地下硐室围岩稳定分析

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1、5.地下洞室围岩稳定性分析 ―――岩体力学作业之五一、名词释义1.围   岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。2.围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力。3.静水应力状态：在岩石力学中，地下深部岩体在自重作用下，岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态。4.形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变

2、性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中。5.松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。6.冲击围岩压力：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压力作用下，围岩产生内破坏，发生突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的一种动力现象。（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。7.膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、

3、地板隆起和两帮挤出，并在支护结构上形成形变压力的现象。8.应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。9.应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值，也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示。10.侧压系数：岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。11.围岩（弹性）抗力系数：当隧洞受到来自隧洞内部的压力P时，在内压力作用下，洞壁围岩必然向外产生一定的位移△α，则定义围岩的弹性抗力系数为K＝P／△α。此时K的物理意义为促使隧洞洞壁围岩产生单位径向位移所需的内水压力值。12.单位抗力系数：隧洞围岩的弹性抗力系数不仅与隧洞的地质条件有关，而且与隧

4、洞的半径有关，为了统一，在工程上规定洞径为200cm时隧洞围岩的抗力系数定义为单位抗力系数。二、填 空 题1.研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的          ，阐明围岩的           ，充分利用和发挥围岩的            ，使工程设计更加合理安全和经济。2.作用于洞室围岩支护上的压力按形成机理可以分成四种：             、             、                 1                和                。3.岩体变形的不均匀，导致围岩局部破裂的原因是岩体         分布的不均匀性和          

5、 不均匀性。4.岩石在三向压缩时，随着侧向应力σ3和主应力差值σ1－σ3的增加，          也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的             。5.隧洞根据其内部的受力情况可分为             和              两大类。6.对于无衬砌有压隧洞，洞内水压力P在围岩中所产生的径向和切向应力随隧洞半径r的增大而迅速降低，在       处该应力基本可以忽略不计。在有些有压隧洞中常见到新形成的、平行于洞轴线的放射状张裂隙，这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力，并超过了岩体的                   1           强度

6、所致。7.围岩在不产生破坏的条件下，当岩石性质由硬岩、中硬岩到软岩的变化过程中，对于同一种支护形式而言，围岩位移增长会越来越大，相应要求支护结构所承担的压力会越来越      ；对于同一岩石而言，随围岩的不断变化要求支护结构承担的压力会随位移增长而越来越      。三、选 择 题1.在均质岩体中开一巷道，已知岩石的内摩擦角φ＝300，内聚力C＝20MPa，若已知σ1＝200MPa，则能维持巷道稳定所需的σ3为　　　　　　。 （1）43.6MPa；   （2）45.6MPa；   （3）50MPa；   （4）51.5MPa。2.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时

7、间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由于       1        的结果。（1）围岩弹性变形；  （2）围岩塑性变形；（3）围岩弹塑性变形；  （4）围岩蠕变。3.围岩弹性抗力系数不仅与岩石性质有关，而且与隧洞的尺寸也有关系，隧洞的半径越大，则岩体的弹性抗力系数将       。（1）越小；   （2）越大；   （3）不一定增大；