山岩压力

地下洞室开挖后由于围岩的变形、松动和破坏而作用在支护或衬砌上的压力，又称围岩压力。山岩压力有变形压力、松动压力、膨胀压力和岩爆时的冲击压力等之分。围岩变形压力是由于围岩变形产生的，大多发生于中等质量的岩石以及整体性良好的坚硬岩体中；围岩松动压力是由于围岩的松动与塌落引起的，大多发生于破碎与软弱的岩石中；围岩膨胀压力主要产生在围岩为膨胀岩的岩体中；在高地应力区的坚硬岩石中易发生岩爆，因骤然释放所储存的弹性能，可对支护产生强大的冲击压力。影响山岩压力的因素主要有：地质构造与围岩的岩体结构；洞室的跨度、埋深、形状和洞轴取向；支护衬砌结构的型式、刚度与设置时间以及开挖施工方法等。

对于完整而坚硬的围岩，一般可不计山岩压力。对于较完整的围岩，可通过弹塑性理论分析来计算变形压力，常用R.芬纳公式。对于较破碎的围岩，可用普罗托季亚科诺夫（M.M.Протодьяконов）的压力拱理论（普氏理论）或者K.太沙基公式计算山岩压力。

普氏理论假设围岩为松散体，洞室开挖后洞顶一部分岩石将塌落，在洞的上方形成一个拱形区域，该拱称压力拱或塌落拱。拱的形状近似为抛物线，其矢高与岩石强度及洞的跨度有关。计算山岩压力，只需计算塌落拱下的岩石重量。

R.芬纳分析了初始应力为各向等值时的深埋圆形洞室围岩的塑性平衡，导出变形压力公式

式中，p_i为围岩变形压力，MPa；c为岩石的黏聚力，MPa；φ为内摩擦角；p为洞室中心开挖前的初始应力，MPa；r₀为圆形洞室的半径，m；R为围岩内出现的塑性区半径，m。

适当允许塑性圈有一定发展，变形压力可以减小。适时采用刚度适宜的衬砌是减少变形压力的有效方法。对于复杂地质构造情况，可用赤平投影等作图方法分析围岩崩塌体或滑动体的高度及形状，计算其松动压力。现场实测山岩压力时，主要是采用钢弦压力盒量测衬砌周围的接触压力，以及采用支柱测力计来量测单体支护柱体承受的压力。