起附近一定范围内地基发生沉陷
围岩弹性抗力
文克尔假定
1. 假定围岩在某点的弹性抗力和围岩在该点的变 形成正比 假定围岩为一系列彼此独立的弹簧，某一弹簧 受到压缩时所产生的反力只与该弹簧有关，而 与其它弹簧无关 由于弹性抗力的作用，能限制衬砌变形，能改 善衬砌的受力条件，能提高结构的承载能力
地下结构设计模型与计算方法
设计模型：
1. 2. 3. 4. 荷载结构模型 地层结构模型 经验类比模型 收敛限制模型
地下结构计算方法：
1. 荷载--结构法 2. 地层--结构法
设计模型
1. 经验类比模型 对地质条件熟悉，幅员和跨度又都不大的几 种常用形式的岩石地下结构，例如矿山巷道 和不受动荷载作用的小跨度荷载作用的小跨 度衬砌等，可根据经验类比法直接选定结构 的型式及其断面尺寸，并绘制结构施工图 2. 荷载--结构模型 按地层(围岩)分类法或由实用公式确定地层 压力，按弹性地基上结构物的计算方法计算 衬砌内力，并进行结构截面设计 目前广泛采用的一种主要设计方法
3.2 地下结构的荷载
一．地下结构荷载的分类
1. 永久(主要)荷载：结构自重；回填土层重量； 围岩压力；弹性抗力；静水压力(含浮力)；混 凝土收缩和徐变影响力、预加应力及设备自重 等 2. 可变(附加)荷载 ：吊车荷载、设备重量、地下 储油库的油压力、车辆、人员等荷重人群荷载 等 3. 偶然(特殊)荷载 ：地震力或战时发生的武器爆 炸冲击动荷载等
2 1 3 1 1 2
宽度 长度
围岩弹性抗力
1. 2. 弹性抗力就是由于支护结构发生向围岩方向的 变形而引起围岩对支护结构的约束反力 地层弹性抗力是地下结构区别于地面结构的显 著特点之一，是由于结构与地层的相互作用产 生的，大小和分布规律不仅决定于结构的变形， 还与地层的物理力学性质有着密切的关系
N P cos T P sin
斜井围岩压力计算
1. 对于斜井衬砌，所受到的围岩压力是N，而不是 P，T只起着使斜井衬砌向下滑动的作用 2. 实际设计中 当α≤45°时，斜井正截面内围岩压力取为 相应的水平洞室竖向围岩压力乘以cos α ， 边墙的水平压力与相应的水平洞室相同 当α>45°时，斜井正截面内围岩压力取为相 应竖井水平压力乘以sin α 。
确定围岩压力的方法
现场实测 理论计算 ：普氏理论、泰沙基理论 工程类比法 ：围岩分类
我国多采用工程类比法确定围岩压力，并采用 现场实测和理论计算的方法进行验算
1、深埋和浅埋地下结构的判定
公路隧道
1. Hp=(2~2.5)hp(等效荷载高度) 2. hp=q/γ
铁路隧道
1. 围岩类别 (好)III 2. 单线隧道覆盖厚度 5～7 3. 双线隧道覆盖厚度 8～10 IV V(差) 10～14 18～25 15～20 30～35
整体式圆形结构是用混凝土或钢筋混 凝土现场浇注而成，也有先预制成管节，再 在现场施工(如顶管法施工)。 当地层稳定性较好，还可采用喷射混 凝土；当内力较大时(圆形结构在顶点左右 与竖直轴成45º 角的一段内力较大)，可在内 力较大的段内配置钢筋，其余部分仍采用素 混凝土；当地层较差并有涌水现象时，可采 用单层配筋的钢筋混凝土或双层配筋的混凝 土。
q 0.45 26-s w 0.45 26-s 1 i（B - 5）
式中
q--围岩竖直均布压力(kN/m2)； S--围岩类别； γ--围岩容重(kN/m3)； ω--宽度影响系数， ω =1+i（B-5） B--隧道毛洞跨度 i--以B=5m的围岩竖直均布压力，B每增 减1m时的围岩压力增减率，当B<5m时，取 i=0.2；当B=5～15m时，取i=0.1；当B>15m 时，可参照i=0.1采用。
3、浅埋水平地下结构围岩压力计算
埋深(H)小于或等于等效荷载高度(hq)时
1.q=γH 2.e=γ(H+0.5Ht)tan2(45º -0.5φ ) 3.围岩的似摩擦角，参考公路隧道设计规范 (JTJ026-2006)给出的计算摩擦角 4.围岩类别见书P67表3-7
埋深(H)小于或等于等效荷载高度(hq)时， 荷载视为均布垂直压力。
2.
3.
围岩弹性抗力
文克尔围岩弹性抗力计算
3.3 地下结构的选型与构造
按其适用范围和构造形式又可分为喷锚 衬砌、半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙拱衬砌、 曲墙拱衬砌、落地拱衬砌和双连拱衬砌等拱 形结构。
1.拱形结构 (a)喷锚衬砌：当地下岩石的坚硬系数大 于8，稳定性好并且干燥时，可采用喷锚衬 砌结构。
整体式圆形结构
衬砌结构形式
装配式衬砌结构
装配式衬砌结构图 装配式圆管结构的构造
(3)框架结构，在松软地层中，浅埋的地 下厂房、地下铁道的通道以及车站等常采用 箱形结构，一般处理为闭合的框架，软土中 的地下厂房、地下医院或地下指挥所也常采 用矩形框架结构。 框架结构一般采用明挖法施工。计算这 种结构常采用框架的计算理论。 (4)薄壳结构，岩石中地下油库罐室的顶 盖多采用穹顶，软土中的地下厂房有的采用 圆形沉井结构，其顶盖也可用穹顶。
2、深埋地下结构围岩压力计算
1）普氏理论 具有一定粘结力的松散介质 形成抛物线状的天然拱
2）泰沙基理论 将隧道围岩视为散粒体
泰沙基（K.Terzaghi）理论压力计算模式
3）公(铁)路隧道推荐围岩压力计算方法 以隧道围岩分类和工程类比设计方法为 基础，采用统计分析而拟定的经验计算公式
对于更一般的深埋隧道，铁路隧道设计规范给出 的竖直均布压力的计算公式为： q=0.45×2S-1×γω 式中 S--围岩类别； γ--围岩容重(kN/m3)； ω--宽度影响系数ω=1+i（B-5） B--隧道毛洞跨度 i--以B=5m的围岩竖直均布压力，B每增 减1m时的围岩压力增减率，当B<5m时，取i=0.2； 当B=5～15m时，取i=0.1；当B>15m时，可参照 i=0.1采用。
拱形结构
拱形结构
圆形和矩形构图 装配式圆管结构的构造
异形结构
2、地下结构计算原理与设计方法的发展
第一阶段 ：古典岩土压力理论 a. 代表性人物主要有海姆、朗肯和金尼克 b. 上覆岩层的重量 c. 侧压系数 第二阶段 ：散体压力理论 a. 坍落拱 b. 荷载结构法 第三阶段 ：共同作用理论 a. 自承作用
二、围岩压力
围岩压力是地下结构所承受的主要荷载 围岩压力是指位于地下结构周围变形及破坏了的 岩层作用在衬砌或支撑上的压力，包括：垂直压 力、水平压力和底部压力 大小主要和岩体的结构、岩石的强度、地下水的 作用、洞室的尺寸与形状、洞室的埋置深度、支 护的类型和刚度、支护时间、施工方法等因素有 关
式中：q--均布垂直压力；
γ--坑道上覆围岩容重； H--隧道埋深，指坑顶距地面的距离； e--侧向力，按均布考虑
埋深(H)大于等效荷载高度(hq)，小于深埋 浅埋隧道分界深度(Hp)时。
竖井围岩压力计算
1. 2. 3. 4. 5. 6. 竖井属于垂直洞室 主要荷载是径向均匀分布的围岩水平压力 开挖竖井有时深度很大，所以要考虑不同岩层 物理力学性质的变化对围岩水平压力的影响 仅在稳定性较差或不稳定的岩层中加以考虑 对稳定的或基本稳定的岩层可不考虑水平压力， 竖井壁厚由构造确定 地下水位以上的围岩水平压力按下式计算：
第三章 地下结构的计算原理和 设计方法
同济大学浙江学院 张广兴
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 进展
概述 地下结构的荷载 地下结构选型与构造 设计模型与计算方法 结构内力的计算方法 地下结构计算原理和设计方法中的新
3.1 概述 1、地下结构的分类 拱形结构 圆形和矩形管状结构 框架结构 薄壳结构 异形结构
(b)半衬砌：当地下岩石的坚硬系数大 于等于8，侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可 能有局部脱落时，只在顶部衬砌，叫做半衬 砌。此时，为保护岩石不受风化，常在侧壁 表面喷一层2～3cm厚的水泥砂浆。
(c)厚拱薄墙衬砌：拱顶的拱脚较厚，边墙较薄。这样， 可将顶拱所受的力通过拱脚大部分传递给岩石，充分利用 了岩石的强度，使边墙所受的力大为减少，从而减小了边 墙的厚度，节约了建筑材料。为保证边墙的稳定性，可在 边墙的上端打入锚杆，将边墙与岩石锚固在一起。当岩石 的坚硬系数为6或7时，可采用这种结构。
斜井围岩压力计算
斜井围岩压力计算示意图
空间洞室围岩压力的确定
圆形或矩形的空间洞室的围岩压力，目前一般 按平面洞室的围岩压力乘以考虑空间作用的降 低系数来确定，其计算跨度取圆形直径或矩形 的短边。 2. 空间洞室围岩压力降低系数β值 目前国内各单位采用值不尽相同，对平面为 正方形的拱顶或圆形穹顶取β=0.828，对矩 形拱顶可参照下式计算 1.
(d)直墙拱衬砌：顶拱与边墙浇注在一起，形成一个整体 结构。当岩石的坚硬系数在3～7时，可采用这种结构。在 铁路隧道、地下厂房、地下仓库、军事坑道、水工隧洞等 地下建筑中，广泛地使用直墙拱结构。直墙拱不但在坚硬 地层中常被采用，在软土中小跨度的人防通道亦常应用； 其中有的全部用砖石砌筑，有的仅底板采用钢筋混凝土。
铁路隧道在2001年公布了新的勘察设计规范，重 新给出了新的围岩分类标准，其围岩分类按为国 家标准。对于单线深埋隧道，围岩压力按松散压 力考虑，竖直均布压力计算公式为 q=γH H=0.41×1.79S 式中q--围岩竖直均布压力(kN/m2)； γ--围岩容重(kN/m3)； H--围岩压力计算高度(m)； S--围岩类别 该计算公式适用于不产生显著偏压力及膨胀力的且 采用钻爆法施工的铁路隧道