膨胀土地区地下工程破坏机理和防治

ID:6215208

大小:31.00 KB

页数:9页

时间:2018-01-07

膨胀土地区地下工程破坏机理和防治_第1页
膨胀土地区地下工程破坏机理和防治_第2页
膨胀土地区地下工程破坏机理和防治_第3页
膨胀土地区地下工程破坏机理和防治_第4页
膨胀土地区地下工程破坏机理和防治_第5页
资源描述:

《膨胀土地区地下工程破坏机理和防治》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库

1、膨胀土地区地下工程破坏机理和防治  摘要:由于膨胀岩的蠕变性和吸水膨胀性,建造在膨胀土地区的地下结构往往会由于岩体强度的降低而导致松动和塌落现象。本文解释了膨胀岩地下围岩的蠕变变形机理和膨胀变形机理,认为塑性区域的流动量由弹性区的蠕变决定,膨胀岩在各种水源条件下的吸水破坏过程。基于膨胀岩围岩破坏的特性,提出了相应的防止地下工程破坏的防治措施。关键词:膨胀岩;蠕变性;破坏机理;防治措施中图分类号:TU198文献标识码:A前言在膨胀土地层中开掘隧道、巷道或地下洞室,常常可以见到围岩因开掘而产生变形,或者因浸水而膨胀,或因风化而开

2、裂等现象。使设置在膨胀土围岩中的隧道或地下洞室的洞壁发生位移,导致围岩失稳,衬砌破坏。这些现象的发生,反映了膨胀土围岩性质的极端复杂性,同时也说明膨胀土与一般土质或完整岩石的围岩性质,有着根本的区别。不充分认识到这一点,要想在膨胀土围岩中正确地进行隧道或地下洞室设计与施工,实践证明是困难的。本文主要考虑了膨胀岩的蠕变变形机理和膨胀变形机理。一、膨胀土围岩的工程特性9膨胀土内富含蒙脱石为主的亲水矿物,隐蔽裂隙发育,裂隙面光滑,具有较强的吸水性,会遇水膨胀、失水收缩,表现出明显的胀缩性,且在干湿循环的条件下,膨胀土地基表面会出现

3、明显的贯穿性裂缝,土体的强度会随着干湿循环次数的加大而衰减。因此,膨胀土围岩的基本特性,总结起来主要有一下几点:1.超固结土体的应力特性由于膨胀土大多具有原始地层的超固结特性,使土体中储存有较高的初始应力,当隧道或地下洞室开挖后,引起围岩应力释放,强度降低,产生卸载膨胀。因此,膨胀土围岩常常具有明显的塑性蠕变特征,开挖后产生较大的塑性变形。2.多裂隙土体的结构-力学特性具有多裂隙和各种结构面的膨胀土体,被裂隙和结构面纵横切割,成为大小不等、形状各异的土块。膨胀土隧道围岩实际上即是土块由各种裂隙和结构面相互组合形成的集合体,即

4、膨胀土体。显然,这种土体的工程地质特性,尤其是结构-力学特征是相当复杂的,而且决定着膨胀土体中隧道围岩压力的基本性质。9膨胀土体的结构-力学特征,主要表现为具有明显的非均质性与不连续性,以及围岩强度与变形的各向异性和随时间的衰减性。由于膨胀土体在天然原始结构状态下具有高强度特性,隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑,一方面产生胀裂。同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛,形成若干应力集中区,位围岩强度急剧衰减。因此,隧道施工开挖过程中,常有初期围岩变形大,发展速度快,设防不及等现象。3.胀缩效应的力学特性膨胀土围岩因吸水而膨胀,失水而收缩

5、,土体干湿循环产生胀缩效应。一是使土体结构破坏,从块间联结变为裂隙结合,甚至成为散粒结构,强度完全丧失,导致围岩压力增大;二是造成围岩应力变化.无论膨胀压力或收缩应力、都将破坏围岩的稳定性,特别是膨胀产生的膨胀压力将对增大围岩压力起叠加作用。在天然湿度较大、土质较单一的同类膨胀土中,围岩作用于隧道衬砌上的压力一般发展较缓低而且压力的增加速度随胀缩变形的增大而增大。但是当围岩的天然湿度较小,且土体中含有软弱夹层或其他结构面时,浸水膨胀后,将很快形成很大的膨胀压力作用于衬砌,造成衬砌破坏。围岩产生胀缩变形的程度及其膨胀压力的大小

6、,主要取决于膨胀土类型与湿度变化条件,一般土的膨胀性愈强,变形愈大,膨胀压力也大。二、膨胀土围岩蠕变变形机理9膨胀岩的蠕变特性是指在恒定应力的条件下,变形随时间逐渐增长的现象。膨胀岩的蠕变受应力类型、应力水平、围压、循环加载、湿度、温度、含水率、岩石性质等因素的影响。根据作用在膨胀岩上的应力σ与膨胀岩的长期强度RL之间的相互关系,可以把蠕变分为两类:当σ≤RL时,为稳定蠕变;当σ>RL时,为不稳定蠕变。通常,地下工程开挖前,岩层中的岩石属于稳定蠕变体。当开挖后的瞬间,围岩中的应力需要重新分布,一般文献中都将围岩分为松动区、塑

7、性区和弹性区的各种组合。在膨胀岩的开挖中,认为在开挖的瞬间不会产生松动区,即认为松动区是蠕变区的产物。1.弹性围岩蠕变机理9根据蠕变准则,当围压中应力低于峰值强度低于长期强度RL时,围压中就会产生一个不稳定蠕变,通常,在开挖后瞬间蠕变范围不会超过3-5倍巷道半径。如不对这类围压进行支护,围岩表面点由于应力集中而首先产生蠕变变形,随后次一级应力的深度某点也产生蠕变,从而在周边围压处形成一个蠕变破坏区,通常这种蠕变破坏区的表现与一般的塑性区表现一致。随着时间的发展,只要应力满足蠕变条件,围压都会产生蠕变塑性流动,内部的变形不断地

8、发展将推动外部的塑性区不断地向巷道内变形,最终使塑性区因为变形过大而产生松动区,从而使抗剪强度值C,Ф开始降低,当下降到承载能力小于原弹性应力时,应力场开始重新分布。调整的结果使围岩内部应力增大,从而使内部的蠕变加快发展,从而使更多的点进入蠕变塑性区。这种发展的最终结果是导致松动区的完全塌

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
正文描述:

《膨胀土地区地下工程破坏机理和防治》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库

1、膨胀土地区地下工程破坏机理和防治  摘要:由于膨胀岩的蠕变性和吸水膨胀性,建造在膨胀土地区的地下结构往往会由于岩体强度的降低而导致松动和塌落现象。本文解释了膨胀岩地下围岩的蠕变变形机理和膨胀变形机理,认为塑性区域的流动量由弹性区的蠕变决定,膨胀岩在各种水源条件下的吸水破坏过程。基于膨胀岩围岩破坏的特性,提出了相应的防止地下工程破坏的防治措施。关键词:膨胀岩;蠕变性;破坏机理;防治措施中图分类号:TU198文献标识码:A前言在膨胀土地层中开掘隧道、巷道或地下洞室,常常可以见到围岩因开掘而产生变形,或者因浸水而膨胀,或因风化而开

2、裂等现象。使设置在膨胀土围岩中的隧道或地下洞室的洞壁发生位移,导致围岩失稳,衬砌破坏。这些现象的发生,反映了膨胀土围岩性质的极端复杂性,同时也说明膨胀土与一般土质或完整岩石的围岩性质,有着根本的区别。不充分认识到这一点,要想在膨胀土围岩中正确地进行隧道或地下洞室设计与施工,实践证明是困难的。本文主要考虑了膨胀岩的蠕变变形机理和膨胀变形机理。一、膨胀土围岩的工程特性9膨胀土内富含蒙脱石为主的亲水矿物,隐蔽裂隙发育,裂隙面光滑,具有较强的吸水性,会遇水膨胀、失水收缩,表现出明显的胀缩性,且在干湿循环的条件下,膨胀土地基表面会出现

3、明显的贯穿性裂缝,土体的强度会随着干湿循环次数的加大而衰减。因此,膨胀土围岩的基本特性,总结起来主要有一下几点:1.超固结土体的应力特性由于膨胀土大多具有原始地层的超固结特性,使土体中储存有较高的初始应力,当隧道或地下洞室开挖后,引起围岩应力释放,强度降低,产生卸载膨胀。因此,膨胀土围岩常常具有明显的塑性蠕变特征,开挖后产生较大的塑性变形。2.多裂隙土体的结构-力学特性具有多裂隙和各种结构面的膨胀土体,被裂隙和结构面纵横切割,成为大小不等、形状各异的土块。膨胀土隧道围岩实际上即是土块由各种裂隙和结构面相互组合形成的集合体,即

4、膨胀土体。显然,这种土体的工程地质特性,尤其是结构-力学特征是相当复杂的,而且决定着膨胀土体中隧道围岩压力的基本性质。9膨胀土体的结构-力学特征,主要表现为具有明显的非均质性与不连续性,以及围岩强度与变形的各向异性和随时间的衰减性。由于膨胀土体在天然原始结构状态下具有高强度特性,隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑,一方面产生胀裂。同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛,形成若干应力集中区,位围岩强度急剧衰减。因此,隧道施工开挖过程中,常有初期围岩变形大,发展速度快,设防不及等现象。3.胀缩效应的力学特性膨胀土围岩因吸水而膨胀,失水而收缩

5、,土体干湿循环产生胀缩效应。一是使土体结构破坏,从块间联结变为裂隙结合,甚至成为散粒结构,强度完全丧失,导致围岩压力增大;二是造成围岩应力变化.无论膨胀压力或收缩应力、都将破坏围岩的稳定性,特别是膨胀产生的膨胀压力将对增大围岩压力起叠加作用。在天然湿度较大、土质较单一的同类膨胀土中,围岩作用于隧道衬砌上的压力一般发展较缓低而且压力的增加速度随胀缩变形的增大而增大。但是当围岩的天然湿度较小,且土体中含有软弱夹层或其他结构面时,浸水膨胀后,将很快形成很大的膨胀压力作用于衬砌,造成衬砌破坏。围岩产生胀缩变形的程度及其膨胀压力的大小

6、,主要取决于膨胀土类型与湿度变化条件,一般土的膨胀性愈强,变形愈大,膨胀压力也大。二、膨胀土围岩蠕变变形机理9膨胀岩的蠕变特性是指在恒定应力的条件下,变形随时间逐渐增长的现象。膨胀岩的蠕变受应力类型、应力水平、围压、循环加载、湿度、温度、含水率、岩石性质等因素的影响。根据作用在膨胀岩上的应力σ与膨胀岩的长期强度RL之间的相互关系,可以把蠕变分为两类:当σ≤RL时,为稳定蠕变;当σ>RL时,为不稳定蠕变。通常,地下工程开挖前,岩层中的岩石属于稳定蠕变体。当开挖后的瞬间,围岩中的应力需要重新分布,一般文献中都将围岩分为松动区、塑

7、性区和弹性区的各种组合。在膨胀岩的开挖中,认为在开挖的瞬间不会产生松动区,即认为松动区是蠕变区的产物。1.弹性围岩蠕变机理9根据蠕变准则,当围压中应力低于峰值强度低于长期强度RL时,围压中就会产生一个不稳定蠕变,通常,在开挖后瞬间蠕变范围不会超过3-5倍巷道半径。如不对这类围压进行支护,围岩表面点由于应力集中而首先产生蠕变变形,随后次一级应力的深度某点也产生蠕变,从而在周边围压处形成一个蠕变破坏区,通常这种蠕变破坏区的表现与一般的塑性区表现一致。随着时间的发展,只要应力满足蠕变条件,围压都会产生蠕变塑性流动,内部的变形不断地

8、发展将推动外部的塑性区不断地向巷道内变形,最终使塑性区因为变形过大而产生松动区,从而使抗剪强度值C,Ф开始降低,当下降到承载能力小于原弹性应力时,应力场开始重新分布。调整的结果使围岩内部应力增大,从而使内部的蠕变加快发展,从而使更多的点进入蠕变塑性区。这种发展的最终结果是导致松动区的完全塌

显示全部收起
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。
关闭