地下工程(圍巖壓力).ppt

圍巖壓力理論,原巖應(yīng)力,初始應(yīng)力的組成自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場原巖應(yīng)力的變化規(guī)律地應(yīng)力是個非穩(wěn)定應(yīng)力場實(shí)測垂直應(yīng)力基本上等于上覆巖體重力水平應(yīng)力一般大于垂直應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)在淺部范圍內(nèi)隨深度增加而增加，而在深部則隨深度增加而減小。兩個水平應(yīng)力并不相等,確定原巖應(yīng)力的方法（1）現(xiàn)場量測法直接法。直接法是指巖體應(yīng)力由測量儀器所記錄的補(bǔ)償應(yīng)力、平衡應(yīng)力或其他應(yīng)力量直接決定，無需知道巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。這類方法包括早期的扁千斤頂法、剛性圓柱應(yīng)力計(jì)法以及后來的水壓致裂法、聲發(fā)射法等。其中水壓致裂法是目前應(yīng)用較為廣泛的一種直接量測方法。,地應(yīng)力恢復(fù)法（groundstressrestorationmethod）是測量巖石絕對應(yīng)力的一種方法。先在巖塊表面上安裝不同方向的三個應(yīng)變計(jì)，記錄它們的初讀數(shù)；接著在巖塊上掏槽，使槽長遠(yuǎn)大于槽寬，并使槽壁與巖塊表面直交，再記錄應(yīng)變計(jì)的讀數(shù)；最后，把扁千斤頂固裝在槽內(nèi),并逐漸增加千斤頂內(nèi)的油壓，使之逐漸施壓于槽壁，直至三個應(yīng)變計(jì)恢復(fù)到未掏槽時的初讀數(shù)為止，此時千斤頂施加于槽壁的壓強(qiáng)即等于槽壁平面原有的法向應(yīng)力。因扁千斤不能對槽壁施加張力和剪力，故此法只適用于測量主平面上的主應(yīng)力。,直接量測：主要采用壓力盒、壓力傳感器等，壓力盒按工作原理分為機(jī)械作用式、電測式和液壓式等，目前使用較多的是鋼弦式壓力盒。,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,間接法。在間接法中，測試儀器不是直接記錄應(yīng)力或應(yīng)力變化值，而是測量某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量的變化，然后，根據(jù)己知的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，由測得的間接物理量，計(jì)算出測點(diǎn)的原巖應(yīng)力值。這類方法有應(yīng)力解除法、松弛應(yīng)變測量法、地球物理方法等。其中，應(yīng)力解除法是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的方法，也是目前唯一能夠比較準(zhǔn)確地確定巖體中三維應(yīng)力狀態(tài)的方法。,地應(yīng)力解除法（groundstressreliefmethod）又稱地應(yīng)變解除法是目前常用的一種絕對地應(yīng)力測量方法。它用的測量元件有許多類型，如電阻片型、鋼弦型和壓磁電感型等，而以壓磁電感型元件用得較多。使用這種元件測量地應(yīng)力時，先在被測地點(diǎn)鉆一小孔，把三個元件放進(jìn)孔內(nèi)，使之分別與小孔的三個不同方向的直徑取向一致；然后在每個元件上預(yù)加一定的壓力，同時記錄三個元件的電感值；接著用套鉆在小孔四周掏挖環(huán)形圓槽，使被測點(diǎn)的巖石與其周圍巖體分離，此時再記錄三個元件的電感值。根據(jù)兩次電感值的差異，按一定公式，算出垂直于孔軸的兩個主應(yīng)力的大小和方向。,間接量測：利用量測隧道襯砌的應(yīng)變、變形來推算作用在其上的圍巖壓力的方法，即間接量測法。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變磚等,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力,（2）構(gòu)造應(yīng)力場地質(zhì)力學(xué)分析法巖體中的一切構(gòu)造形跡，如巖層傾斜、褶曲、破裂和錯動等，無一不是巖體在地應(yīng)力作用下形成的永久變形的形象，是地殼構(gòu)造運(yùn)動的力學(xué)作用的殘跡。因此。根據(jù)構(gòu)造形跡可以宏觀地反推出地應(yīng)力的性質(zhì)和方向，這就是地質(zhì)力學(xué)分析的基本概念。,（3）構(gòu)造應(yīng)力場的位移反演法構(gòu)造應(yīng)力場的反演法是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測位移來反推巖體應(yīng)力場的方法?；诖朔?，不僅可以反演原巖應(yīng)力場，而且還可反演巖體參數(shù)。應(yīng)力反分析法。該法是依據(jù)在工程區(qū)域內(nèi)有限個實(shí)測應(yīng)力值，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，推求整個工程區(qū)域內(nèi)的初始應(yīng)力場；位移反分析法。該法是基于現(xiàn)場量測位移來反推系統(tǒng)的力學(xué)特征及其地質(zhì)背景的初始參數(shù)（即工程區(qū)域內(nèi)的力學(xué)特征參數(shù)、初始地應(yīng)力等）；混合反分析法。反分析所采用的信息既有位移量測值，又有應(yīng)力（或荷載）量測值。,1、圍巖壓力的概念圍巖壓力：是指圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。,圍巖壓力按作用力發(fā)生形態(tài)分為：松散壓力：是指由于開挖而松動或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過程中，圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。膨脹壓力：是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，,松散壓力：常通過下列三種情況發(fā)生：在整體穩(wěn)定的巖體中，可能出現(xiàn)個別松動掉塊的巖石；在松散軟弱的巖體中，坑道頂部和兩側(cè)片幫冒落；在節(jié)理發(fā)育的裂隙巖體中，圍巖某些部位沿弱面發(fā)生剪切破壞或拉壞等局部塌落。,形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)如錨噴支護(hù)等的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過程中，圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。形變壓力除與圍巖應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與支護(hù)時間和支護(hù)剛度有關(guān)。膨脹壓力：是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。它與形變壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹引起的。,沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。沖擊壓力是巖體能量的積累與釋放問題，所以它與彈性模量直接相關(guān)。彈性模量較大的巖體，在高地應(yīng)力作用下，易于積累大量的彈性變形能，一旦遇到適宜條件，就會突然猛烈的大量釋放。,2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生開挖隧道所引起的圍巖松動和破壞的范圍有大有小，對于一般裂隙巖體中的深埋隧道，其波及范圍僅局限在隧道周圍一定深度，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松散壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆巖層自重所造成的壓力，這可用圍巖的“成拱作用”來解釋。,2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生隧道開挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，頂板開始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋，可視為變形階段；頂板的裂紋繼續(xù)發(fā)展并且張開，由于結(jié)構(gòu)面切割等原因，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜樱梢暈樗蓜与A段；頂板巖體視其強(qiáng)度的不同而逐步坍塌，可視為坍塌階段；頂板塌落停止，達(dá)到新的平衡，此時其界面形成一近似的拱形，可視為成拱階段。,深埋隧道的自然拱圈,自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素：,隧道的形狀和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖松散壓力也越大；隧道的埋深：實(shí)踐證明，只有當(dāng)隧道埋深超過某一臨界值時，才有可能形成自然拱。習(xí)慣上稱這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧道。由于淺埋隧道不能形成自然拱，所以，它的圍巖壓力的大小與埋置深度直接相關(guān)。施工因素：如爆破所產(chǎn)生的震動，常常是引起塌方的重要原因之一，造成圍巖壓力過大，又如分部開挖多次擾動圍巖，也會引起圍巖失穩(wěn)，加大自然拱范圍。,淺埋隧道不能形成拱圈,3、圍巖壓力的確定方法圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法：直接量測法經(jīng)驗(yàn)法或工程類比法理論估算法,直接量測法：是一種切合實(shí)際的方法，對隧道工程而言，也是研究發(fā)展的方向；但由于受量測設(shè)備和技術(shù)水平的制約，目前還不能普遍適用。,經(jīng)驗(yàn)法或工程類比法：是根據(jù)大量以前工程的實(shí)際資料的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，按不同圍巖分級提出圍巖壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，作為后建隧道工程確定圍巖壓力的依據(jù)的方法。是目前使用較多的方法。,深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)圍巖豎向勻布壓力p按下式計(jì)算：p=0.452s-1(kN/m2)式中：S圍巖級別，如屬II級，則S2；圍巖容重，(kN/m3)；1+i(B-5)寬度影響系數(shù)；B隧道寬度，（m）；i以B5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時的圍巖壓力增減率。當(dāng)B5m,取i0.1。,深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)p=0.452s-1(kN/m2)適用條件H/B<1.7，式中H為隧道高度；深埋隧道；不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般隧道；采用鉆爆法施工的隧道。,圍巖的水平均布壓力e的確定，按下表中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,鐵路新規(guī)范：phh=0.411.79S這是全國1046座鐵路隧道得出的經(jīng)驗(yàn)公式，其中S新規(guī)范圍巖的分級。注：鐵路隧道跨度小于公路隧道,圍巖壓力分布特征,基于有界破裂區(qū)的計(jì)算方法,這一計(jì)算方法是將破裂區(qū)內(nèi)的巖體自重作為隧洞支護(hù)上的荷載。為了確定破裂區(qū)的范圍，必須首先對破裂區(qū)的邊界線作出假定，如認(rèn)為是拋物線、半橢圓形等，此外還有采用彈塑性區(qū)的分界面作為破裂區(qū)的邊界線。普氏壓力拱理論、康姆端爾的巖體破碎理論，以及卡柯彈塑性理論都屬于這一類計(jì)算方法。其中以普氏壓力拱理論在我國應(yīng)用最廣。,普氏假定壓力拱形狀為二次拋物線形，壓力拱高按經(jīng)驗(yàn)確定，它取決于隧洞跨度和巖石性質(zhì)。普氏采用下式確定壓力拱高：,f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)，又稱普氏系數(shù)。f=Rc/10,圍巖豎向壓力為：,側(cè)向圍巖壓力,淺埋隧道圍巖松散壓力的計(jì)算深、淺埋隧道的判定原則隧道埋深不同，確定圍巖壓力的計(jì)算方法不同，應(yīng)以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則。,深埋隧道圍巖松散壓力值是以施工坍方平均高度(等效荷載高度值)為根據(jù)，為了形成此高度值，隧道上覆巖體就有一定的厚度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個深度通常為22.5倍的坍方平均高度值,深、淺埋隧道的判定原則Hp（22.5）hp式中:Hp深淺埋隧道分界深度;hp荷載等效高度，按下式計(jì)算：hpp/p深埋隧道豎向均布壓力kNm2；圍巖容重（kNm2）。,在礦山法施工的條件下I一III級圍巖取Hp2hpIVVI級圍巖取Hp2.5hp當(dāng)隧道覆蓋層厚度HHp時為深埋，HHp時為淺埋,淺埋隧道圍巖壓力的確定方法埋深(H)小于或等于等效荷載高度hp時，荷載視為均布豎向壓力p=H式中:p勻布布豎向壓力；深度上覆圍巖容重；H隧道埋深，指隧道頂至地面的距離。,淺埋隧道圍巖壓力的確定方法側(cè)向壓力e，按勻布考慮時，其值為：e=(H+1/2Hi)tg2(450/2)式中:e側(cè)向勻布壓力；圍巖容重，以kN/m3計(jì)；H隧道埋深，以m計(jì)；Hi隧道高度，以m計(jì)；一圍巖計(jì)算摩擦角，可查有關(guān)規(guī)范。,圍巖的物理力學(xué)參數(shù),埋深大于hp、小于等于Hp時,采用松散介質(zhì)極限平衡理論進(jìn)行分析，即：圍巖松動壓力=滑動巖體重量滑面上的阻力（1）巖柱理論考慮到隧洞兩側(cè)的巖體也可能下滑，需將可能滑動的巖柱寬度比隧洞寬度適當(dāng)增大，并考慮巖柱的應(yīng)力傳遞,頂部壓力為：,（2）太沙基公式太沙基認(rèn)為，隧洞開挖后，巖體將沿OAB曲面滑動，作用在隧洞頂部的壓力等于滑動巖體的重量減去滑移面上摩擦力的垂直分量。,為推導(dǎo)簡單起見，太沙基又進(jìn)一步假定巖體沿垂直面AC滑動，而且假定滑動體中任意水平面上的垂直壓力為均布。取地面下埋置深度z處，滑動體的體寬為2a1，厚為dz的單元體，由垂直方向平衡條件得：,邊界條件為：,平衡方程為：,隧洞頂部的圍巖壓力為：,為靜止側(cè)壓力系數(shù)，太沙基取為1.0；地面超載。,（3）側(cè)向圍巖壓力按擋土墻理論來計(jì)算,理論估算法圍巖應(yīng)力與變形的線彈性分析,由于開挖，洞室周圍地層中應(yīng)力大小和主應(yīng)力方向發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫做應(yīng)力的重分布，把重分布后的應(yīng)力狀態(tài)叫做圍巖二次應(yīng)力狀態(tài)。對于裂隙不多的堅(jiān)硬巖體，或?qū)τ诹严稁r體、軟弱巖體，如果圍巖應(yīng)力不高，當(dāng)采用緊跟作業(yè)面的施工方法及支護(hù)向圍巖提供很大的抗力時，圍巖有可能處于彈性狀態(tài)，如再略去其各向異性的影響，那么可以應(yīng)用線彈性理論分析。,1.無襯砌圓形洞室的圍巖應(yīng)力與變形,應(yīng)力分析,應(yīng)力集中系數(shù)（環(huán)向應(yīng)力與P0的比值）,討論,洞室兩側(cè)容易壓碎，頂?shù)兹菀桌瓑?圍巖位移,u徑向位移，以向洞內(nèi)方向?yàn)檎籿切向位移，以順時針方向?yàn)檎?在軸對稱情況下，即,2.圍巖與支護(hù)相互作用的應(yīng)力與位移,襯砌的應(yīng)力和變形,r0、r1-襯砌的外半徑和內(nèi)半徑,襯砌材料剛度系數(shù),由洞壁的位移與襯砌外徑的位移相等得到襯砌抗力（其反作用力即為圍巖對支護(hù)的彈性變形壓力）,3.開挖面的空間效應(yīng),4.立即支護(hù)與延遲支護(hù)的計(jì)算立即支護(hù)就是緊貼開挖面進(jìn)行支護(hù)，開挖面處已釋放的彈性位移較小，將來作用在支護(hù)上的壓力較大；延遲支護(hù)就是離開挖面一段距離進(jìn)行支護(hù)，此時支護(hù)處已釋放的彈性位移較大，將來作用在支護(hù)上的壓力較小；由于是線彈性關(guān)系，計(jì)算圍巖與支護(hù)相互作用的應(yīng)力與位移時，可采用AP0代替上述公式中的P0，A=1-ur/ur0（ur為洞壁實(shí)際釋放的位移，ur0為無支護(hù)時洞壁所能釋放的位移）,5.非圓形洞室的圍巖應(yīng)力,橢圓形洞室,其它洞形（直墻拱、曲墻拱）的簡化計(jì)算采用等代圓法,6.無襯砌洞室的最佳形狀,使圍巖保持穩(wěn)定的最佳洞形是具有一定軸比的橢圓。如果洞形周邊的應(yīng)力等于原巖應(yīng)力張量的第一不變量，并保持沿洞周各點(diǎn)的應(yīng)力不變，那么就能得到最小的應(yīng)力集中，這種洞形也就是諧洞。,等應(yīng)力軸比,零拉應(yīng)力軸比,洞頂不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件為,洞壁兩側(cè)不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件,圍巖應(yīng)力與位移的彈塑性分析,1.概述圍巖破壞的兩種情況：拉裂破壞，圍巖局部區(qū)域的拉應(yīng)力達(dá)到了抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生局部受拉分離破壞；剪切破壞，局部區(qū)域的剪應(yīng)力達(dá)到巖體抗剪強(qiáng)度，從而使這部分圍巖進(jìn)入塑性狀態(tài)，但其余部分圍巖仍然處于彈性狀態(tài)。設(shè)計(jì)人員可以通過改變隧洞形狀和軸比來消除圍巖中的拉應(yīng)力，所以一般情況下，圍巖破壞主要是剪切破壞。,進(jìn)入塑性狀態(tài)的圍巖分為兩部分：塑性承載區(qū)（外圈），與開挖前的初始應(yīng)力相比,外圈的應(yīng)力高于初始應(yīng)力，它與圍巖彈性區(qū)中應(yīng)力升高部分合在一起稱作圍巖承載區(qū)。塑性松動區(qū)（內(nèi)圈），松動區(qū)內(nèi)應(yīng)力和強(qiáng)度都有明顯下降，裂隙擴(kuò)張?jiān)龆?，容積擴(kuò)大，出現(xiàn)了明顯的塑性滑移，這時沒有足夠的支護(hù)抗力就不能使圍巖維持平衡狀態(tài)。,2.軸對稱應(yīng)力條件下圍巖應(yīng)力的彈塑性分析概述塑性區(qū)滿足平衡方程與塑性條件，塑性區(qū)外圍的彈性區(qū)滿足平衡方程和彈性條件，在彈性區(qū)與塑性區(qū)交界處既滿足彈性條件又滿足塑性條件。軸對稱條件下，塑性區(qū)為一個等厚度圓,塑性區(qū)求解平衡方程塑性條件邊界條件,當(dāng)r=r0時,塑性區(qū)應(yīng)力,支護(hù)抗力與塑性區(qū)的半徑設(shè)塑性區(qū)的半徑為R0，在彈、塑性區(qū)的界面上（r=R0），,彈性區(qū)（）的應(yīng)力為,彈塑性邊界上的應(yīng)力滿足,聯(lián)立兩式解得,支護(hù)抗力與塑性區(qū)半徑的關(guān)系,結(jié)論：塑性區(qū)半徑越小，支護(hù)抗力越大；反之依然；在圍巖穩(wěn)定的前提下，擴(kuò)大塑性區(qū)半徑，可降低為維持極限平衡狀態(tài)所需的支護(hù)抗力，從而充分發(fā)揮了圍巖的自承作用。,位移分析,松動區(qū)半徑設(shè)松動區(qū)與承載區(qū)界面處的半徑為R，松動區(qū)邊界上環(huán)向正應(yīng)力為原巖應(yīng)力，即,解得,圍巖彈塑性變形壓力圍巖松動區(qū)內(nèi)的滑裂面為一對對數(shù)螺線。,假設(shè)松動區(qū)內(nèi)強(qiáng)度己大大下降，滑移巖體已無絲毫自承作用，松動區(qū)內(nèi)滑移體的全部重量要由支護(hù)抗力來承受，由此有，如果考慮到實(shí)際情況下，真正作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力應(yīng)當(dāng)是松動區(qū)的重力與承載區(qū)傳遞過來的變形壓力相疊加，簡化考慮，取,彈塑性變形壓力為,巖爆,巖爆,高天然應(yīng)力的彈脆性巖體,地下開挖工程,開挖卸荷及特殊的地質(zhì)構(gòu)造作用,周邊巖體中應(yīng)力高度集中，積聚于較高的彈性應(yīng)變能,當(dāng)開挖體圍巖中應(yīng)力超過巖體的容許極限狀態(tài),1.巖爆的產(chǎn)生條件1)圍巖應(yīng)力條件判斷巖爆發(fā)生的應(yīng)力條件有兩種方法：一是用洞壁的最大環(huán)向應(yīng)力與圍巖單軸抗壓強(qiáng)度c之比值作為巖爆產(chǎn)生的應(yīng)力條件；一是用天然應(yīng)力中的最大主應(yīng)力1與巖塊單軸抗壓強(qiáng)度c之比進(jìn)行判斷。,經(jīng)驗(yàn)公式,1c大于0.1650.35的脆性巖體最易發(fā)生巖爆。,2)巖性條件,彈性變形能系數(shù)：加載到0.7c后再卸載至0.05c時，卸載釋放的彈性變形能與加載吸收的變形能之比的百分?jǐn)?shù)。,當(dāng)70時，會產(chǎn)生巖爆，越大發(fā)生巖爆的可能性越大。,應(yīng)變能消耗比：巖石單向壓縮時，達(dá)到強(qiáng)度極限前積累于巖石內(nèi)的應(yīng)變能與強(qiáng)度極限后消耗于巖石破壞的應(yīng)變能之比。,式中：FOAB為曲線OAB包圍的面積；FBAC為曲線BAC包圍的面積。,n1時，不會發(fā)生巖爆；n1時，可能發(fā)生巖爆。,2.影響巖爆的因素,1)地質(zhì)構(gòu)造巖爆大都發(fā)生在褶皺構(gòu)造中。巖爆與斷層、節(jié)理構(gòu)造密切相關(guān)。當(dāng)掌子面與斷裂或節(jié)理走向平行時，容易觸發(fā)巖爆。巖體中節(jié)理密度和張開度對巖爆有明顯的影響。據(jù)南非金礦觀測表明，節(jié)理間距小于40cm，且張開的巖體中，一般不發(fā)生巖爆。掌子面巖體中有大量巖脈穿插時，也將發(fā)生巖爆。2)洞室埋深隨著洞室埋深增加，巖爆次數(shù)增多，強(qiáng)度也增大。發(fā)生巖爆的臨界深度H可按下式估算：,（3）巖爆形成機(jī)理和圍巖破壞區(qū)分帶,1)劈裂成板階段（巖爆孕育）垂直洞壁方向受張應(yīng)力作用而產(chǎn)生平行于最大環(huán)向應(yīng)力的板狀劈裂。僅在洞壁表部，部分板裂巖體脫離母巖而剝落，而無巖塊彈射出現(xiàn)。2)剪切成塊階段(巖爆的醞釀)劈裂巖板向洞內(nèi)彎曲，發(fā)生張剪復(fù)合破壞。處于爆裂彈射的臨界狀態(tài)。3)塊、片彈射階段劈裂、剪斷巖板，產(chǎn)生響聲和震動。巖塊發(fā)生彈射，巖爆形成。,巖爆的漸進(jìn)性破壞過程很短促。各階段在演化的時序和發(fā)展的空間部位，都是由洞壁向圍巖深部依次重復(fù)更迭發(fā)生的。因此，巖爆引起的圍巖破壞區(qū)可以分彈射帶、劈裂-剪切帶和劈裂帶等三帶。,圍巖抗力系數(shù),圍巖抗力系數(shù)是表征圍巖抵抗襯砌向圍巖方向變形能力的指標(biāo)，定義為使洞壁圍巖產(chǎn)生一個單位徑向變形所需要的壓力。,Pa為洞壁受到的壓力；y為洞壁圍巖向外產(chǎn)生的徑向位移。,(MPacm),圍巖抗力系數(shù)（K）愈大，說明圍巖受壓力的能力愈大。K值不是一個常數(shù)。它隨洞室尺寸而變化，洞室半徑越大，K值越小。,單位抗力系數(shù),單位抗力系數(shù)是指洞室半徑為100cm時的抗力系數(shù)值。,確定方法：直接測定法和工程地質(zhì)類比(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))法。直接測定法有雙筒橡皮囊法、隧洞水壓法和徑向千斤頂法。,雙筒橡皮囊法,用水泵對橡皮囊加壓使其擴(kuò)張，對坑壁巖體施壓，使坑壁巖體受壓而向四周變形。,若坑壁無混凝土襯砌,若有混凝土襯砌,隧洞水壓法,在已開挖的隧洞中，選擇代表性地段將兩端堵死，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，洞壁圍巖在水壓力的作用下發(fā)生徑向變形。,利用扁千斤頂代替水泵作為加壓工具對巖體施加徑向壓力，并測得徑向變形。,徑向千斤頂法,工程地質(zhì)類比法,根據(jù)已有建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，將擬建工程巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性、工程規(guī)模等因素與已建工程進(jìn)行類比確定K值。,