地下管廊托臂支架共同作用原理

管廊穩(wěn)定性問(wèn)題實(shí)際上是支護(hù)結(jié)構(gòu)在圍巖作用下能否滿足安 全性和可用性要求的問(wèn)題。也就是支護(hù)結(jié)構(gòu)能否滿足強(qiáng)度、剛度 和穩(wěn)定性要求。結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算有兩類基本條件的，較前類是結(jié)構(gòu)的幾何尺寸與材料強(qiáng)度，是結(jié)構(gòu)所受的荷載。管廊支護(hù) 結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和材料強(qiáng)度，與一般的工程結(jié)構(gòu)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū) 別。而支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載則不同于一般工程結(jié)構(gòu)所受的荷載。 一般工程結(jié)構(gòu)所受的荷載是給定的，而管廊支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載 與荷載性質(zhì)有關(guān)。因此，進(jìn)行支架的力學(xué)計(jì)算，不但要考慮地下管廊托臂支架本身變形特性，而且要考慮圍巖的力學(xué)性質(zhì)。

管廊支架托臂

管廊開挖以后，圍巖產(chǎn)生變形，圍巖變形達(dá)到一定程度，管廊就要遭受破壞，即所謂的管廊“失穩(wěn)”。因此在管廊開挖之后， 一般都應(yīng)及時(shí)地進(jìn)行支護(hù)。地下管廊托臂支架架設(shè)后，圍巖要產(chǎn)生變形，支架起到約束圍巖變形的作用，這就使得圍巖和支架之間產(chǎn)生相互作 用力，支架對(duì)圍巖的約束力就是圍巖作用于支架上的荷載。支架 所受荷載后本身也要變形，這個(gè)變形應(yīng)該是與圍巖的變形相協(xié)調(diào) 的，也就是說(shuō)當(dāng)支架與圍巖接觸后，兩者的變形應(yīng)該相等。圍巖與支架的相互關(guān)系作用可以用圖4-1來(lái)表示。

1.圍巖變形與支架對(duì)圍巖約束力的關(guān)系-圍巖特性曲線顯然，地下管廊托臂支架對(duì)圍巖的約束力越大，則圍巖變形越小，反之，支架對(duì)圍巖的約束力越小，則圍巖的變形找越大。例如，當(dāng)圍巖為理想的彈塑性體的圓形卷道，列圍巖的變彤與支架約束力的關(guān)系。

這一階段支護(hù)對(duì)圍巖的約束力稱為變形地壓。但是，對(duì)于一 些管廊的圍巖不及時(shí)和密貼護(hù)或者支護(hù)力太小，圍巖的變形 就可能超過(guò)其變形極限而產(chǎn)生松動(dòng)冒落，這時(shí)要保證管廊的穩(wěn)定，管廊支架必需有足夠的強(qiáng)度以支撐松動(dòng)圍巖的重量。這時(shí)圍巖作用于支架上的壓力稱為散體地壓，在這一階段中，如果圍巖的變 形越大（圍巖內(nèi)部的變形），則支護(hù)必需承擔(dān)的散體地壓就越大。 圍巖的變形與支架的約束力關(guān)系稱為圍巖的特性曲線，如圖4-2所示。