第9章地下洞室围岩稳定性.ppt

1、第九章地下洞室围岩稳定性、洞室围岩应力重分布特征变形及洞室围岩破坏模式洞室围岩稳定性评价及洞室围岩失稳防治措施。地下洞室：建在地下岩土中，具有一定的横截面形状和尺寸，有一个延伸长度较大的中空通道或空腔。围岩：受洞室周围开挖影响的岩土体，大致相当于地下洞室横截面最大尺寸的35倍以内的岩体。围岩的范围与洞穴的大小有关。第一节为洞室围岩应力重分布特征。围岩应力再分布：由于洞室开挖和围岩应力应变的调整，原自然应力在大小、方向和性质上发生变化的过程和现象。切向应力r:径向应力r，r:剪切应力，r=a；r=0，=2 r=b；R=，=，第二节围岩变形破坏模式，一、围岩变形破坏的一般过程和特征，=1应力场1应

2、力消减区圆形隧道周围的应力分区；2.应力增加区；3自然应力区，2。脆性围岩的变形破坏模式，弯曲内鼓：层状和薄层结构围岩，脆性围岩：块状或层状结构的硬、半硬岩体，拉裂缝坍塌：厚层状或块状岩体中的溶洞拱。分裂剥落、剪切滑移和碎裂松动、分裂剥落：在厚层状或块状结构围岩中，剪切滑移：在厚层状或块状结构围岩中，碎裂松动：在断裂结构岩石中，岩爆岩爆：在地下洞室开挖过程中，围岩突然弹出或以爆炸形式抛出，并发出噼啪声。冲击地压破坏了靖西煤田门头沟矿的巷道和设备，破坏了广西龙林县天生桥二级水电站的隧洞，破坏了冲击地压的条件和机理，破坏了一定地质条件下围岩弹性应变能高度集中和突然释放的过程。3.塑性围岩的变形破坏

3、模式：软弱层状岩体(如页岩、泥岩、粘土岩等)。)和松散岩体，塑性挤压，膨胀内筒，重力坍塌：破碎松散岩体，塑性流动涌出，4。采空区、浅采空区、大面积、大尺寸围岩变形破坏引起的地表沉陷：塌陷第三节：洞室围岩稳定性评价。1.影响洞室围岩稳定性的因素，围岩岩性及岩体结构，塑性围岩：机械强度低，抗水性差，易变形破坏，岩性对围岩稳定性影响很大。脆性围岩：岩性对围岩稳定性影响不大，主要取决于岩体结构。土壤：强度低，易变形。结构面结合形成一个有利于坍塌或滑动的分离体，当其尺寸小于隧道跨度时，围岩容易失稳。岩体结构、地质结构、褶皱：隧道轴线褶皱轴有利且稳定，地下水：间隙水压、机械潜流、膨胀、崩解和溶解、围岩应力

4、状态，隧道轴线1:最有利且稳定，2。围岩压力问题，1。围压的基本概念，塑性变形区是由于开挖引起的应力再分布而形成的，在一定条件下，围岩是稳定的。为了确保洞室的稳定性，通常需要对其进行支撑和衬砌。这样，洞室的支护和衬砌将不可避免地受到围岩变形破坏的岩土压力。由于围岩变形和破坏而作用在支架或衬砌上的压力称为围岩压力。围压是设计支护或衬砌的基础之一，如变形围压、松散围压、膨胀围压和冲击围压。2.约束计算，松散的围压。约束压力由平衡拱理论(普拉茨fk法)确定，适用于松散岩土体和w砂质土fk=tg粘性土fk=tg c/岩石fk=r/100、b .通过地质分析(岩体结构分析)确定围压，(适用于硬岩体)，硬

5、岩体被结构面切割成许多结构的组合，因此在硬岩体中挖一个洞，在围岩不稳定后，根据由结构面界定的滑塌分离体的重量确定围岩压力。圆柱形分离体的围压、角分离体的围压、塑性围压和膨胀围压、膨胀围压：当超固结粘土和硬石膏作为围岩时，岩土的变形会膨胀，这种塑性围压称为膨胀围压。塑性围压：塑性岩石如粘土岩、页岩、千枚岩和凝灰岩在减压下从洞穴外围向空间方向变形和挤压。它产生的围压随着变形的增加而增加，称为塑性围压。当地下水位以下的饱和细砂、粉土和断层破碎带暴露在流动围压为：的洞室中时，由于开挖空间的形成，按静水压力分布的原始应力状态被破坏，这些岩土将随水流入洞室。如果加衬，这种围压称为流动围压。第四部分是洞室围岩失稳的防治措施。第一，合理施工，原则：尽早开挖小断面导洞。开挖后及时衬砌。分段开挖、分段衬砌、逐渐扩大断面的导洞全开挖(开挖时衬砌)、连续衬砌全断面开