地下洞室工程問題課件

第七章地下洞室工程問題7.1概述地下洞室泛指在地表以下巖土體中修建的各種形式和用途的建筑。地下洞室的斷面形狀：曲線形、折線形和組合型。圍巖的概念和圍巖穩(wěn)定性。7.2地下洞室位置的選擇地下洞室位置的選擇：進洞山體洞口位置洞軸線7.2.1進洞山體的選擇進洞山體的選擇主要考慮山體的高度、山形的完整性、巖土體的堅硬性與均勻性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特性等因素。7.2.3洞軸線位置的選擇1.地形2.地層與巖性條件3.地質(zhì)構(gòu)造條件4.水文地質(zhì)條件7.3地下洞室圍巖的變形與破壞7.3.1洞室圍巖的變形1.彈性與塑性變形導致圍巖變形的根本原因是地應力的存在。

2.結(jié)構(gòu)面變形3.圍巖流變變形固體介質(zhì)在長期靜荷載作用下，應力、應變隨時間延長而變化的性質(zhì)，稱為流變性。蠕變是在一定溫度和應力作用下的固體介質(zhì)隨時間而產(chǎn)生的緩慢、連續(xù)的變形；松弛是產(chǎn)生緩慢、連續(xù)的應力減小。4.變形分布規(guī)律（1）頂圍懸垂與崩塌（2）側(cè)圍突出與滑塌（3）底圍鼓脹與隆坡（4）圍巖縮徑及巖爆1）圍巖縮徑2）巖爆2.巖體破壞機理與漸進破壞（1）工程巖體的破壞，主要受巖體本身的特性、天然應力狀態(tài)、工程加荷與卸荷、地下水作用和時間因素的綜合影響。破壞方式：剪切破壞（重剪、剪斷和復合），拉斷破壞。（2）巖體破壞是一個漸進過程：初裂階段漸進破壞階段加速破壞階段巖體質(zhì)量指標：4個系數(shù)分別為：巖體完整系數(shù)、巖石質(zhì)量系數(shù)、巖石風化程度系數(shù)、巖石軟化系數(shù)。7.4.2巖石質(zhì)量指標分類以鉆孔獲取的大于10cm的巖心斷塊長度與巖心總進尺長度之比作為巖石質(zhì)量指標RQD。分為5類。7.4.3巖體地質(zhì)力學分類這種分類法的出發(fā)點是把巖體作為一種由多種多樣結(jié)構(gòu)面切割的多裂隙固體介質(zhì)。巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、性質(zhì)及其組合關(guān)系在很大程度上決定了巖體力學作用過程，形成不同的力學介質(zhì)類型。7.5地下洞室的圍巖壓力7.5.1圍巖壓力的概念由于圍巖的變形與破壞作用在支護或襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力，稱為“圍巖壓力”。圍巖壓力是設(shè)計支護襯砌的依據(jù)之一。其計算問題有待解決。7.5.2圍巖應力重分布由于洞室的開挖，使圍巖中應力、應變調(diào)整而引起原有天然應力大小、方向和性質(zhì)改變的過程和現(xiàn)象，稱為圍巖應力重分布。洞室斷面的形狀對圍巖應力分布有重要影響。7.5.3圍巖應力計算-普氏系數(shù)法

此法認為，洞室開挖后圍巖以部分砂體失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和兩側(cè)砂體處于新的平衡狀態(tài)而穩(wěn)定，塌落邊界呈拱形。這個拱便稱為“天然平衡拱”。普氏將此法推廣到巖體上，認為被許多裂隙切割的巖體也可以視為具有一定凝聚力的松散體，并認為堅固系數(shù)為巖石抗壓強度的1/100。7.6保護地下洞室圍巖穩(wěn)定性的措施保障圍巖穩(wěn)定性的途徑有二：一是保護圍巖原有穩(wěn)定性，使之不降低；二是提高巖體整體強度，使其穩(wěn)定性有所提高。前者主要是采用合理的施工和支護襯砌方案，后者主要是加固圍巖。7.6.1合理選擇施工方案隧洞的開挖方式基本上有兩種：一是全斷面開挖法；二是導洞開挖法。全斷面開挖法一般適用于圍巖很穩(wěn)定、無塌方掉石的地區(qū)；導洞開挖法適用于斷面較大，巖體又不太穩(wěn)定的地質(zhì)條件。1.導洞開挖法（1）上下導洞開挖、先拱后墻法（2）側(cè)導洞開挖，先墻后拱法（核心支撐法）（2）盾構(gòu)法與盾構(gòu)機盾構(gòu)法是用特制機器開挖隧洞的施工技術(shù)，主要用于第四系松軟地層掘進成洞。優(yōu)點：避開干擾，不影響地面建筑和環(huán)境，可充分利用地下空間。掘進、出渣、支護與襯砌融為一體。7.6.2支撐、襯砌隧洞的支