地下洞室稳定.pptxVIP

第1页/共84页黄河小浪底泄洪工程进水口洞群全貌第2页/共84页三峡工程左坝段厂房第3页/共84页§5.1 地下洞室位置选择的工程地质评价 (※)工程目的；区域稳定与山体稳定（无大断裂、烈度小于8度）；地形、地层岩性、地质构造、地下水、地应力等工程地质条件。第4页/共84页一、地形条件清华书第5页/共84页第6页/共84页花岗, 闪长, 辉长, 辉绿, 玢岩,安山,玄武,流纹二、地层岩性条件直接影响地下洞室的稳定性；分析沿线地层分布和各类岩石的工程性质，尽量使线路通过强度高的岩石地段；如岩浆岩（?）、变质岩(?)、沉积岩（石灰岩、胶结好的砂岩、砾岩），但进度减慢；弱岩石（?），易引起塌方、大变形，对稳定不利。片麻,石英,大理凝灰,片岩,千枚,泥岩,板岩,页岩,粘土岩第7页/共84页三、地质构造条件（1）褶皱|核部不宜，选两翼第8页/共84页洞轴线垂直岩层走向或大角度相交（2）岩层、结构面产状清华书第9页/共84页洞轴线平行岩层走向或小角度相交 岩层倾角10?且岩层较薄第10页/共84页 倾斜岩层（倾角30? ）第11页/共84页（3）断层洞室避开断层；垂直断层走向带；避免严重塌方甚至冒顶或涌水现象第12页/共84页四、地下水条件治塌先治水排水与防水宜选在地下水位以上的干燥岩体内或地下水量不大、无承压水的岩体内。第13页/共84页五、地应力条件地下洞室轴线平行于最大主应力方向或小角度相交，避免边墙产生严重变形或破坏；对圆形洞室，当应力比值系数λ=1时，围岩中压应力分布较均匀，不出现拉应力集中，围岩稳定较好；当λ1/3或λ3时，围岩内出现拉应力，压应力集中也较大，对围岩稳定不利。第14页/共84页例： λ＝1/4条件下，不同轴比m对应的顶底板和两帮中点处的σθ： 可见，椭圆形长轴与原岩最大主应力方向一致时，坑道周边不出现切向拉应力，应力分布较合理，等应力轴比时最好。第15页/共84页金川矿实例（华北水院书）第16页/共84页rR§5.2 地下洞室围岩应力的重分布一、围岩应力及分布特征（※）洞室开挖后，周围岩体失去原来的支撑，开始向洞内位移，引起洞周一定范围内岩体应力改变，重新调整形成新的应力，称为围岩应力。应力状态发生改变的这部分岩体，称围岩；相当于6倍洞半径。R = 6 r第17页/共84页τrθ= 0假定岩体是弹性介质，对圆形洞室，水平与垂直应力相同且均为σ时，围岩应力：第18页/共84页应力重分布范围3-6倍洞半径第19页/共84页二、围岩的松动圈与承载圈上述围岩应力分布规律是假定围岩发生弹性变形，以弹性力学理论推导径向、切向应力。实际上，当围岩应力超过围岩容许强度时，围岩将产生破坏（松动山压）或较大塑性变形（变形山压）。第20页/共84页此时若不加支护，松动岩块将坍落；变形会向深部发展，最终形成具有一定范围应力松弛区，称为塑性松动圈（ I ） 。在松动圈形成过程中，原来周边集中的高应力逐渐向深部转移，形成新的应力增高区，该区岩体被挤压紧密，称承载圈（ II ） 。再往外，岩体处于初始应力状态，弹性状态（ III ） 。第21页/共84页§5.3 围岩稳定的工程地质分析一、围岩稳定的概念（※）是指在一定时间内，在一定的地质力和工程力作用下岩体不产生破坏和失稳。第22页/共84页二、围岩稳定的评价（一）解析方法（1）围岩应力小于围岩的容许抗压强度和抗拉强度（均质岩体—节理裂隙化或完整岩体）;Fs一般取2第23页/共84页FT滑动力-是指岩块自重、静水压力、动水压力、地震力及地应力等在可能滑动面上产生的滑动分力。（2）围岩切割的可动块体，其可能滑动面上的抗滑稳定系数大于规范容许的K值（工程安全考虑一般取K≥2，结构面切割岩体）;第24页/共84页第25页/共84页（二）围岩分类法分类名称BQ分类工程岩体分级标准GB50218-94，国标95.7.1计算公式BQ=90+3Rc+250Kv[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)参数Rc－岩石单轴饱和极限抗压强度；Kv－岩体完整性指数（岩体速度指数）；K1－地下水影响修正系数；K2－主要软弱结构面产状影响修正系数；K3－初始应力状态影响修正系数。等级划分I BQ或[BQ]＞550II BQ或[BQ]=550～451III BQ或[BQ]=450～351IV BQ或[BQ]=350～251V BQ或[BQ]≤250第26页/共84页I类为稳定岩体，围岩可长期稳定；II类基本稳定围岩，不会产生塑性变形，局部会掉块；III类围岩稳定性差，围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护会产生塌方或变形破坏，完整的较软岩稳定性较好，可定为暂时稳定；IV类不稳定围岩，会发生规模较大的各种变形破坏；V类极不稳定围岩，变形破坏严重。第27页/共84页不稳定围岩采用的喷锚支护措施参见有关规