地下洞室围岩稳定性的工程地质分析汇总.ppt

地下洞室围岩稳定性的工程地质分析 1）掌握地下洞室围岩稳定性的基本概念及研究意义； 2）掌握地下洞室开挖后围岩应力重分布特征； 3）掌握洞室围岩的变形破坏特征、类型及山岩压力问题； 4）掌握地下洞室围岩稳定性的分析与评价方法； 5）了解地下洞室围岩变形量测的方法及支护措施； 3.2 脆性围岩的变形破坏 脆性围岩包括各种块体状结构或层状结构的坚硬或半坚硬的脆性岩体。 这类围岩的变形和破坏，主要是在回弹应力和重分布的应力作用下发生的，水分的重分布对其变形和破坏的影响较为微弱。 脆性围岩变形破坏的形式和特点．除与由岩体初始应力状态及洞形所决定的围岩的应力状态有关外，主要取决于围岩结构，一般有弯折内鼓、张裂塌落、劈裂剥落、剪切滑移以及岩爆等不同类型. (1)弯折内鼓 层状、特别是薄层状围岩变形破坏的主要形式。 从力学机制来看，它的产生可能有两种情况：一是卸荷回弹的结果；二是应力集中使洞壁处的切向压应力超过薄层状岩层的抗弯折强度所造成的. 卸荷回弹所造成的变形破坏主要发生在初始应力较高的岩体内(或者洞室埋深较大,或者水平地应力较高),而且总是在与岩体内初始最大主应力垂直相交的洞壁上表现得最强烈.故当薄层状岩层与此洞壁平行或近于平行时,洞室开挖后.薄层状围岩就会在回弹应力的作用下发生回弹应力的作用下发生弯曲、折裂和折断,最终挤入洞内而坍倒. 10.4.2 围岩分类 （略） (2) 张裂塌落 张裂塌落通常发生于厚层状或块体状岩体内的洞室顶拱。当那里产生拉应力集中，且其值超过围岩的抗拉强度时，顶拱围岩就将发生张裂破坏，尤其是当那里发育有近垂直的构造裂隙时、即使产生的拉应力很小也可使岩体拉开产生垂直的张性裂缝。被垂直裂缝切割的岩体在自重作用下变得很不稳定，特别是当有近水平方向的软弱结构面发育，岩体在垂直方向的抗拉强度较低时，往往造成顶供的塌落。但是在N?0的情况下，顶拱坍塌引起的洞室宽高比的减小全使顶拱处的拉应力集中也随之而减小，甚至变为压应力。当项拱处的拉应力减小至小于岩体的抗拉强度时．顶拱因岩韶趋于稳定。 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 (3) 劈裂剥落、剪切滑移及碎裂松动 这两种破坏形式都发生于压应力、特别是最大压应力集中的部位。 a）劈裂剥落 过大的切向压应力使围岩表部发生平行于洞室周边的破裂。一些平行的破裂将图岩切割成厚度由儿厘米到几十厘米的薄板，它们往往沿壁面剥落。破裂的范围一般不超过洞室的半跨。当切向压应力大于劈裂岩板的抗弯强度时，这些劈裂板还可能按压弯、折断并造成塌方，转化为类似于弯折内鼓类型的破坏。劈裂剥落多发生于厚层状或块体状结构的岩体内，视围岩应力条件的不同，可发生于顶拱，也可发生于边墙之上，前者造成顶供的片状冒落，后者则造成通常所谓的片帮。 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 b） 剪切滑移 这种形式的破坏多发生于厚层状或块体状结构的岩体内。随围岩应力条件的不同，可发生在边墙上，也可发生于顶拱。 在水平应力大于垂直应力的应力场中(N＞1)，这类破坏多发生在顶拱压应力集中程度较高，且有斜向断裂发育的部位。由于切向应力σθ很大，而径向应力σr很小，故沿断层面作用的剪应力，比较高，而正应力却比较小，所以，沿断层面作用的剪应力往往会超过其抗剪强度，引起沿断层的剪切滑移。 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 c）碎裂松动 碎裂松动是碎裂结构岩体变形、破坏的主要形式，洞体开挖后，如果围岩应力超过了围岩的屈服强度，这类围岩就会因沿多组已有断裂结构面发生剪切错动而松驰，并围绕洞体形成一定的碎裂松动带或松动屈。这类松动带本身是不稳定的，特别是当有地下水的活动参与时，极易导致顶拱的坍塌和边墙的失稳。由于松动带的厚度会随时间的推移而逐步增大，因此为了防止这类围岩变形、破坏的过度发展，必须及时采取加固措施。 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 (4) 岩爆 a）有关岩爆的基本概念 在地下开挖或开采过程中突然地以爆炸的形式表现出来，这就是所谓的岩爆。 岩爆发生时，岩石或煤等突然从围岩中被抛出或弹出，抛出的岩体大小不等，大者可达几十吨，小者长仅几厘米。大型岩爆通常伴有剧烈的气浪和巨响．甚至还伴有周围岩体的振动。岩爆对于地下采掘或地下工程建筑常能造成很大的危害．大者能破坏支护、堵塞坑道，造成重大的伤亡事故。小者也能威胁工人的安全。 §10.3 地下洞室围岩的变形破坏 b）岩爆的类型和特点 (a)围岩表部岩石突然破裂引起的岩