1.洞室边沿某一点A在开挖前具有原始应力(自重应力和结构应力)处于一个平衡状态。如同一根弹性刚度为K的弹簧,在P0作用下处于压缩平衡状态。
2.洞室开挖后,A点在临空面失去约束,原始应力状态要调解,如果围岩的强度足够大,那么经过应力调解,洞室可处于稳定状态(不需支护)。然而大多数的地质情况是较差的,即洞室经过应力调解后,如不支护,就会孕育产生收敛变形,甚至失稳(塌方),所以务必提供支护力PE,才华防备塌方失稳。等同于弹簧孕育产生了变形u后,在PE作用又处于平衡状态。
3.由力学平衡方程可知,弹簧在P0作用时处于平衡状态;弹簧在产生变形u后,在PE的作用下又处于平衡状态,假设弹簧的弹性系数为K,则有:
P0=PE+Ku
讨论:(1)当u=0时,P0=PE 即不允许围岩变形,接纳刚性支护,不经济;
(2)当u↑时,PE↓;当u↓时,PE↑。即围岩产生变形,可释放一定的荷载(卸荷作用),所以要允许围岩孕育产生一定的变形,以富裕发挥围岩的自承能力。是一种经济的支护办法,围岩的自稳能力P=P0-PE=Ku;
(3)当u=umax时,产生塌方,孕育产生松驰荷载,担心定。
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