地下管廊托臂支架共同作用原理

管廊穩(wěn)定性問題實際上是支護結構在圍巖作用下能否滿足安 全性和可用性要求的問題。也就是支護結構能否滿足強度、剛度 和穩(wěn)定性要求。結構的力學計算有兩類基本條件的，較前類是結構的幾何尺寸與材料強度，是結構所受的荷載。管廊支護 結構的幾何尺寸和材料強度，與一般的工程結構沒有本質(zhì)的區(qū) 別。而支護結構所受的荷載則不同于一般工程結構所受的荷載。 一般工程結構所受的荷載是給定的，而管廊支護結構所受的荷載 與荷載性質(zhì)有關。因此，進行支架的力學計算，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， 一般都應及時地進行支護。地下管廊托臂支架架設后，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，這個變形應該是與圍巖的變形相協(xié)調(diào) 的，也就是說當支架與圍巖接觸后，兩者的變形應該相等。圍巖與支架的相互關系作用可以用圖4-1來表示。

1.圍巖變形與支架對圍巖約束力的關系-圍巖特性曲線顯然，地下管廊托臂支架對圍巖的約束力越大，則圍巖變形越小，反之，支架對圍巖的約束力越小，則圍巖的變形找越大。例如，當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系。

這一階段支護對圍巖的約束力稱為變形地壓。但是，對于一 些管廊的圍巖不及時和密貼護或者支護力太小，圍巖的變形 就可能超過其變形極限而產(chǎn)生松動冒落，這時要保證管廊的穩(wěn)定，管廊支架必需有足夠的強度以支撐松動圍巖的重量。這時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），則支護必需承擔的散體地壓就越大。 圍巖的變形與支架的約束力關系稱為圍巖的特性曲線，如圖4-2所示。