地下工程地质问题ppt课件

地应力
• 也称天然应力、原岩应力、初始应力、一次 应力，是指存在于地壳岩体中的应力。由于工 程开挖，使一定范围内岩体中的应力受到扰动 而重新分布，则称为二次应力或扰动应力，在 地下工程中称围岩应力。
• 地应力包括岩体自重应力、地质构Baidu Nhomakorabea应力、 地温应力、地下水压力以及结晶作用、变质作 用、沉积作用、固结脱水作用等引起的应力。
四川交通职业技术学院道桥系
第 七 章 地 下 工 程 地 质 问 题
主要内容
• 第一节 地应力及洞室围岩的变形与破坏 • 第二节 围岩的工程地质分类及其应用 • 第三节 围岩稳定性计算 • 第四节 地下洞室围岩稳定性的分析方法 • 第五节 地下工程地质问题 • 第六节 保障地下洞室围岩稳定性的处理
• 根据现有分类所采用的原则，大体上可归并成三 个分类系统：
• 1.按围岩的强度或岩体主要力学性质属性分类。
• 2.以围岩稳定性为基础的综合分类。
• 3.按岩体质量等级的分类10 。
四、围岩稳定性计算
• 围岩稳定性计算是根据不同的岩体结构， 不同的力学属性，简化成不同的力学模型， 应用相应的力学方法，研究围岩的变形破
5
二、洞室围岩的变形及破坏基本类型
• 洞室开挖后，地下形成了自由空间，原来 处于挤压状态的围岩，由于解除束缚而向 洞室空间松胀变形；这种变形大小超过了 围岩所能承受的能力，便发生破坏，从母 岩中分离、脱落，导致坍塌、滑动、隆破 和岩爆等。
• 洞室围岩的变形与破坏程度，一方面取 决于地下天然应力、重分布应力及附加应 力；另一方面与岩土体的结构及其工程地 质性质密切相关。 6
坏过程，对围岩稳定性进行定量计算评价 的方法，其重点是计算围岩压力。
• 围岩压力是指围岩作用在支护（衬砌）
上的压力，是确定衬砌设计荷载大小的依
据，围岩压力也称山岩压力或地压。围岩
有松动压力、变形压力、冲击压力和膨胀
压力四种。
11
五、地下工程地质问题
• 地下工程修建在各种不同地质条件的岩 体内，所遇到的工程地质问题比较复杂。 从现有的工程实践来看，地下建筑工程的 工程地质问题主要是围绕着岩体稳定而出 现的，一般说来，地下工程所要解决的主 要工程地质问题有如下几方面：
13
• ①洞室四周岩体的围岩压力的评价(即岩体本身对衬砌 支护的压力评价)；
• ②岩体内地下水压力的评价(即地下水对衬砌支护的压 力)；
• ③提出保护围岩稳定性和提高稳定性的加固措施； • ④在需要时，进行岩体弹性抗力的评价(弹性抗力即在
衬砌对围岩有作用力时，围岩变形所表现出来的抵抗 力。此项评价对于洞室有内压力时较为有用，而对地 下工厂则一般意义不大)。由于地下工程的重要性和各 种自然地质现象的复杂多变，要想详细地弄清楚上述 各种不同的工程地质问题，在进行洞室工程勘测时，
3
地下洞室
在岩（土）体内，为各种目的经人工开凿形 成的地下工程构筑物称为地下洞室。
• 研究地下洞室围岩稳定性的实质，是研究岩 体在开凿洞室后，力学变化机理和岩体中应力 分布状况。一般情况下，在查明岩体结构特征 和地应力条件的基础上，根据岩体的强度和变 形特点就可以判别围岩的稳定性。目前用于研 究围岩稳定性的方法有：数学力学计算方法， 围岩的变形和破坏机制分析方法，围岩地质结 构分析和围岩稳定性分类方法，模拟试验方法 等。本章的主要内容有：以岩体结构及地应力 理论为基础；系统的分析岩体变形与破坏机制 和基本类型；介绍围岩的工程分类及其应用。 此外还要讨论围岩稳定4 性的评价方法。
• 1.确定影响岩体特征最重要的参数。 • 2.根据岩体的明显特征，将其相同的分成一组。 • 3.明确每一个岩体组的特征及其分类基础。 • 4.进行一个工程的岩体特征分析，并与其他工
程对比分析。 • 5.取得为工程设计的定量资料和准则。 • 6.建立工程师与地质师9 之间的相互关系。
围岩分类系统
• 目前，国内外比较有系统的围岩分类至少有百十 余种。但是，其中堪称完善且能为众人所接受的 分类是不多的。一个好的分类应当具备下述基本 要求：类别明确，特征突出，符合实际，简单易 行，并且应能经的起工程实践的检验。
均匀的，从而导致地下洞室周边位移的不
均匀性。
7
（二）围岩的破坏
• 1、脆性破坏 • 2、块体滑动与塌落 • 3、层状岩体的弯曲折断 • 4、碎裂岩体的松动解脱 • 5、塑性变形和膨胀 • 6、松散围岩的变形与破坏 • 7、特殊地质问题
8
三、围岩的工程地质分类及其应用
• 分类科学也称为分类学，是研究分类理论的内 涵，包括基础、原理、过程及规则，岩体分类的 目的是为了系统的认识岩体的工程特性及其产生 变形和破坏的一般规律，以便有效地利用和改造 岩体，为工程设计和施工提供依据。岩体的分类 目的包括：
12
• （1）在选择地下建筑工程位置时，判定拟建工 程的区域稳定性和山体岩体的稳定性(包括洞口 边坡稳定和洞身岩体的稳定)。这时一般多从拟 建洞室山体的地形、地貌、地层岩性、地质构 造、水文地质条件及其它影响建设洞室的不良 地质现象等方面来判定岩体的稳定性。
• （2）在己选定的工程位置上判定地下建筑工程 所在岩体的稳定性。这个阶段除进行—般的岩 体稳定评价以外，还要解决一些与土建设计有 关的岩体稳定方面的问题，这些问题有：
（一）围岩的变形
• 导致围岩变形的根本原因是地应力的存在。
地下洞室开挖前，岩（土）体处于自然平
衡状态，内部储蓄着大量的弹性能，地下
洞室开挖后，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
应坚持必要的程序，按勘测设计阶段，由浅入深 的做好勘测工作。
14
措施
2
教学基本要求
• 学习目标 • 1、知道围岩压力变形破坏的基本类型，围岩压
力的表现形式。 • 2、知道地下洞室围岩稳定与哪些因素有关，主
要的地下工程地质问题。 • 3、知道保障地下洞室围岩稳定性的处理方法。 • 【重点】主要的地下工程地质问题的分析及保
障地下洞室围岩稳定性的处理措施。 • 【难点】地下工程地质问题的分析。