地下洞室岩体稳定性_工程地质读书报告讲稿.docxVIP

绪论随着科技和经济的不断发展，人类生存环境的改变，人们对建筑物的需求逐渐从地上转为地下。地下硐室按照其用途可以分为交通隧道、水工隧道、矿山巷道、地下厂房和仓库、地下铁道及军事工程等类型。地下硐室的开发对人类的生存和发展非常重要，他能够节省大量的土地和能源，建筑物本身具有良好的抗震性，并且防护和运行费用低。各种类型的洞室所产生的岩体力学问题及对岩体条件的要求各不相同，因而所采用的研究方法和内容也不尽相同。一、内容综述1.1名词解释岩体：是指在地质历史中形成的，由一种或多种岩石和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的地质环境（地应力、地下水、地温）中的地质体。由结构面和结构体组成。岩石：是没有包含显著软弱面的岩石材料，是组成岩体的最小单元。结构面：是指存在于岩体中的各种不同成因、不同特征的地质界面，如断层、节理、层理、软弱夹层及不整合面等。结构体：是指岩体被结构面切割后形成的岩石块体。1.2围岩应力岩体工程之所以与地上建筑不同，主要由于在岩体中存在着天然的原始地应力。天然地应力的状态与岩体的稳定性关系极大，它不仅仅是决定岩体稳定性的重要因素，而且直接影响各类岩体工程的设计和施工。并且在高地应力地区开挖，常常能在岩体中引起一系列与开挖卸荷回弹和应力释放相联系的变形和破坏现象，使工程岩体失稳。岩体中的天然地应力一般包括自重应力、构造应力、温度应力及流体应力等。在地壳表层常以前两种为主。地应力计算在地表近于水平的情况下，重力场在岩体内任一点上形成相当于上覆岩层重量的垂直应力即：根据弹性力学平衡方程与胡克定律可求得侧向水平应力：对于大多数坚硬岩体，v=0.2～0.3，故水平应力约等于垂直应力的三分之一左右。围岩应力的测量由于天然地应力是一个非可测的物理量，它只能通过测量应力变化而引起的诸如位移、应变或电阻、电感、波速等可测量物理量的方法。下表介绍了国内较常用的三种测量方法。表1围岩应力测量方法测量方法测量原理优缺点简介水压致裂法把高压水泵入道由栓塞隔开的试段中，当钻孔试段中的水压升高时，钻孔孔壁的环向压应力降低，并在某些点出现拉应力，当拉应力达到岩石抗拉强度时，就在孔壁形成拉裂隙。优点：设备简单，操作方便，测值直观，适应性强。缺点：主应力的方向不准确。扁千斤顶法将扁千斤顶塞入开挖的扁槽内，增大千斤顶的压力，当两个测量柱之间的距离恢复到扁槽开挖前的大小，记下此时压力。缺点：测量的是一种受开挖扰动的次生应力场，而非原岩应力场。钻孔套心应力解除法将一套专用装置将测量探头安装到同心孔小孔中心部位，然后延伸大孔，从而使小孔周围岩芯实现应力接触。优点：能够客观的反映岩体内部的应力。缺点：岩层的倾斜对应力的测量有一定影响。1.3地下硐室研究方法表2研究方法研究方法定义研究内容损伤研究是指一种材料或结晶结构中有着原始缺陷的存在，且这些缺陷随着时间的推移可能产生扩展和积累。建立岩体裂隙及其分布概率统计模型或概化模型，如用Monte-Car-lo法模拟裂隙分布；从实测与统计自来哦等计算节理岩体初始损伤张量；建立节理材料损伤本构关系，即损伤模型和损伤及其损伤扩展与演化方程；用有限元方法计算岩体强度、变形，以确定岩体稳定状态。断裂力学是研究含裂纹构件强度与寿命的一门固体力学的新分枝，结构损伤容限设计的理论基础。裂隙岩体的受力和变形；在给定载荷作用下岩体裂隙扩展的规律；寻求能反映材料抵抗裂纹扩展的测试和实验手段；用断裂力学对有裂隙岩体进行安全性评价。细观力学是指岩体结构晶体或分子团的尺度，用这样的尺度来研究裂纹端部损伤积累演化和扩展。用扫描电镜液色渗径摄像来研究裂纹端部损伤的积累和扩展。岩石块体理论是用静力学对关键块体进行静态分析，用分形几何对不稳定的岩石动态分析的一种有关岩石块体稳定状态的预报方法。概率关键块体模型；用有限元法与关键体相结合求关键块体稳定性；弹粘塑性与渗流耦合作用块体分析法；把分形几何引入块体理论，分析层状岩体的稳定性；随机块体理论把结构面c，值看成随机变量分析洞室围岩稳定性。软科学值自然科学、社会科学、数学、哲学的理论和方法应用到现代科学技术和生产上解决有关的问题。不确定分析法；系统分析法；综合智能分析。1.4围岩的变形与破坏导致围岩变形的根本原因是地应力的存在。地下室开挖前，岩（土）体处于自然平衡状态，内部储蓄着大量的弹性能，地下室开挖后，这种自然平衡状态被打破．弹性能释放，一定范围内的围岩发生弹性恢复变形。另一方面，由于围岩应力重新分布，各点的应力状态发生变化，导致围岩产生新的弹性变形。这种弹性变形是不均匀的，从而导致地下洞室周边位移的不均匀性。根据各类结构围岩各自的变形特征和破坏机理，可分为以下几种情况：表3围岩破坏类型岩类特点破坏方式整体状和块状岩体围岩具有很高的力学强度和抗变形能力，其主要结构面是节理，很少有断层，含少量的裂隙