6章3節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型

第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,隧道掌子面,隧道掌子面開挖,隧道掌子面開挖,隧道盾構(gòu)施工,隧道盾構(gòu)施工,隧道錨噴支護(hù),隧道襯砌施工,建好的地下廠房（二灘電站）,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,一.圍巖應(yīng)力引起的變形與破壞1.圍巖：工程開挖后，應(yīng)力變化范圍內(nèi)的巖體。2.二次應(yīng)力：工程開挖后，巖體中一定范圍內(nèi)原始應(yīng)力發(fā)生變化，其改變后重新分布的應(yīng)力叫二次應(yīng)力。又叫重分布應(yīng)力或圍巖應(yīng)力。(一)圍巖應(yīng)力變化規(guī)律1.圓形洞室：,r,r,二次應(yīng)力在圍巖中形成的塑性圈,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,2.直墻圓拱型洞室：,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,（二）圍巖應(yīng)力引起的變形和破壞類型1.張裂塌落：拱頂張應(yīng)力超過(guò)巖石抗拉強(qiáng)度，引起巖石破裂，導(dǎo)至洞頂塌落的現(xiàn)象。2.劈裂剝落：切向應(yīng)力導(dǎo)至洞室周邊巖石形成平行洞壁的密集破裂，并產(chǎn)生剝落的現(xiàn)象。,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,3.碎裂松動(dòng)：碎裂狀巖體開挖后，巖塊沿結(jié)構(gòu)面滑移并形成松動(dòng)圈的現(xiàn)象。4.彎折內(nèi)鼓：徑向應(yīng)力擠壓薄層圍巖，使之向洞內(nèi)彎折內(nèi)鼓，甚至坍倒的現(xiàn)象。,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,5.巖爆：在高應(yīng)力地區(qū)，洞室開挖后，圍巖因彈性應(yīng)變能突然釋放而發(fā)生的巖石彈射或拋出的現(xiàn)象。巖爆特點(diǎn)：,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,注：fr巖石單軸抗壓強(qiáng)度：1-地應(yīng)力的最大主應(yīng)力。,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,6.塑性擠出：軟弱巖體在洞室開挖后，當(dāng)圍巖應(yīng)力超過(guò)其屈服強(qiáng)度時(shí)，向洞內(nèi)產(chǎn)生的塑性擠出的現(xiàn)象。7.膨脹內(nèi)鼓：在膨脹巖地區(qū)，洞室開挖后水分向松動(dòng)圈集中，導(dǎo)致巖石吸水膨脹，并向洞內(nèi)鼓出的現(xiàn)象。,隧道變型破壞,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,二.圍巖構(gòu)造控制的變形與破壞指圍巖當(dāng)結(jié)構(gòu)面上剪應(yīng)力超過(guò)抗剪強(qiáng)度而產(chǎn)生的沿結(jié)構(gòu)面剪切滑移。,v,v,v,H,H,H,第二節(jié)洞室圍巖變形及破壞的基本類型,三.松散圍巖的變形與破壞：1.重力坍塌：固結(jié)程度差的散體結(jié)構(gòu)圍巖，開挖后在重力作用下自由坍落。塑流涌出：當(dāng)開挖飽水?dāng)鄬悠扑閹r(shí)，松散物質(zhì)常形成碎屑流涌出。,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,一.突水突泥：突水突泥是指隧道開挖過(guò)程中，突然產(chǎn)生大量的水或泥涌入隧道的現(xiàn)象。地下洞室中，地下水影響可歸納為以下幾個(gè)方面：1以靜水壓力的形式作用于同室襯砌。2使巖石和結(jié)構(gòu)面軟化，使其強(qiáng)度降低。3促使圍巖中的軟弱夾層泥化，減少層間阻力，造成巖體易于滑動(dòng)。4石膏、巖鹽及某些以蒙脫石為主的粘土巖類，在地下水的作用下將易發(fā)生劇烈的溶解或膨脹。隨著膨脹的產(chǎn)生，將會(huì)出現(xiàn)附加的山巖壓力。5含水層由于大量地下水的流出，在動(dòng)水壓力作用下，將出現(xiàn)流砂及滲透變形。6如地下水的化學(xué)成分中含有害化合物(硫酸、侵蝕性二氧化碳、硫化氫、亞硫酸)時(shí)。對(duì)襯砌將產(chǎn)生侵蝕作用。7最為不利的影響是發(fā)生突然的大量突水突泥。這種突然突水突泥常造成停工和人身傷亡事故。,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,造成地下洞室大量突水的條件是：洞室通過(guò)溶洞發(fā)育的石灰?guī)r地段，尤其是遇到蓄水洞穴或地下暗河系統(tǒng)時(shí)，可能有大量的突水，其突水量可達(dá)幾百至幾千噸/小時(shí)。洞室通過(guò)厚層的含水砂礫石層，突水量可達(dá)幾百噸/小時(shí)。遇到富水的斷層破碎帶，特別是它又與地表水連通時(shí)，也會(huì)發(fā)生大量的突水，突水量一般也在幾十至幾百噸/小時(shí)。洞室通過(guò)節(jié)理發(fā)育的背斜、向斜軸部，當(dāng)其富水時(shí)。從已有資料來(lái)看，造成突水的多是有豐富的地表水，沿著溶洞、暗河或斷層破碎帶以及節(jié)理發(fā)育的背斜、向斜軸部等良好通道進(jìn)入地下洞室通過(guò)部位，形成局部富水區(qū)，當(dāng)洞室開挖時(shí)便突然產(chǎn)生大量突水。,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,涌水量預(yù)測(cè)方法：,（1）相似比擬法：由實(shí)測(cè)導(dǎo)坑涌水量推算：,由于開挖地段涌水量推算：,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,（2）水均衡法：（3）地下水動(dòng)力學(xué)法：潛水含水層中的完整型隧道：承壓水含水層中的完整型隧道：,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,（二）腐蝕：1.腐蝕類型：,第三節(jié)地下洞室特殊地質(zhì)問(wèn)題,2.腐蝕嚴(yán)重程度：3.腐蝕易發(fā)生地區(qū)：,第三節(jié)地下洞室特殊地