[科普中国]-变形压力

变形压力是指洞室围岩的变形受到支护结构限制后，围岩对支护形成的压力。

变形压力详解变形要的大小取决于岩体的力学性质、岩体的初始应力场、洞室形状、支护时间和支护刚度等。按按其成因可以分为下述几种情况。

（1）弹性变形压力。由于及时采取支护措施使成洞后的围岩仍处于弹性应力状态，或者在紧跟开挖面处，由于存在开挖面的“空间效应”，而使支护结构仅受到一部分围岩的弹性变形作用，这些情况下对支护形成的变形压力称为弹性变形压力。

（2）型性变形压力。当围岩的二次应力状态超过岩体的极限强度时，洞室围岩出现了塑性区，此时围岩发生塑性变形而使支护结构受到的压力称为塑性变形压力。这是最常见的一种围岩变形压力。

（3）流变压力。在流变围岩中，洞室周边产生显著的随时间增长的变形或流动，这种由于岩体变形、流动引起的压力称为流变压力。它有显著的时间效应，能使围岩鼓出。1

变形压力的发展过程揭室开挖后，如重分布应力小于围岩的岩体强度（弹性极限），围岩处于稳定状态；重分布应力超过围岩的岩体强度；则洞室周边围岩首先破坏，裂隙自岩表面沿径向方向向岩体内部延伸。其延伸范围称为塑性区。随着围岩的塑性区向岩体深处的发展，近洞室的围岩表层开始松脱。如能及时支护，可使围岩与支护形成平衡状态，这时支护承受围岩向洞室内径方向收敛变形所产生的变形压力，以及部分松脱压力。

洞室开挖过程中围岩位移（1）根据围岩变形（洞周收敛、围岩位移）和支护应力（如锚杆应力、喷喷层应力）的观测资料，建立围岩和支护二者的特征曲线，两条曲线的交点即为平衡点，用以分析评价洞室的稳定性及支护的效果。当支护特征曲线在最大允许变形处相交，则所需支护抗力最小。如果考虑一定安全裕度，围岩变形控制在最大允许值之内，则支护抗力可适当提高，如选择在B点以左的A点。当平衡点位于B点右侧时，变形急剧增加，调体将发生破坏，应及时采取加固措施。围岩收敛测的时间过程曲线还可用作确定最终支护的时机。为此，一般考虑在收敛速度明显下降、收敛量已达最大允许值的80%~90%、收敛速度达到0.15mm/d或顶拱位移速率小于0.1mmd时，进行支护。

（2）国岩允许变形值（或称变形警成值）。围岩的稳定，主要取决于变形量。根据观测资料，首先确定破坏变形的极限值，然后，再确定变形的允许值。

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李斌 - 副教授 - 西南大学