水工地质7地下建筑的工程地质分析

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1、第七章地下建筑的工程地质分析第七章地下建筑的工程地质分析地下洞室:是指建筑于地下岩土体中，具有一定断面形态和尺寸，并有较大延伸长度的地下建筑。而洞室周围的岩体简称为围岩。实际工作中，一般认为其是受到开挖影响，大体相当于洞室宽度或平均直径3倍距离范围内的岩土体。各类工程中的地下建筑物，一般包括：输水隧洞、导流隧洞、地下厂房、铁路隧洞、公路隧洞等。其中，各类地下洞室（隧洞）是主要的地下建筑类型。第七章地下建筑的工程地质分析地下建筑位置的选择，除取决于工程目的要求外，首先要考虑区域、山体稳定，其次为地形、岩性、地质构造、地下水及地应力

2、等因素的影响。第一节地下洞室选址的工程地质条件**区域稳定性及山体的稳定:一般要求，建洞地区应是区域地质构造稳定，无区域性大断裂通过，附近没有发震构造，地震基本烈度应小于8度。第七章地下建筑的工程地质分析一、地形地貌条件山体完整，洞室周围应有足够的山体厚度。隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌。洞口岩石直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里。洞口开挖在高边坡时，应不削坡或少削坡即进洞，必要时可做人工洞口先行进洞，以保证边坡的稳定性。隧洞进出口排水方便且不易受水流冲刷。第七章地下建筑的工程地质分析隧洞选线利用沟谷地形示意图第

3、七章地下建筑的工程地质分析坚硬岩石中开挖隧洞-------围岩稳定，日进尺快、造价便宜。软弱岩层、破碎岩层和松散岩层中掘进------顶板容易坍塌、侧壁和底板容易产生鼓胀变形，常需支护或衬砌后掘进，日进尺慢，造价高。尽量避开不良围岩，使洞室置于坚硬岩层中。二、岩性条件岩石性质是控制地下洞室围岩稳定的重要因素，也是决定工程工期和造价的主要条件之一。第七章地下建筑的工程地质分析软硬互层或含软弱夹层的岩体，稳定性差。层状岩体的层次愈多，单层厚度愈薄，稳定性愈差。尽量使洞室置于坚硬岩层和同一岩层中，若不能避免，则将顶围置于坚硬岩层中。第

4、七章地下建筑的工程地质分析地质构造条件对洞室围岩稳定有重要的影响。尽量使轴线与地区构造线的方向相垂直或成大角度相交。尽量避开大的断层破碎带或呈小角度相交。倾斜岩层地区，注意洞轴线与岩层产状的关系。三、地质构造条件1)对断裂构造:隧洞所遇断裂破碎带宽度愈大，走向与洞轴线交角愈小，在洞内出露面积也愈大，对围岩的稳定影响就愈大，特别是平行于洞轴线的断层更应尽量避开。第七章地下建筑的工程地质分析断层对地下洞室选线的影响第七章地下建筑的工程地质分析2)褶皱剧烈地区，断裂也发育，尤其褶皱核部岩层完整性最差。背斜核部，虽岩层破碎，然犹如石砌的

5、拱形结构，能将上覆岩层的荷重传递至两侧岩体中去，所以有利于洞顶的稳定。洞顶虽张裂隙发育，然岩块呈上宽下窄形，不易掉块。向斜核部岩层呈倒拱形，顶部被张裂隙切割的岩块上窄下宽易坍落。另-----向斜核部往往是承压水储存的场所，地下洞室开挖时地下水会突然涌人洞室。因此，在向斜核部不宜修建地下洞室。第七章地下建筑的工程地质分析地下洞室轴线与褶皱的关系第七章地下建筑的工程地质分析√√须做工作：调查分析地下水的埋藏条件、类型及泉水出露情况。水量方面：对易透水的岩层和构造，特别是喀斯特地区，应注意其分布规律和发育程度，并结合隧洞设计高程，分析

6、评价地下水涌水的可能性及涌水量。水质方面：资料分析，对PH＜5的酸性地下水，应分析水中侵蚀性CO2和硫酸盐侵蚀性对混凝土衬砌的影响。四、水文地质条件选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，地下水量不大、无高压含水层的岩体内。第七章地下建筑的工程地质分析五、地应力了解初始应力场的分布和变化规律，至关重要。初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。如果围岩内出现拉应力，压应力集中且较大，对围岩稳定不利。初始应力场的水平主应力值较大时，洞室轴线最好平行于最大水平主应力方向(与构造主线垂直，即与主压应力方向平行）布置，否则边墙将产生严

7、重的变形和破坏。第七章地下建筑的工程地质分析地下洞室在开挖前，山体内部的岩石处于天然应力（地应力）状态。地应力一般可分为：自重应力构造应力变异应力第二节洞室设计的工程地质问题一、地应力及其组成第七章地下建筑的工程地质分析二、围岩应力重分布的特征地下洞室开挖前，岩体内任意点上的应力都是平衡的。围岩内任意点都有：第七章地下建筑的工程地质分析以圆形洞室为例（右图），假定开挖前只存在压应力δ，无拉、剪力，则极坐标下围岩中任意一点有：m(θ,r)raθ轴向（径向）应力切向应力a——洞室半径r——围岩中某点的圆心距θ——极角第七章地下建筑的

8、工程地质分析洞室开挖后，当r=a时，有:第七章地下建筑的工程地质分析r＞a时，显见r越大越小，也越大，第七章地下建筑的工程地质分析有最大值所以，破坏总是先从洞壁开始。在处第七章地下建筑的工程地质分析（1）概念：山岩压力（简称山压）洞室上部岩体作用于洞室支撑衬砌结