高地应力区地下工程灾害控制及对策ppt课件.ppt

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1、高地应力区地下工程灾害控制及对策内容纲目第一章围岩变形破坏的一般过程第二章脆性围岩的变形和破坏第三章隧道围岩岩爆及其预测第四章岩爆的防治对策第五章塑性围岩的变形与变坏(非高地应力)地下洞室开挖常能使围岩的性状发生很大变化，促使围岩性状发生变化的因素：1）卸荷回弹2）应力重分布3）还有水分的重分布。第一章围岩变形破坏的一般过程洞室开挖后，如果围岩岩体承受不了回弹应力或重分布的应力的作用，围岩即将发生塑性变形或破坏。（1）通常变形或破坏是从洞室周边，特别是那些最大压应力或拉应力集中的部位开始，而后逐步向围岩内部发展的。（2）其结果？通常可在洞室周围形成松动带或松动圈。（3）围岩内的应力状态也

2、将因松动圈内的应力被释放而重新调整：通常在围岩的表部形成应力降低区，而高应力集中区则向岩体内部转移，结果在围岩内形成一定应力分带。围岩变形破坏如何发生？围岩表部低应力区的形成往往又会促使岩体内部水分由高应力区向围岩的表部转移：（1）进一步恶化围岩的稳定条件；（2）使某些存在于围岩表部易于吸水膨胀的岩层发生强烈的膨胀变形，造成很大的山压。围岩内部水分如何作用？何谓脆性围岩？它包括各种块体状结构或层状结构的坚硬或半坚硬的脆性岩体。脆性围岩变形和破坏？主要是在回弹应力和重分布的应力作用下发生的，水分的重分布对其变形和破坏的影响较为微弱。脆性围岩变形和破坏除与由岩体初始应力状态及洞形所决定的围岩

3、的应力状态有关外，主要取决于围岩结构。破坏形式：弯折内鼓-P393-16-17、张裂塌落-P394-18、劈裂剥落-P394-19、剪切滑移（剪切碎裂）-P395-20a、碎裂松动-P396-21和岩爆-P397-22等6种形式。第二章脆性围岩的变形和破坏弯折内鼓是层状、特别是薄层状围岩变形破坏的主要形式。（1）卸荷回弹的结果；（2）应力集中使洞壁处的切向压应力超过薄层状岩层的抗弯折强度所造成的。轴向垂直于最大主应力方向的洞室，其稳定性远低于平行于最大主应力的。弯折内鼓如何发生？张裂塌落一般发生于厚层状或块体状岩体内的洞室顶拱。（1）当洞室顶拱产生拉应力集中，且其值超过围岩的抗拉强度时，

4、顶拱围岩就将发生张裂破坏，尤其是当那里发育有近垂直的构造裂隙时，即使产生的拉应力很小也可使岩体拉开产生垂直的张性裂缝。（2）被垂直裂缝切割的岩体在自重作用下变得很不稳定，特别是当有近水平方向的软弱结构面发育，岩体在垂直方向的抗拉强度较低时，往往造成顶拱的塌落。张裂塌落如何发生？都发生于压应力、特别是最大压应力集中的部位。（1）劈裂剥落：过大的切向压应力使围岩表部发生平行于洞室周边的破裂；（2）剪切滑移：多发生于厚层状或块体状结构的岩体中。随围岩应力条件的不同，可发生在边墙上，也可发生于顶拱。（3）碎裂松动：它是碎裂结构岩体变形、破坏的主要形式，洞体开挖后，如果围岩应力超过了围岩的屈服强度

5、，这类围岩就会因沿多组已有断裂结构面发生剪切错动而松动，并围绕洞体形成一定的碎裂松动带或松动圈。劈裂剥落、剪切滑移及碎裂松动如何发生？松动带的厚度会随时间的推移而逐步增大，因此为了防止这类围岩变形和破坏的过度发展，必须及时采取加固措施。碎裂松动如何预防？世界上最早的一次岩爆于1738年发生在英国的锡矿，至今已有两个多世纪的历史。现有南非、加拿大、德国、美国、捷克、印度、瑞典、日本、英国、匈牙利、前苏联、安哥拉、意地利、波兰、中国等20多个国家和地区都发生过岩爆。在我国，发生过的岩爆数以千计，据32个重点煤矿的不完全统计，自1949年到1985年，至少曾发生过1842起岩爆和煤爆。近30年

6、来，我国也有不少的地下工程中发生过岩爆，如贵州南盘江天生桥水电站、二滩水电站、渔子溪映秀湾水电站和龙门水库等都曾有过岩爆的发生。从世界范围来看，岩爆在各种地下工程中均可发生。第三章隧道围岩岩爆及其预测岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后，围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放，产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。岩爆是在高地应力岩体中开挖地下洞室时常发生的复杂的动力失稳现象，它是由于岩石中蓄积的弹性应变能突然释放而发生的、以急剧猛烈为特征的动力现象，是岩体的一种脆性破碎过程。岩爆是一种工程地质灾害，它直接威胁人员、设备安全，

7、影响工程进度，已成为世界性的地下工程难题之一。第一节何谓岩爆？发生岩爆的若干工程实例（1）围岩表部岩石突然破裂引起的岩爆；（2）矿柱或大范围围岩突然破坏引起的岩爆；（3）断层错动引起的岩爆。第二节岩爆的类型岩爆发生在高地应力区，尤其是高水平地应力区。岩爆的形成是应力调整的结果。在高地应力区的地下工程开挖中引起应力集中和应力释放，应力集中系数与洞室横断面几何形状有关，应力释放不会立即完成，有可能持续很长时间。岩爆的形成与岩体结构有关，