圍岩抗力係數

定義

圍岩抗力係數是表征圍岩抵抗襯砌向圍岩方向變形能力的指標，定義為使洞壁圍岩產生一個單位徑向變形所需要的內水壓力。

如右圖所示，當洞壁受到內水壓力Pa作用後，洞壁圍岩向外產生的徑向位移為y，則

pa=k*y

式中：K為圍岩抗力係數(MPa/cm)，K值愈大，說明圍岩受內水壓力的能力愈大。

K值不是一個常數。它隨洞室尺寸而變化，洞室半徑越大，K值越小。這樣就會出現在同一岩體條件下，不同半徑試洞中求得的K值不同，這就給實際使用這一指標造成困難。因此，為了統一標準，在工程中常用單位抗力係數K0來表示圍岩抗力的大小。
單位抗力係數是指洞室半徑為100cm時的抗力係數值，即：

k0=k*R0/100

式中：R0為洞室半徑。

1）直接測定法

a）雙筒橡皮囊法是在岩體中挖一個直徑大於lm的圓形試坑，坑的深度應大於1.5倍的直徑。試坑周圍岩體要有足夠的厚度，一般應大於3倍的試坑直徑。在坑內安裝環形橡皮囊，如圖所示。用水泵對橡皮囊加壓使其擴張，並對坑壁岩體施壓，使坑壁岩體受壓而向四周變形。其變形值可用百分表(或測微計)測記。

若坑壁無混凝土襯砌，則K值為：K=Pa/y

若坑壁有混凝土襯砌，則K值為：K=Pa/y-b*Ec/R0^2

式中：

Pa 為作用於襯砌內壁上的水壓力(MPa)；

y為徑向位移(cm)；

b為襯砌的厚度；

Ec為襯砌的彈性模量(MPa)；

R0為試坑半徑。

2）圍岩抗力係數的確定

b）隧洞水壓法是隧洞水壓法是在已開挖的隧洞中，選擇代表性地段進行水壓試驗。將所選定試段的兩端堵死，在洞內安裝量測洞徑變化的測微計(百分表)，如圖所示。然後向洞內泵人高壓水，洞壁圍岩在水壓力的作用下發生徑向變形。測出徑向變形，即可按上述公式計算圍岩的K或K0。

c）徑向千斤頂法是利用扁千斤頂代替水泵作為加壓工具對岩體施加徑向壓力，並測得徑向變形。然後據測得徑向變形和相應的壓力按上述公式計算圍岩的K或K0。

（2）計算法：根據圍岩抗力係數和彈性模量E與泊松比之間的理論關係來求圍岩的K和或K0。

根據彈性理論，K、K0和E、µ有下列關係：

k=E/(1+µ)R0

而單位抗力係數K0為：

K0=E/((1+µ)100)

以上兩式僅適用於堅硬、完整、均質和各向同性的岩體