太沙基理論

1、太沙基理論在太沙基理論中，假定巖體為散體，但是具有一定的內(nèi)聚力。這種理論適用于一般的土體壓力計算。由于巖體中總有一定的原生及次生各種結(jié)構(gòu)面，加之開挖硐室施工的影響，所以其圍巖不可能為完整而連續(xù)的整體，因此采用太沙基理論計算圍巖壓力（松動圍巖壓力）收效也較好。太沙基理論是從應力傳遞原理出發(fā)推導豎向圍巖壓力的。如圖1所示，支護結(jié)構(gòu)受到上覆地壓作用時，支護結(jié)構(gòu)發(fā)生撓曲變形，隨之引起地塊地移動。當圍巖的內(nèi)摩擦角為時，滑移面從隧道底面以的角度傾斜

2、，到硐頂后以適當?shù)那€AE和BI到達地表面。圖1淺埋隧道松弛地壓但實際上推算AE和BI曲線是不容易的，即使推算出來，以后的計算也變得很復雜，故近似地假定為AD、BC兩條垂直線。此時，設從地表面到拱頂?shù)幕瑒拥貕K的寬度為2a1，其值等于：（1）式中a——硐室半寬；H——開挖高度。假定硐室頂壁襯砌頂部AB兩端出現(xiàn)一直延伸到地表面的豎向破裂面AD及BC。在ABCD所圈出的散體中，切取厚度為dz的薄層單元為分析對象。該薄層單元受力情況如圖1所示，

3、共受以下五種力的作用：（1）單元體自重（2）（2）作用于單元體上表面的豎直向下的上覆巖體壓力（3）（3）作用于單元體下表面的豎直向上的下伏巖體托力（4）（4）作用于單元體側(cè)面的豎直向上的側(cè)向圍巖摩擦力（5）邊界條件：當z=0時，=p0(地表面荷載)。將該邊界條件代入式（13）得(14)將（14）代入式（13）得：（15）式中z——薄層單元體埋深。將z=H代入式（15）時，可以得到硐室頂部的豎向圍巖壓力q為：（16）設為相對埋深系數(shù)，代入

4、式（16）得：（17）式(17)對于深埋硐室及淺埋硐室均適用。將代人式（17），可以得到埋深很大的硐室頂部豎向圍巖壓力q為：（18）由式(18)可以看出，對于埋深很大的深埋硐室來說，地表面的荷載P0對硐室頂部豎向圍巖壓力q已不產(chǎn)生影響。太沙基根據(jù)實驗結(jié)果得出，k0=1.0～1.5。如果取k0=1.0，并以f代，由式（18）得：（19）這和普氏理論中的垂直應力計算公式完全一致。作用在側(cè)壁的圍巖壓力假設為一梯形，而梯形上、下部的圍巖壓力可按