围岩与支护结构的相互作用
σθ=（3λ-1）P （a）当λ=1/3时，洞顶处切向应力为0；； （b）当λ<1/3时，洞顶会出现拉应力，分布范围为：
（c）当λ=0时，洞顶切向拉应力最大。 σθ= -P
（d）当λ>1/3时，洞顶不会出现拉应力，说明洞周切向应力 全部变为压应力。
利用赤平极射投影与实体比例的垂直投影相结合的方法， 确定临空面上不稳定块体的位置、形状与大小。
3.4 连续介质力学分析方法
3.4.1 洞室开挖后围岩的应力状态特征 总述：岩体中开挖洞室，出现了临空面使岩体有了变形的
空间，由于初始地应力的局部释放，使岩体发生卸载而向隧 道内变形，原来平衡的三维初始应力状态必然要引起应力的 重新分布，重分布的应力主要发生在洞周有限范围内，在此 范围外仍保持着初始应力状态。
塑性区半径 支护反力
Rp
R0[ (P0
c
c
ot
)(1
sin
)
1sin
] 2sin
P1 c cot
P1
(P0
c cot)(1 sin)( R0
Rp
2 sin
)1cos
c cot
塑性区半径或支护反力计算公式就是卡斯特纳方程或修正的芬 纳方程。
讨论：
（1）Rp与R0成正比，与P0成正比关系,与c, ，P1成反比关系。
有内水压力或支护阻力时轴对称 圆洞洞周位移计算：
（洞周位移与支护阻力之间的弹性关系）
对于一般圆形隧洞（λ不等于1）：
周边应力情况 r= a , 则 σr = 0， τrθ=0 σθ =（1+λ）P +2（1-λ）P cos2θ
隧道周边切向应力状态分布曲线
P
拉应力区
λP
压应
θ
力区
a
λP
P
在水平直径处，θ= 0，有 σθ=（3-λ）P
R0
2 sin
)1sin
1]
R
2 p
r2
塑性区半径
Rp
R0 [ ( P0
c
c
ot
)(1
sin
)
1sin
] 2sin
c cot
e
P0
(c cos
P0
sin
( )[
P0
c
c
os
)(1
sin
)
1sin
] 2sin
c cot
( R0 r
)2
e r
P0
(c cos
P0
sin )[( P0
c
c
洞室开挖后，产生的重分布应力场称为二次应力场。
3.4.2 二次应力场的影响因素
特征：径向应力释放，切向应力集中。
（1）初始地应力的影响
1）自重应力场：顶拱、 底板可能出现拉应力区， 边墙出现切向压应力区；
2）水平构造应力场： 顶拱、底板可能出现压 应力区，边墙出现拉应 力区。
（2）开挖断面形式的影响 1）圆形断面受力状态最好； 2）椭圆断面，随着长轴与短轴比值的增大，洞顶的拉应力
p r
c cot[(
r
2 sin
)1sin
R0
1]
p
c cot[1 sin (
r
2 sin
)1sin
1 sin R0
1]
弹性区的应力
e
P0 (1
R
2 p
)
c
cot[(
Rp
2 sin
)1sin
r2
R0
1]
R
2 p
r2
e r
P0 (1
R
2 p
r2
)
c
c ot[( R p
r
p(1
a2 r2 )
p(1
a2 r2 )
r 0
r
p(1
a2 )
r2
p(1
a2 ) r2
当 r = a时，则
2p
r 0
周边r = a , σr =0, σθ =2P0；周边的切向应力为最大， 当σθ =2P0的值超过围岩的弹性极限时，围岩进入塑性。
如果把岩石看作为脆性材料，当σθ =2P0的值超过围岩的 弹性极限，则围岩发生破坏。
Rp
R0[ (P0
c
c
ot
)(1
sin
)
1sin
] 2sin
P1 c cot
P1
(P0
c cot)(1 sin)( R0
Rp
2 sin
)1cos
c cot
弹塑性交界面上的应力（r = Rp）：
C r
(1 sin )P0
c cos
C
(1 sin )P0
c cos
由弹性平面问题的吉尔希解，可得弹性应力：
r
1 2
(p
q)(1
a2 r2
)
1 2
(q
p)(1 4
a2 r2
3
a4 r4
) cos 2
1 2
(
p
q)(1
a2 r2
)
1 2
(q
p)(1
3
a r
4 4
)
cos
2
r
1 2
(
p
q)(1
2
a r
2 2
3
a r
4 4
)
s
in
2
当轴对称时，p = q 。即侧压系数λ=1时，则有
轴对称圆洞的理想弹性塑性分析——卡斯特纳方程 基本假设： （1）深埋圆形隧道； （2）原岩应力各向等压（λ=1） ； ( 3 ) 围岩为理想弹塑性体。
2）弹塑性应力求解
基本方程：
r
p(1
a2 r2 )
p(1
a2 )
r2
r 0
塑性区：轴对称问题的平衡方程：
σθ
σr
σr σθ
R0
d r r 0
定性分析方法
围岩分类方法 赤平极射投影方法（节理块状岩体）
定量分析方法
连续介质力学方法
模型试验方法 反馈分析方法
解析分析法 数值模拟方法
3.2 围岩分类法定性分析
围岩分类法是一种间接的工程类比法。按照一定的分 类标准对围岩进行定性的、办量化的整理分析，归纳总结 围岩的宏观特性及其规律性，综合研究评价围岩的好坏程 度，同时提出带有普遍意义的各段围岩的稳定性评分值以 及支护形式与支护参数，供设计、施工使用。
约束作用，使得沿隧道纵向各断面上的二次应力状态和变形 都不相同。当距开挖面（2-3）D时，开挖面支承的空间效应 可以忽略不计。
围岩二次应力场的空间效应
（6）时间效应的影响 一般岩体都具有流变特性。隧道开挖后围岩初始应力的
重新分布以及围岩的变形都不是瞬时就达到其最终值，而是 随着时间的推移逐渐完成，我们称这种现象为“时间效应”。 有些体的时间效应不明显，有些则相反，延滞变形所经历的 时间很长，最终可能导致岩体失稳破坏。 （7）施工方法的影响
3.3.1 块状岩体的失稳特点 （1）坠落
沿重力作用方向失稳的破坏方式，常发生在洞顶表面岩 体，其临空面与重力作用方向近直角相交。 （2）滑落
滑移面与重力作用方向呈一角度，块体失稳时需要克 服滑移面的摩擦阻力，常发生在边墙表面岩体。
3.3.2 块状围岩不稳定块体的赤平极射投影确定方法 根据洞室开挖前或开挖过程中围岩结构面露头产状，
2 sin
)1sin
c cot
弹性区
e
P0
(c cos
P0
sin )[( P0
c
c
os
)(1
sin
)
1sin
] 2sin
P1 c cot
( R0 r
)2
e r
P0
(c cos
P0
sin )[( P0
c
c
os
)(1
s
in
)
1sin
] 2sin
P1 c cot
(
R0 r
)2
塑性区半径 支护反力
第3章 围岩与支护结构的相互作用
3.1 地下洞室围岩稳定分析方法 3.2 围岩分类法定性分析 3.3 块状围岩稳定性分析 3.4 连续介质力学分析 3.5 洞室围岩失稳类型 3.6 围岩与支护结构的相互作用 3.7 围岩压力理论
3.1 地下洞室围岩稳定分析方法
围岩稳定性分析是根据不同的岩体结构、不同的力学特 性，简化成不同的力学计算模型，应用相应的力学计算方法， 定性或定量地分析围岩的变形破坏过程。
区随之扩大，拐角处应力集中现象也愈明显。
断面形状对切向应力的影响
（3）岩体结构的影响 结构面的方向与二次应力场的分布有很大关系。
图 岩体结构方向对围岩二次应力场的影响
（4）岩体力学性质的影响
弹 性：应力—应变线性关系，假定围岩承受很高应力也不 破坏；隧道开挖后，洞周径向应力变为0，切向应力集中。
应力分布规律： 1）径向应力在塑性区直至弹性区，随着距开挖面距离的 增大而增大，在一定范围内接近初始应力状态。 2）切向应力在塑性区内，随着距开挖面距离的增大而增大； 在弹性区内，随着距离的增大而减小。 3）在塑性区和弹性区交界面上，切向应力达到最大值。
P0
r
P0
R0
P0
P0
水平轴线上围岩的环向应力和径向应力分布
弹塑性：应力—应变非线性关系，假定围岩应力状态达到屈 服条件时岩体进入塑性状态；洞周应力为0，在塑性区内， 随着塑性半径的增大，径向应力和切向应力都逐渐增大，在 弹塑性交界面上切向应力达到最大，在弹性区内又逐渐减小 回归到初始状态。
岩体力学复习资料
岩体力学复习资料一、简答题（5×4′）1、什么是岩石的全应力应变曲线？岩石在单周压缩荷载作用下，应变随应力变化的关系曲线，包括（1）空隙裂隙压密阶段；（2）弹性变形阶段；（3）微弹性裂隙稳定发展阶段；（4）非稳定破裂发展阶段；（5）破坏后阶段。
2、岩石的蠕变？岩石的应力保持不变，应变随时间增加而增长的现象。
3、岩体的结构面？是指地质过程中在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带，又称为不连续面或带。
4、RQD法？取值方法？钻探取芯的岩芯完整程度与岩体的原始裂隙、硬度、均质性等状态相关，钻探取芯的岩芯复原率（岩芯采取率）可表征掩体质量，该表征指标称之为岩体质量指标（RQD）; RQD=Lp/L×100%(Lp:大于10cm的岩芯累计长度；L：岩芯取芯进尺总长度。
5、地应力？地应力是指存在于地层中未受扰动的天然应力，也称原岩应力、岩体初始应力或绝对应力。
6、岩石的渗透性？岩石在一定的水力梯度（I）或压力差作用下，水渗透或穿透岩石的能力。
7、岩爆？处于高地应力状态下的围岩，在地下洞室开挖过程中，由于洞室周围应力集中而引起岩体贮存大量的弹性应变能得到突然释放，致使围岩向着临空方向产生脆性爆裂以弹性迸发出声响的一种动力地质现象。
8、岩石的松弛？是指应变保持不变时，应力随时间的增加而减小的现象。
9、新奥法？在岩体或土体中设置的以使地下洞室的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的地设计施工方程，利用围岩的自承作用支撑隧道。
二、简答题（6×6′）1、岩石与岩体的区别与联系。
岩石是由矿物+岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成德自然物体，岩体是由岩石、地质部连续面和不连续面内填充物组合成的天然地质体，岩体由于结构面的存在强度远低于岩石的强度。
2、岩石的强度有哪几种类型；由那几个实验确定其特征值?岩石的强度有：单轴抗压强度（单轴压缩实验）、抗拉强度(直接拉伸试验法，劈裂试验法，点载荷试验法，抗弯法试验)、抗剪强度（抗剪断试验）、三轴抗压强度（真三轴加载实验，常规三轴加载实验）。
隧道工程复习题(答案)
1.隧道的定义及类型。
答：定义：以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。
类型：按地质条件分为：土质隧道和石质隧道；按埋置深度分为：浅埋隧道和深埋隧道；按所在位置分为：山岭隧道、水底隧道、城市隧道；按用途分为：交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。
2.围岩和围岩分级的定义，围岩分级的目的。
答：围岩：围岩是指隧道开挖后，其周围产生应力重力分布范围内的岩体，或者隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。
围岩分级：根据长期的工程实际，工程师们认识到各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，按照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级。
分级目的：作为选择施工方法的依据，进行科学管理及正确评价经济效益，确定结构上的荷载，给出衬砌类型及其尺寸，制定劳动定额、材料消耗的标准基础等。
3.我国现行的《铁路隧道设计规范》规定围岩基本分级有哪些因素确定？答：岩石坚硬程度和岩体完整程度。
4.岩体质量值Q实质上是什么的复合指标？答：Q实质上是岩石尺寸、抗剪强度和作用力的复合指标5.隧道工程地质调查的主要内容。
答：1.铁路工程地质技术规范总要求 2.地形地貌调查 3.地层岩性调查 4.地质构造调查 5.水文地质调查 6.滑坡、落石、岩堆、泥石流和溶岩地质调查7.地温的测定6.现行的许多围岩分级方法中，作为分级的基本要素大致有哪三类？答：1.与岩性有关的要素；2.与地质构造有关的要素；3.与地下水有关的要素。
7.隧道洞口原则，确定洞口的因素。
答：原则：1.洞口不宜设置在隘口、沟谷的中心或沟底低洼处；2.洞口应避开不良地质地段；3.当隧道线路通过岩壁陡立基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原声地表，以保持山体的天然平衡；4.减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞；5.洞口线路宜与等高线正交；6.线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道；7.为了确保洞口的稳定安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高；8.当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以排泄水流；9.当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃渣有计划有目的地改造洞口场地，以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产生活用房等。
围岩与支护结构作用
围岩与支护结构作用机理的研究隧道支护的方式有喷射混凝土、喷锚、钢支撑等，它们可以单独使用，也可以组合使用。
它们在隧道工程中得到广泛的应用。
不仅用于加固局部失稳的围岩和整治塌方，确保隧道施工安全，更多地用于对隧道围岩进行系统支护加固，确保在使用期内安全可靠。
因此，了解围岩与支护结构的作用机理，合理设置支护结构对工程实际还是很有帮助的。
1 支护结构在隧道结构体系中的作用隧道的结构体系是由围岩和支护结构（又称为衬砌）共同组成，其中围岩是主要的承载单元，支护结构是辅助性的，通常也是必不可少的，在某些情况下，支护结构也是主要的承载元素。
随着隧道的开挖，出现了临空面，打破了围岩原有的三维平衡状态，使围岩应力重新分布，形成了新的应力场，即围岩的二次应力，围岩也同时产生向隧道内部方向的位移。
如果围岩自身能完全抵抗二次应力，并保持长期稳定，这种情况下支护结构是不承载的，它只是用来防止围岩风化，以及作为安全储备以抵抗围岩状态恶化和特殊灾害所造成的意外荷载。
如果围岩的二次应力使围岩出现较大的变形和不能长期稳定，则支护结构就对围岩施加约束，改善围岩的应力状态，控制围岩不变形，此时支护结构就和围岩一起承受荷载。
根据岩体力学理论及人们长期的工程实践总结，认为较理想的支护结构应满意以下两个方面的要求：一是支护结构必须能与围岩紧密接触，保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作；二是允许支护结构与围岩能共同产生有限的变形，围岩发生少量变形后，释放了部分围岩内应力，它所需要支护结构提供的支护阻力就减少，同时支护结构发生少量变形后，它能提供给围岩的支护阻力就相应增加，如此达到平衡后就能保证隧道结构体系的稳定。
但围岩变形过大会导致围岩出现过度松驰，将大大降低了围岩自身的承载能力，因此支护结构又必须能够主动控制围岩的变形量，充分发挥围岩的承载能力。
因此，现代隧道支护结构主要采用能与围岩密贴、给围岩提供足够支护阻力并且能随同围岩一起发生有限制变形的柔性支护结构。
浅谈偏压隧道软弱围岩与初期支护相互作用机理
个支护结构来说， 它的作用在于保持坑道端面的 使用净空 ， 防止岩体质量的进一步恶化承受可能 出
一
（ ） 作用 。在 层 状 岩 体 中 ， 作 用 如 叠 合 梁 ６梁 其
样， 由于锚杆使用使层 间紧密 ， 使之能传递剪力 ， 具有组合梁的效果。 １３ 钢 支撑作 用机理 ． 在 软弱 围岩隧 道 中 ， 隧道 开挖 后 围岩 的 自稳 时 间很 短 ， 而喷射混 凝土 、 锚杆 不能及 时提供 足够 的支 护抗 力 ， 了维持 围岩 的稳 定 和 保证 隧 道 的设 计 断 为 面， 这时 往往须 采用钢 支撑进 行支 护 ， 以保 证在开 挖
ｃ 值， 、 尤其是在节理发育的岩体中 ， 固作用更为 加 显著。 （） ２ 加固不稳定岩体。局部锚杆一般是用于加 固不稳定 块 体 ， 利用 锚 杆 的悬 吊作 用 阻止 拱 顶 不 如
稳定块 体 的塌落 ， 利用 锚 杆 的抗 剪 作 用 阻止 变 强 不
稳定块 体 的滑落 。显 然 ， 杆 加 固软 弱结 构 面 的作 锚
学 特性 可 以表达 为 ：
Ｐ＝ Ｋ）
之 为支护结 构 的刚度 ， 即
（） １
式 中 ， 为支 护 阻 力 ； 其位 移 的 比值 ， Ｋ Ｐ与 称
Ｋ窆 ：
（ ２ ）
后的短时间内就给围岩强有力的支护。钢支撑的作
用机理 有 ：
基 于 上述 概念 ， 把 各种 支 护结 构力 学 特性 用 可 所谓 的支护 结构特征 曲线来 表示 。在不考 虑支护 结 构与 围岩的 接触状 态对 支 护结 构 刚 度 的影 响 时 ， 可 以认 为作用在 支护结 构上 的径 向压 力只 和它 的径 向 位移成 正 比 ， 由下式决 定 ：
隧道工程第5章-隧道支护结构计算课件.ppt
e
ue
a
e
(4
3
)
a
e
e
(14
15
)
e
2 2
4
14
3
1
4
2
10
当基础无扩展时，墙顶位移为：
0 cp
uc0p
M
0 cp
1
M c0pu1
H
0
cp
2
H c0pu2
eeuee00
墙顶截面的弯矩Mc、水平力Hc、转角c、水平位移uc为：
Mc Hc
c
M
0 cp
X1
X2
另一种是开挖后，洞室围岩产生塑性区，此时洞室都要 采用承载的支护结构，支护结构对洞室围岩应力状态和位移 状态产生影响。
根据弹性力学和岩体力学可得，隧道壁的径向位移与支护阻 力之间的关系式：
u
பைடு நூலகம்
|r r0
r0 2G
(Hc
sin
C
cos)[(1
sin )
Hc C cot pa C cot
1sin
心某一距离的各点，其应力值是相同的，因此围岩中的塑性 区必然是个圆形区域。令这个圆形塑性区的半径为R0，那么
在塑性区与弹性区的交界面上(即在r=R0处)，塑性区的应力 p与弹性区的应力 e一定保持平衡，同时，交界面上的应力
既要满足弹性条件，又要满足塑性条件，可得到在r=R0处：
围岩弹塑性区
p r
p
替，便可得到变位积分的近似计算公式：
ik
S E
ip
S E
MiMk
M
I iM
p
I
11
S E
第三章 围岩与支护结构的相互作用
第三章围岩与支护结构的相互作用3.1、基本概念初始应力场(原岩应力场)：在洞室开挖之前就已经存在着的处于相对稳定和平衡状态中的应力场。
应力重分布：洞室开挖后，由于围岩在开挖面处解除了约束，破坏了这种平衡，洞内各点的应力状态发生了变化，其结果引起洞室周围各点的位移，从而适应应力的这种变化而达到新的平衡。
围岩：洞室周围发生应力重分布的这部分岩体。
二次应力状态（围岩应力状态）：重新分布后的应力状态。
三次应力状态（支护与围岩相互作用）：在开挖后适时地沿隧道周边设置支护结构，对岩体的移动产生阻力，形成约束二相应地，支护结构也将承受围岩所给予的作用力，并产生变形。
支护结构变形后所能提供的阻力会有所增加而围岩却在变形过程中释放了部分能量，进一步变形的趋势有所减弱，需要支护结构提供的阻力以及支护结构所承受的作用力都将降低。
如果支护结构有一定的强度和刚度，这种围岩和支护结构的相互作用会一直延续到支护所提供的阻力.J围岩作用力之间达到平衡为止，从而形成一个力学上稳定的隧道结构体系，这就是三次应力状态，也是围岩与支护结构相互作用的过程。
这种应力状态与支护结构的类型、施设的方法及时间等因素有关支护结构设置得是否经济合理，也就是说它的结构形式、断面尺寸、施工方法和施工时间选择得是否恰到好处，则要根据设置支护结构后所改变的围岩应力状态和支护结构的应力状态，以及两者的变形情况来判断。
支护结构设计流程①围岩的初始应力状态，或称一次应力状态；②开挖洞室后围岩的二次应力状态和位移场；③判断围岩二次应力状态和位移场是否符合稳定性条件即围岩稳定性准则；④设置支护结构后围岩的应力状态，亦称围岩的三次应力状态和位移场以及支护结构的内力和位移；⑤判断支护结构安全度的准则。
必须认识到：在地下工程中发生的一切力学现象如应力重新分布、坑道断面收敛、支护结构体系的相互平衡等都是一个连续的、统一的力学过程的产物，它始终与时间、施工技术息息相关。
3.2、洞室开挖后的应力场特征与力学效应1、洞室开挖后围岩应力状态的特征及影响因素①初始应力场的影响：初始应力状态对围岩二次应力、位移场起决定性作用。
巷道支护与围岩共同承载的规律与支护方式
２ 围岩 自承力与支护的对应关 系
围岩松动圈理论是在研 究巷道周 围岩石介质物理 力学状 态 属性的过程中发展起来 的。按照 围岩松动 圈理论来分析 ， 当巷道 开挖后 ， 打破了围岩原有 的三 向应力平衡状 态 ， 围岩 中应力 重新 分布 。一方面径 向应力下 降为零 ， 围岩 强度 明显下降 ； 另一 方面 环 向应力集 中， 当应力集 中超过 围岩强度后 ， 巷道周边 岩石 首先 破坏 ， 并逐渐向深部扩展 ， 直至在一定深度达到新 的 ３向应 力平 衡状态为止 ， 此时 ， 围岩 中出现了一个 破裂 区—— 围岩松动圈。 该理论是 以松动破裂 发展 中的岩石碎胀变形 或碎胀力 为支 护对象的 ， 适应于巷道顶板 、 底板和巷 帮围岩 的支护设计。 依松动圈大小将 围岩松动圈分为小松动 圈 （ ｐ Ｏ ｍ）中 Ｌ ≤４ 、 ｃ 松动 圈（０ｃ ４ ｍ＜Ｌ ＜１０ｃ 和大松动 圈（ ｐ ５ ｍ） ｐ ５ ｍ） Ｌ ≥１０ｃ 三大类 。 因此围岩 自承力与支护 的对应关系也可分为 以下 ３类 ： 第一类 ： 松动圈围岩 ： 道变形和松动 圈围岩 自重都 比较 小 巷 小， 围岩 自承力完全可以维护 围岩 的完整 ， 不需要支护 ， 利用喷射 混凝土支护防围岩掉落和防 围岩风化即可 。 第二类 ： 中松动圈围岩 ： 中松动条件下 ， 围岩碎胀变形相应增 大， 单一喷层将破裂或破坏 ， 必须再增加支护来控制 围岩变形 ， 以 便尽可能地维持围岩的 自承力。 第三类 ： 大松动圈 围岩 ： 大松动圈 围岩属软岩 范畴。巷 道开 挖后 ， 围岩的 自承力迅速下降为接 近于零 ， 但仍有部分 残余 自承 力， 此时 ， 可利用高强度 的支护来给予松动圈 内破裂 围岩以约束 力 ， 复其原有的部分承载效果 ， 恢 在破裂 围岩 ｌ形 成一 个具有相 ｝ ｌ 当强度和可缩性的组合拱结构体 。
支护-围岩共同作用原理
后来：
粘结式（有水泥砂浆、树脂等粘结剂）钢筋或钢丝 绳锚杆、木锚杆、竹锚杆等以及刚缝式锚杆（管径略大 于孔径的开缝钢管，打入岩孔）；
近期：
快硬或膨胀水泥砂浆、水泥药卷、树脂药卷等性能 良好的粘结材料。
（3）锚杆作用机理和锚杆受力 锚杆对围岩的作用，本质上属于三维应力问 题，作用机理比较复杂。 锚杆杆体的受力状态也比较复杂。 （4）锚杆参数的确定方法 ①按单根锚杆悬吊作用计算 （6－84） ②考虑整体作用的锚杆设计 （5）锚杆施工
( p0 c cot )(1 sin ) sin u0 R0 ( p0 c cot ) 2G P c cos 1
1sin sin
（6－68）
周边位移和支护反力成反变关系（如图）。
轴 P1 对 称 圆 巷 围 岩 支 护 共 同 作 用 曲 线 a为围岩特性曲线
围岩抗力是指支护在挤压围岩时引起的围岩对支护的作用。 特点：
①围岩抗力一般是在地压的主动作用下产生的（少数如有水压的隧道 例外）；
②因为围岩压力的不均匀性，支护对围岩的挤压变形往往都是局部
的，所以支护上的围岩抗力分布一般也是局部的； ③围岩抗力也是一种支护的外荷载，也会造成支护内力； ④围岩抗力虽然是一种支护荷载，但却可以改善支护的内力情况； ⑤由于围岩抗力的存在，可以使得地下工程中采用一些不稳定结构。
qd a c (1 e tan ( Z a ) ) tan
tan
N
2
3
dw
Z
d
H
1
2a
太沙基公式计算模型 1为柔性板，2为实际破裂面，3为假设破裂面
2）太沙基岩石分类 3、计入深度影响的隧（巷）道地压估算公式 对于圆形巷道的顶压集度：
试论隧道围岩与支护结构间的相互作用
试论隧道围岩与支护结构间的相互作用摘要：隧道工程中，隧道围岩结构的稳定性与工程安全存在密切联系，大部分施工单位都认识到了保持隧道围岩稳定的重要性，但受到技术水平限制和设计能力限制，很难处理好隧道围岩和支护结构之间的关系，致使在相互作用关系无法有效控制的情况下，可能对隧道围岩结构的稳定性造成不良影响。
一般而言，隧道施工中，仅注重提升支护结构的荷载性能以及抗压性能，并未认识到支护结构还可能会带给围岩结构一个方向作用力，在其作用力过大的情况下就极易影响围岩结构稳定性，这也突出了对二者的相互作用关系进行研究的重要性。
关键词：隧道围岩；支护结构；相互作用一、隧道围岩与支护结构的力学特征分析在进行隧道施工之前，围岩结构与其他地质构造属于平衡受力的状态，而在操作施工后，进行隧道开挖时，会使原本的平衡状况被打破，此时受到围岩结构自身重力和与其他地质构造关系的双重影响，很容易产生围岩位移的现象。
在隧道开挖质量得到有效控制的情况下，断面形态良好，此时的围岩结构位移变化较小，且在一定的时间内停止位移，此时的围岩结构将趋于平稳。
相反的，当隧道开挖施工不合理时，围岩的位移量将不断增大，最终产生围岩结构整体稳定度降低的问题。
隧道施工的作业环境决定了其需要面临较为复杂的安全隐患，其中以围岩结构坍塌的安全影响最为严重，为此，在具体施工中需要结合施工实际，在隧道部分搭建支护结构，用于稳定围岩结构。
支护结构的主要作用为，借助支架的支撑作用力代替原有围岩结构的支撑力，有效维护围岩结构的受力平衡，从而为隧道施工营造安全的作业环境。
相关研究认为，受到流变力的影响，围岩结构的平衡状态在被打破后，其结构的变形量会随着时间的推移而加剧，在采用支护结构的情况下，虽然可以在短时间内控制围岩变形量，但在后期也会由于围岩结构的变形量影响增加支护结构的荷载压力，而此时的支护结构也会给出围岩结构一个反向的作用力，在反向作用力的影响下，围岩结构的蠕变特性将受到直接影响。
围岩与支护结构的相互作用曲线
围岩与支护结构的相互作用曲线《围岩与支护结构的相互作用曲线：地下世界的奇妙平衡》你有没有想过，在我们脚下的大地深处，有一场悄无声息却至关重要的“互动大戏”正在上演？这就是围岩与支护结构之间的相互作用，它们的关系就像两个相互扶持的伙伴，而这个关系可以用一条曲线来描绘呢。
咱们先来说说围岩吧。
围岩就像是大地深处的一个个“小卫士”，它们原本在自己的位置上，按照自然的规律存在着。
可是当我们要在地下进行工程建设，比如说挖隧道的时候，这些“小卫士”的平静就被打破了。
就好像你在一个很安静的房间里，突然有人闯进来开始乱动你的东西一样，围岩的状态就发生了改变。
它们会受到各种力的影响，有压力、有拉力，就像人在受到外界干扰时会有各种情绪反应一样，围岩这个时候也开始变得“不安”起来。
那支护结构呢？支护结构就像是给这些不安的“小卫士”请来的“调解员”。
想象一下，你在一群慌乱的人群中竖起一些坚固的栏杆，让大家能够有序起来。
支护结构就是这样的存在。
它要去承受围岩因为被扰动而产生的各种力，就像一个坚强的肩膀，承担起很多的重量。
这两者之间的相互作用就像是一场拔河比赛，但又不是那种简单的对抗。
它们的关系会随着工程的进展而发生变化，这个变化的过程就可以用一条曲线来表示。
这条曲线可不是一条普普通通的线，它就像一部电影的剧情线一样，充满了起伏。
在工程刚开始的时候，围岩可能还比较“淡定”，支护结构也没有受到太大的压力，就像两个人刚刚认识，还只是礼貌性地打个招呼。
但是随着挖掘的深入，围岩的压力开始增大，就好比一个人的脾气慢慢上来了，这个时候支护结构就得开始“发力”了。
它要像一个勇士一样，坚定地顶住围岩施加的压力。
这个过程中，曲线就开始上升，就像爬山一样，一点一点地在变化。
你可能会问，那要是支护结构顶不住了怎么办？这可就像一个人承担了超过他能力范围的重担一样，后果不堪设想。
一旦支护结构失败，围岩就会像决堤的洪水一样涌进来，整个工程就会面临巨大的危险。