Page 261 - 土木工程建筑施工设计及技术创新分析

第十三章 地下工程施工技术与创新

第十三章 地下工程施工技术与创新

第一节 地下工程的基础理论与方法

一、地下工程的基础理论

（一）岩土体力学理论
1. 应力应变关系
地下工程中，岩土体在开挖和工程荷载作用下会产生应力和应变。弹性理论

假定岩土体为线弹性材料，应力与应变呈线性关系，符合胡克定律，可用于初步
分析岩土体在小变形情况下的力学响应。然而，实际上岩土体多表现出非线性特
性，尤其是在塑性变形阶段。塑性理论则用于描述岩土体进入塑性状态后的力学
行为，如摩尔 - 库仑准则和德鲁克—普拉格准则等，这些准则通过定义屈服条件
a
来判断岩土体是否进入塑性变形，并分析其后续的应力应变关系。 例如，在隧
道开挖过程中，洞周岩土体的应力状态发生改变，当应力超过屈服准则时，岩土
体进入塑性区，产生塑性变形，此时需运用塑性理论来分析塑性区的范围和发展
过程。

2. 强度理论
岩土体的强度是地下工程设计和施工的重要参数。库仑强度理论认为，岩土
体的抗剪强度由摩擦力和黏聚力两部分组成，表达式为：τ=c+σtanφ。其中，τ 为
抗剪强度；c 为黏聚力；σ 为正应力；φ 为内摩擦角。该理论适用于大多数土体
和部分岩体。对于岩石，格里菲斯强度理论从能量观点出发，认为岩石内部存在

许多随机分布的微裂隙，当外力作用下微裂隙扩展、连通时，岩石发生破坏。在
地下洞室的稳定性分析中，依据强度理论计算洞周岩土体的抗剪强度，与实际应
力状态对比，可判断洞室是否稳定，进而确定是否需要采取支护措施。

a 延德明《谈施工技术与土木工程建筑管理的创新》，《现代物业》2022 年 29 期，第 124-126 页。

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