水工地质7( 地下建值宁的工程地质研究).pptVIP

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。 ;　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、地下水及地应力等因素的影响。 ;一、地形地貌条件　　;隧 洞 选 线 利 用 沟 谷 地 形 示 意 图 ;　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。;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 。;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。 ;断层对地下洞室选线的影响 ;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。 ;地下洞室轴线与褶皱的关系;　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。;五、地应力 ; 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 ;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：; 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： ;洞室开挖后，当 r=a时，有: ;r＞a时，显见r越大 ; 有最大值 ;（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构上的作用力。 可分为： 　　变形山压 　　松动山压 ;（2）普式平衡拱与普式山压;计算方法前提 ①围岩为水平岩层或散体结构岩体 ②洞室侧壁未发生滑坍 ;第七章 地下建筑的工程地质分析; 取平衡拱左半拱，该块岩体受力（同三铰拱）为： 铅直重力，右半拱水平推力T，拱角水平反力F，铅直反力V，依据静力平衡条件，对拱角A点取力矩，则有 ;当达到平衡时，必然有 F=T V= ×b1 ; 一般地，当F＞T时，拱围即可达到稳定，但为保证安全，设计时常取F=2T，即安全系数为2，时代入有:;即 ;* 普氏还认为：平衡拱是呈抛物线形式的，由此洞顶普氏山岩压力Q应为（面积×容重）。;2.弹性抗力 弹性抗力：指有压隧洞充水后，衬砌部分或整体（如压力隧洞衬砌的周边）发生向围岩方向变形时，在围岩中产生的抵抗力。 　　弹性抗力常用弹性抗力系数来表示,即： P　——岩石承受的压力（内水压力） 　　　 y　——洞壁的径向变形。 隧洞半径愈大，岩体的弹性抗力系数越小。工程上常采用隧洞半径为1m时的弹性抗力系数作为单位抗力系数.;3.外水压力 外水压力：作用在隧洞衬砌上的地下水静水压力。 其大小是由两方面因素所决定的： 　　①决定于隧洞围岩的水文地质条件，如地下水位的高低、岩石的透水性以及地下水的埋藏条件； 　　②决定于隧洞设计和施工情况，如排水设置、衬砌本身的透水性、衬砌与岩石的结合程度以及灌浆效果等。;?隧洞外水压力示意图;第三节? ?洞室施工的工程地质问题 ;2．侧围突出与滑塌： 多发生于陡立层状岩体中。这种岩层侧围滑塌后又会发生顶围坍落（天然应力δ引起），但不会形成坍落拱。 ;3．底围鼓胀与隆破：多见于塑性、弹塑性岩体中或裂隙发育，有适当结构面的围岩中，或因洞室埋深过大而引起。 ;4???围岩缩径与岩爆：前者指顶、