地下洞室围岩稳定性的工程地质研究ppt培训课件

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1、第3节、影响地下洞室围岩稳定性的地质因素第2节、洞室围岩的变形与破坏第1节、地下洞室开挖前后的应力特征第5节、水工隧洞围岩的承载力第4节、围岩压力第七章地下洞室围岩稳定性的工程地质研究第6节、地下洞室围岩工程地质分类第7节、改善地下洞室围岩稳定性的措施为各种目的修建在地层之内的通道或空洞。包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下铁道及地下停车场、地下储油库、地下导弹发射井、以及地下飞机库等。地下洞室大型古地下工程圆形洞室围岩重分布应力计算简图第1节、地下洞室开挖前后的应力特征洞室周边围岩应力弹性重分布计算公式为径向应力为切向应力为剪应力r为质点至洞轴线的距离r0为隧洞半径当天然应

2、力比λ=1时，洞室周边围岩应力弹性重分布计算公式4r05r06r07r08r02r03r0r0圆形洞室周边应力重分布开挖后围岩中出现塑性圈时的重分布应力围岩一旦松动，如不加支护，则会向深部发展，形成具有一定范围的应力松弛区，称为塑性松动圈。在松动圈形成过程中，原来周边集中的高应力逐渐向深处转移，形成新的应力增高区，该区岩体被挤压紧密，称为承载圈。此圈之外为初始应力区。洞室开挖后围岩的稳定性，取决于二次应力与围岩强度之间的关系。如果洞周边应力小于岩体的强度，围岩稳定。否则，周边岩石将产生破坏或较大的塑性变形。围岩这类变形破坏的发展进程当围岩应力已经超过岩体的极限强度时，围岩发生破坏。当围岩应力的

3、量级介于岩体的极限强度和长期强度之间时，围岩需经瞬时的弹性变形及较长时期蠕动变形的发展方能达到最终的破坏，通常可根据围岩变形历时曲线变化的特点而加以预报。当围岩应力的量级介于岩体的长时间强度及蠕变临界应力之间时，围岩除发生瞬时的弹性变形外，还要经过一段时间的蠕动变形才能达到最终的稳定。当围岩应力小于岩体的蠕变临界应力时，围岩将于瞬时的弹性变形后立即稳定下来。第2节、洞室围岩的变形与破坏围岩变形破坏的常见形式在坚硬完整的岩体中开挖地下洞室，围岩一般是稳定的。但是在高地应力地区，经常产生岩爆现象。岩爆是储存有很大弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放所形成的，它与岩石性质、地应力积聚水平及洞

4、室断面形状等因素有关。坚硬完整岩体的脆性破裂岩爆的产生需要具备两方面的条件高储能体的存在及其应力接近于岩体强度是产生岩爆的内在条件，而某些因素的触发效应则是岩爆产生的外因。岩爆产生的爆坑爆坑附近边墙下部破坏情况右侧拱顶位置塌方情况第二次岩爆塌方左侧拱架破坏情况锦屏二级水电站排水洞岩爆块体滑移是块状结构围岩常见的破坏形式。这类破坏常以结构面交切组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。分离块体的稳定性取决于块体的形状有无临空条件、结构面的光滑程度及是否夹泥等。块体滑移坚硬岩体中的块体滑移岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。平缓岩层，当岩层层次很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。在倾

5、斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。层状弯折和拱曲层状结构围岩变形破坏特征1-设计断面2-破坏区3-崩塌4-滑动5-弯曲、张裂及折断碎裂岩体的松动解脱碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。碎裂岩体松动解脱及顶拱破裂碎裂结构围岩塌方示意图松软岩体一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏的形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等

6、。水电站引水隧洞的塑性变形与塌方地下建筑位置的选择，除取决于工程目的要求外，需要考虑围岩的稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等因素的影响。理想的建洞山体应具备以下条件：1)建洞区地质构造简单，岩层厚、节理组数少，间距大，无影响整个山捧稳定的断裂带；2)岩体坚硬完整；3)地形完整，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。无岩溶或岩溶很不发育；4)地下水影响小；5)无有害气体和异常地热。第3节、影响地下地下洞室围岩稳定性的地质因素对地下洞室选址影响地质因素地形条件（geographicconditions）岩性条件（rockandsoilengineeringcharacter

7、s）地质构造条件（geologecalstructureconditions）褶皱(fold)断裂(fault)岩层产状（attitudeoflayer）地下水（水文地质hydrogeologicalconditions）地应力（naturalstress）隧洞进出口地段的边坡应下徒上缓，无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里以保证河—口坡的安全。在地形徒的高边坡开