第十三章地下洞室工程地质研究
围岩稳定性的工程地质研究复习资料
围岩稳定性的工程地质研究复习资料1、地下洞室：人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。
2、地下洞室围岩稳定性问题的特点（1）普遍存在：水电工程、交通工程、国防工程；（2）与地质环境的联系更密切：置于岩土体内，处于复杂的地应力、地下水、地温和有害气体环境；（3）埋深大：几十至几百米，甚至可达上千米；（4）规模大：往往构成复杂的、庞大的地下建筑群；（5）问题多：变形破坏形式多样；（6）合理利用岩体的问题更重要：围岩是主体；（7）运营条件复杂：内水压力、外水压力、山岩压力、长期强度、蠕变、松弛。
3、地下洞室围岩应力重分布机理在地应力作用下，岩体产生压缩变形→洞室开挖在岩体内形成自由面→洞壁围岩失去径向约束而向洞内产生收敛变形（单向回弹变形）→因围岩发生收敛变形，使洞径、周长减小，即围岩在发生径向回弹变形的同时，切向压缩变形加剧→围岩切向压应力增大。
所以，围岩应力重分布的实质是：围岩由三向受力状态→平面受力状态（洞壁）→将径向应力加到切向应力上（但不等），轴向应力变化不大。
4、影响应力重分布的因素（1）洞室断面形态：应力集中的程度、部位、范围因洞形而异；（2）初始地应力（组成、大小、方向，尤其是侧压力系数）；（3）岩性：坚硬程度、变形模量；（4）岩体结构：结构面产状有很大影响：主应力的大小、方向及最不利部位；（5）时间：洞壁应力集中到大于弹性极限（屈服应力）后，产生屈服现象，向围岩深部迁移→形成 3 个应力分布区：塑性松动区→弹性压密区→天然应力区应力降低区→应力升高区→天然应力区。
（6）砌刚度及支护时间。
（7）相邻硐室的存在：使围岩应力集中加剧。
5、当r=6a 时切向应力σθ和径向应力σ近似等于σθ，故可以把6a 作为围岩应力r重分布的最大影响范围。
（a 为隧洞半径，r 为质点到洞轴线的距离）当λ≠1时，不同断面形状的洞体，在两侧及角点处出现切应力集中，在洞顶及洞底出现拉应力。
一般说来，圆形洞的洞体应力条件比较好；椭圆形洞的洞体在长轴平行荷载方向时比较有利；对于边墙岩体的隧洞，直墙拱顶式洞体较梯形洞体的应力条件有利。
地下洞室工程地质注册土木工程师(水利水电)专业复习课件地质
地质力学分类法（RMR）
首先要根据地质条件对地下洞室进行分区或分段； 再分别计算RMR值。 RMR计算依据：5个基本参数，即岩石单轴抗压 强度、RQD、节理间距、节理状况和地下水状况； 1个修正参数，即主要节理走向。 分为5类：很好、好、一般、差和很差（百分制 20分一级） 分类表中给出了围岩的抗剪强度指标。 岩体变形模量经验公式
第七章
地下洞室工程地质—围岩分类
GB50287－99规定的围岩分类方法
岩石饱和抗压强度为80MPa，则 （80-60）/（A-20）=（100-60）/（30-20） 则A=25。
4、注意各赋分表下面的注解内容。
5、各赋分表及分类标准见P804~805。
中科院地质所围岩分类
以岩体结构为基础建立的分类标准。 岩体结构类型共分为4类12亚类； 从破坏机制、变形过程、分析方法、施工 方法、稳定性评价和支护等方面，分别区 分各类岩体的质量。 详见P807表7-4-7 目前已不常用。
局部稳定性差。围岩强 度不足，局部会产生塑 性变形，不支护可能产 65≥T＞45
＞4
＞2
不支护或局部锚杆 或喷薄层混凝土。 大跨度时，喷混凝 土、系统锚杆加钢 筋网。 喷混凝土、系统锚 杆加钢筋网。跨度 为20~25m时，并浇 筑混凝土衬砌。 喷混凝土、系统锚 杆加钢筋网，并浇 筑混凝土衬砌。
Ⅲ
Ⅳ
不稳定。围岩自稳时间 45≥T＞25 很短，规模较大的各种 变形和破坏都可能发生。 极不稳定。围岩不能自 稳，变形破坏严重。 T＜25
第七章
地下洞室工程地质—选线要求
1、地形——地形完整、山体稳定，无深切冲沟等， 无滑坡、塌方等不良地质现象。 2、岩性——地下洞室应尽量避开岩性条件差的围 岩，使洞身置于坚硬完整的岩体中。 3、地质构造——洞室应选在岩体结构完整、地质 构造简单的地段，尽量避开大的构造破碎带。洞室 轴线宜与构造线、岩层走向垂直或大角度相交。
工程地质课后练习答案
工程地质及水文地质（课后作业）第一章：地球的基础知识2.什么是矿物？什么是岩石？答：矿物是地壳中及地球内层的化学元素在各种地质作用下形成的具有一定形态、化学成分和物理性质的单质元素或化合物，它是构成地壳岩石的物质基础。
岩石是在各种不同地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
4.地质年代和地层年代如何划分？答：地质年代的单位是宙、代、纪、世、期；相对应的地层年代是宇、界、系、统、阶。
6.什么事侵入接触？什么是沉积接触？如何确定火成岩及变质岩的形成时代？答：侵入接触：第2章：岩石2.简述矿物和岩石的关系？答：矿物是岩石的重要组成部分，岩石是在不同的地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
矿物是构成地壳岩石的物质基础。
4.沉积岩是怎样形成的？它的组成物质和结构、构造特征有哪些？答：沉积岩是地表或近地表的岩石遭受风华破坏、搬运作用、沉积作用、及固结成岩这几个阶段形成的。
组成物质主要有：各种岩石碎屑、造岩矿物和溶解物质。
结构：碎屑结构、泥质结构、结晶状结构、生物结构。
构造特征：层理构造（水平层理、斜交层理、交错层理），层面构造（波痕、雨痕、泥痕、结核、化石）6.沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的重要特征有哪些？答：首先是形成的条件和因素不同，岩浆岩是岩浆活动的产物，变质岩是受地壳运动和岩浆活动等造成物理、化学条件变化导致原来岩石成分、结构等变化形成的岩石，而沉积岩是又沉积作用形成。
其次从结构上可以区分，沉积岩有明显的层理和层面构造，在沉积岩中能够找到古生物的印记。
8.简述岩石三大类的主要地质特征。
答：（1）火成岩：火成岩力学强度较高，可作为各种建筑物良好地基及天然建筑材料，但易风化，形成风化层带影响岩石工程性能。
（2）沉积岩：沉积岩按成分分为碎屑岩、黏土岩、化学岩及化学生物岩。
1.碎屑岩，工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。
2.黏土岩，抗压强度和抗剪强度低，亲水后易软化和泥化。
第十三章 地下工程施工
掘进机施工示意图
第四节 衬砌
• 1、地下洞室开挖后，为了防止围岩风化 和坍落，保证围岩稳定，往往要对洞壁 进行衬砌。 • 2、衬砌类型有现浇混凝土或钢筋混凝土 衬砌、混凝土预制块或条石安砌、预填 骨料压浆衬砌等。
• 一、隧洞衬砌的分段分块及浇筑顺序 • 1、水工隧洞较长，纵向需要分段进行浇筑， 当结构上设有永久伸缩缝时，可利用结构永久 缝分段；当结构永久缝间距离过大或无永久缝 时，可设施工缝分段，并作好施工缝的处理。 • 2、分段浇筑的顺序有：跳仓浇筑、分段流水 浇筑和分段留空档浇筑等三种方式。 • 3、衬砌施工在横断面上也采用分块浇筑。常 采用的浇筑顺序为，先底拱（底板）、后边拱 （边墙）和顶拱。
• （5）喷射混凝土的养护应在其终凝1~2h后进 行，养护时间不得小于7d。 • （6）冬季施工时，喷射混凝土作业区的气温 不得低于5℃；混凝土强度未达到设计强度的 50%时应注意采取保温防冻措施。 • （7）回弹物料的利用。采用干法喷射混凝土 时，应及时将洁净的尚未凝结的回弹物回收后， 掺入混合料重新搅拌，但掺量不宜超过15%， 且不宜用于顶拱。
二、锚杆支护
• 锚杆是锚固在岩体中的杆件，锚杆插入 岩体后，与围岩共同工作，提高了围岩 的自稳能力。工程中常用的锚杆，按锚 杆种类分,有钢筋锚杆和钢丝索锚索。按 锚杆的受力条件分，可分为不加预应力 锚杆和加预应力锚杆。按锚固方式可分 为集中锚固和全长锚固。
围岩楔形体锚杆支护
三、喷混凝土施工
• 1、喷混凝土是将水泥、砂、石等骨料，按一 定配合比拌和后，装入喷射机中，用压缩空气 将混合料压送到喷头处，与水混合后高速喷到 作业面上，快速凝固而成一种薄层支护结构。 • 2、喷射混凝土不但与围岩表面有一定的粘结 力，而且能充填围岩的缝隙，提高了围岩的整 体性和强度，增强了围岩抵抗位移和松动的能 力，同时还起到了封闭围岩，防止风化的作用， 是一种高效、早强、经济的轻型支护结构。
地下空洞研究报告范文
地下空洞研究报告范文一、引言地下空洞是地表下的空腔结构，包括天然洞穴、矿井、地下隧道等。
地下空洞的研究对于地质工程、矿山开发、地下交通等领域具有重要意义。
本报告旨在通过对地下空洞的研究，总结并分析其特征、形成机制以及对地表环境的影响，为相关工程提供参考依据。
二、地下空洞特征地下空洞具有如下的主要特征：1.结构特征：地下空洞形态复杂多样，可呈现规则形状，如球形、柱状，也可呈现不规则形状。
空洞内部多为连通空腔，分布着通道、洞穴等。
2.地质特征：地下空洞的地质构造与岩石条件密切相关。
岩石的溶蚀作用、风化作用、断裂和岩体破碎等都是地下空洞形成的主要原因。
3.承载特征：地下空洞的承载能力与其形成机制密切相关。
常见的承载机制包括岩体强度、连续性和岩层间的接触性。
4.地下水特征：地下水是地下空洞形成和发展的重要条件。
地下空洞往往伴随着地下水系统的存在，从而对地下水资源利用和保护等产生重要影响。
三、地下空洞形成机制地下空洞的形成主要与以下因素密切相关：1.岩溶作用：溶蚀作用是地下空洞形成的主要原因之一。
在溶岩地质环境中，水与溶解性岩层接触后，溶质与溶剂相互反应，导致岩石溶解并形成空洞。
2.风化作用：风化作用是地下空洞形成的重要因素之一。
岩石中的矿物质与水、氧气等环境因素作用下发生化学反应，导致岩石的物理和化学性质发生变化，进而形成空洞。
3.断裂和岩体破碎：地下断裂和岩体破碎是地下空洞形成的常见机制之一。
岩石受到地质构造力学和应力变化的作用，导致岩体产生破碎、开裂的现象，进而形成空洞。
四、地下空洞的应用与环境影响地下空洞在多个领域有着广泛的应用，例如：1.地质工程：地下空洞是地下工程中的重要地质因素之一。
对地质工程而言，了解地下空洞的分布、形状和稳定性对于选择合适的建设方案、设计抗震结构具有重要意义。
2.矿山开发：地下矿山开采需要对地下空洞进行探测和评估。
了解地下空洞对矿山稳定性的影响，可为矿山开发提供指导和风险评估。
第十三章帷幕灌浆讲解
第十三章基础处理钻孔、灌浆及排水孔施工方法说明书13.1 工程概况大坝坝体内沿两岸坡布置了一条基础廊道，从左岸▽764高程至坝底▽664高程再至右岸▽764高程贯通。
底层廊道向两岸水平延伸（延伸洞长左岸57m，右岸37m），▽725高程灌浆平洞（左右岸洞长均为90m）与基础廊道贯通。
顶层▽777高程设灌浆平洞（左岸洞长为116m、右岸洞长为70.5m）。
洞内设有回填及固结灌浆（见图投-16）。
帷幕灌浆:715高程以下设主、副双排帷幕，▽715高程以上设单排帷幕，最深孔为92m，平均孔深约75m；副帷幕孔深为相应主帷幕孔深的60%，基本孔距2m。
排水廊道设排水孔一排，孔深为相应主帷幕孔深的60%，基本孔距3m。
坝基固结灌浆范围线内均进行固结灌浆，梅花型布孔，孔距3m,孔深平均15m，最深25m。
工程量见表13.1.表13.1 工程量表13.2 临建设施根据施工工期的需要，2002年10月底开始临建设施的修建，布置情况见施工布置图，具体用料见表13.2。
表13.2 临建设施主要材料表(住房除外)材料名称数量单位材料名称数量单位备注配电箱 4 个水泥砖7500 块40×20×20扣件400 个轨道钢（11kg/m）350 对m石棉瓦80 照明线600 m 1.5m球阀50 个四榀线（铝芯）400 米50m木板70 铁管（1.5寸）400 米输水管电话线500 m 铁管（1寸）500 米输浆管配电盘10 套铁管（1.5寸）600 米制浆站13.2.1住房：由工程项目部统一布置。
13.2.2水、电系统664m、725m、777m三层廊道的用水用电从廊道口的水电线路上搭接，水管用1.5寸铁管，电路搭接用50m的铝芯四榀线。
其它部位施工的用水用电就近搭接。
水管架设靠廊道底板一侧，电路架设布置在边墙一侧。
考虑总用电量400KW。
13.2.3制浆系统大坝左、右坝肩777m高程处（具体位置现场察看）各修建一个制浆系统（40），能堆放50吨水泥。
工程地质学-第十三章 地下洞室的工程地质研究
隧洞还可 以跨流域引水， 采用穿山隧洞 可以加大水头 用以发电和灌 溉。如云南以 礼河可发电40 万KW。
落差达 1350m
图12-3 云南以礼河-金沙江引水发电示意图
一、地形地貌条件
隧洞选线注意 利用地形。在山区 开凿隧洞一般只有 进口和出口两个工 作面，施工时间长。 为此，应充分利用 沟谷地形，增加施 工面（多开施工导 洞或分段开挖）。
三、地质构造条件
隧洞选线最好的条件是出露面积大的块状岩体，如深成火成 岩岩基或岩株、厚层沉积岩等，注意其中的断裂带及风化带。
在褶皱构造地区，应注意洞轴线与岩层产状的关系。经验结 果，洞轴向与地质构造线交角要大于30°，接近垂直更好；而且 倾角越陡越好，这样开挖时可以形成自然拱圈，所承受的围岩压 力较大，对围岩（或洞壁）稳定有利。
一、山岩应力和弹性抗力及其确定方法
㈠ 山岩压力 介绍三种常用的方法：
⑴ 岩体结构法 是根据地质调查和勘探资料，搞清软弱结构面的发育及组合
关系，确定分离体的形状，利用极限平衡原理计算山岩压力。 隧洞施工中常见的三种分离体：柱状、楔形和锥形。
图12-9 柱状分离体示意图
一、山岩应力和弹性抗力及其确定方法
第二节 地下洞室位置选择 的工程地质评价
地下洞室选线或位置的确定是先决问题之一。 仅从工程地质条件来进行隧洞线路的选择，应该 注意以下几个方面。
一、地形地貌条件
在山区河 谷地带，河流 蜿蜒曲折，采 用隧洞引水比 渠道好。缩短 线路，增加水 头。
图12-2 北京永定河上下马岭水电站
一、地形地貌条件
① 输水线路短、裁弯取直；
② 利用围岩承受压力水头，利用地形落差增加发电量；
③ 维修、防护工作量小，与渠系工程相比；
岩土工程中的地下洞穴
岩土工程中的地下洞穴地下洞穴是岩土工程中的重要部分，它们承担着许多重要的功能。
本文将探讨地下洞穴在岩土工程中的作用以及相关的设计和施工要点。
一、地下洞穴的作用1. 贮存和供应水资源地下洞穴可以作为贮存和供应水资源的重要手段。
在岩土工程中，地下洞穴通常用于贮存雨水、地下水或蓄能水。
这些水资源可以被广泛应用于城市的供水系统、农田灌溉和工业用水等领域。
2. 发电和能源利用地下洞穴可以应用于发电和能源利用。
例如，水力发电站通常会利用地下洞穴作为蓄水库或水库，通过水流驱动发电机发电。
此外，地下洞穴还可以用于储存和输送天然气、石油和其他能源资源。
3. 测量和监测地下洞穴在测量和监测方面也发挥着重要作用。
科学家可以利用地下洞穴进行大气气象监测、地震监测、水文测量以及岩土工程中的相关测量和监测。
4. 旅游和娱乐一些巨大而壮观的地下洞穴被开发为旅游景点，吸引着游客。
游客可以欣赏到洞穴独特的地质形态和壮丽的景观，同时也能增加当地旅游产业的收入。
二、地下洞穴设计要点1. 地质勘探在地下洞穴的设计过程中，地质勘探是非常重要的一步。
通过对地质构造、岩土层和地下水情况的详细研究，可以确定最佳的地下洞穴位置和形状。
地质勘探还可以提供设计过程中所需的地质参数，以确保地下洞穴的稳定性和安全性。
2. 结构设计地下洞穴的结构设计需要考虑到岩土层的物理力学特性以及地下水的压力和流动情况。
根据地下洞穴的用途，设计师需要确定最佳的结构形式和设计参数，以增强地下洞穴的稳定性和承载力。
3. 施工方法地下洞穴的施工方法可以根据具体的地质条件和洞穴设计要求进行选择。
一般来说，常见的施工方法包括爆破法、掘进法和钻孔法。
在施工过程中，需要密切监测洞穴的变形、地下水位和地下水压力等参数，以确保施工的安全性和质量。
三、地下洞穴施工注意事项1. 安全措施在地下洞穴的施工过程中，安全是第一位的。
施工人员必须采取适当的安全措施，如佩戴安全帽和防护装备、设置警示牌和安全标识等。
地下洞室岩土工程勘察
地下洞室岩土工程勘察李守礼铁道第三勘察设计院地路处2003年12目录前言 02 1.1地下洞室的分类 03 1.2 岩土工程勘察 03 1．2．1勘察阶段的划分、目的和要求 03 1． 2。
2交通隧道选线（址）原则 05 1．2．3 交通隧道勘察工作流程图： 07 1.2.4 工程地质调查与测绘 08 1.2.5遥感图像地质解译 08 1.2.6 勘探与测试 09 1.2.7各勘察阶段需提供的资料 10 1．2．8围岩分类 12 1.2.9 围岩稳定性分析 18 参考文献： 20前言为了便于广大技术人员进行地下工程和地下洞室的工程地质勘察设计，特将铁路、公路、水电、地下铁道、港口、工业民用建筑等有关地下洞室的勘察、文件资料整理以及围岩分类和围岩稳定性分析归纳在本文中，以供勘察设计时参考。
地下洞室岩土工程勘察地下洞室系指为了某种目的，修建在地面以下及山体内部的各类建筑物。
具有隔热、恒温、密闭、防震、隐蔽、不占地面土地、不干扰城市基础设施等诸多优点。
1.1地下洞室的分类（见表1.1-1、表1.1-2）表1.1-1 按毛洞跨度分类表1.1-2 按用途分类岩压力、地下水等，又要考虑如何利用周围介质的有利条件，如：把围岩改造成洞室本身的支护结构等。
1.2 岩土工程勘察1.2.1勘察阶段的划分、目的和要求1．2．1．1勘察阶段的划分（见表1.2.1.1）表1.2.1.1 勘察阶段的划分1.2.1.2各勘察阶段的目的和要求（见表1.2.1.2）表1.2.1.2 各勘察阶段的目的和要求1．2．2．1 一般地区隧道位置的选择a.应选择地质构造简单、地层单一、岩性完整、工程地质条件较好的地段，在倾斜岩层中，以隧道轴线垂直岩层走向为宜。
b.应选择在山体稳定、山形较完整、山体无冲沟，山洼等次地形切割不大、无软弱夹层、岩层基本稳定的地段通过。
c.应选择地下水影响小、无有害气体、无有用矿产和不含放射性元素的地层通过。
1．2．2．2 不良地质地区隧道位置的选择a.隧道顺褶曲构造布置时，一般避开褶曲轴部破碎带，选择两侧翼部地质较好的一侧通过。
地下洞室岩土工程勘察
地下水影响修正系数K1
K1 地下水出水状态
BQ ＞450
潮湿或点滴状出水
0
淋雨状或涌流状出水，水压 ≤0.1MPa或单位出水量≤10L／ 0.1
min·m
淋雨状或涌流状出水，水压＞ 0.1MPa或单位出水量＞10L／ 0.2
min·m
表D.0.1－1
450～351 350～251 ≤250
0.1
0.2～0.3 0.4～0.6
1.强风化的坚硬岩； 2.弱风化～强风化的较坚硬岩； 3.弱风化的较软岩； 4.未风化的泥岩等
极 锤击声哑，无回弹，有较 软 深凹痕，手可捏碎； 岩 浸水后，可捏成团
1.全风化的各种岩石； 2.各种半成岩
岩石风化程度的划分 表3.2.2
名称 未风化 微风化 弱风化 强风化 全风化
风化特征
结构构造未变，岩质新鲜
坚硬岩，岩体较破碎，巨块(石)碎(石)状镶嵌结构； 较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚 层结构
坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构； 较坚硬岩，岩体较破碎～破碎，攘嵌碎裂结构； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整～ 较破碎，中薄层状结构
土体：(1)压密或成岩作用的黏性土及砂性土； (2)黄土(Q1、Q2)； (3)一般钙质、铁质胶结的碎石土，卵石土，大块石土 较软岩。岩体破碎； 软岩，岩体较破碎～破碎； 极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构
名称
定岩石性坚鉴硬定程度的定性划分
代表表性3.岩2.1石
锤击声清脆，有回弹，震
坚 手，难击碎；
硬 浸水后，大多无吸水反应
硬岩
质
岩
较 坚 硬 岩
锤击声较清脆，有轻微回 弹，稍震手，较难击碎； 浸水后，有轻微吸水反应
工程地质知识：地下洞室勘察的主要内容.doc
工程地质知识：地下洞室勘察的主要内容（1）查明引水隧洞洞线和地下测室的地形地貌条件和物理地质现象，以及过沟地段、傍山浅埋段和进出口边坡的稳定条件。
（2）查明洞室地段的岩性，重点查明松散、软弱、膨胀、易溶和喀斯特岩层的分布。
（3）查明岩层的产状，以及主要断层、破碎带和节理密集带的位置、产状、规模、性状及其组合关系。
（4）查明洞室地段的地下水位、水压、水温和水化学成分，特别要查明涌水量丰富的含水层、汇水构造、强透水带以及与地表溪沟连通的断层、破碎带、节理密集带和喀斯特通道，预测掘进时突然涌水的可能性，估算最大涌水量。
（5）可溶岩区应查明洞室地段喀斯特的发育规律，以及主要洞穴的发育层位、规模、充填情况和富水性。
（6）进行围岩工程地质分类。
（7）确定各类岩体的物理力学性质参数，评价洞室围岩和进出口边坡的稳定性，提出处理建议。
（8）大跨度（跨度大于20m）地下室尚应查明主要软弱结构面的分布和组合情况，并结合岩体应力评价洞顶、边墙和洞室交叉段岩体的稳定性，提出处理建议。
（9）查明压力管道地段上覆岩体厚度和岩体应力状态，高水头（水头大于300m）压力管道地段尚应调查上覆山体的稳定性、岩体的地质结构特征和高压渗透特性。
（10）查明深埋洞室（埋藏深度大于300m）岩体应力情况。
（11）调查深埋洞室的地温情况。
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一、地形地貌条件 二、地层延性条件 三、地质构造条件 四、地下水 五、地应力和岩爆
水电资源大多数位于高山峡谷地区,岸坡陡峭,河 谷狭窄,流量较大。受地形条件的制约,往往需要将 发电机群设置在地下洞室中,而地下洞室位置的选择 关系到地下工程的成败与否,一旦选择不当,工程代 价巨大。因此很有必要进行地下厂房方案的比较选 择。大跨度、高边墙的地下厂房系统必然会遇到复 杂的地质条件和大量的工程地质问题,其中最受关注 的是围岩稳定问题。
+ 洞室开挖之前，岩土体一般处于天然应力平衡状态， 称为原岩应力场或初始应力场；硐室开挖后破坏了 这种平衡。地下开挖以后，由于围岩质点应力、应 变调整而引起的天然应力大小、方向和性质改变的 作用称为应力重分布；经应力重分布作用后形成的 新的应力状态，称为重分布应力状态。
+ 通常将洞室周围发生应力重分布的这一部分岩体叫 做地下洞室围岩（简称围岩），狭义上，围岩常指 硐室周围受到开挖影响，大体相当于地下硐室宽度 或平均直径的3~5倍范围内的岩土体。
埋深大于20r0
洞室开挖后由于应力的重分布，将使洞室周围产生应力集中现 象。当周边应力小于岩体的强度极限(脆性岩石)或屈服极限(塑性 岩石)时，洞室围岩稳定。否则，周边岩石首先破坏或出现大的变 形，并向深部扩展到一定的范围形成松动圈。在松动圈形成的过 程中、原来洞室周边集中的高应力逐渐向松动圈外转移，形成新 的应力升高区。该区岩体被挤压紧密，宛如天然加固的岩体，故 称承载区。
式中： 应力
rrθ-0-------自自2-洞P洞水h室中平半心轴径算算起起σ的的θ径极向坐距标离中的角度 Ph、PPvh---分别表示垂直与水平正应力， 如Pv果=γ岩H 体的初始应σ力r 反由重力形成，则
Ph=λγH (H为洞室平均埋深)
στrrθ、--σ-剪θ--应-分力2别r0为径向4应r0力和切6向r0应力距；离 r0
+ 碎裂岩体是指断层、褶曲、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生 夹泥的岩体。这类围岩的变形破坏形式常表现为塌方和滑动 （图）。破坏规模和特征主要取决于岩体的破碎程度和含泥 多少。在夹泥少、以岩块刚性接触为主的碎裂围岩中，由于 变形时岩块互相镶嵌挤压，错动时将产生一定阻力，因而不 易大规模塌方。相反，当夹泥量很高时，由于岩块间失去刚 性接触，则易产生大规模塌方，如不及时支护，将愈演愈烈， 直至冒顶。
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发生松胀变形。这种变形超过 了围岩本身所能承受的能力、便发生破坏。脆性岩石的变形破 坏的方式包括张裂坍落、劈裂、剪切滑动、岩爆弯折内鼓等； 塑性岩石的变形破坏包括挤出、膨胀、涌流和坍塌等
围岩变形和破坏失稳的形式，除与岩体内的初始应力状态及 洞形有关外，主要取决于围岩的岩性和结构特征。
2、承载圈，可以承受上覆岩体的自重以及侧向地应力的 附加荷载，在设计支衬时，应当充分发挥围岩的自承能力， 既尽量利用围岩支衬代替人工支衬，这样就可以节省设计费 用和提高施工速度。
3、松动圈和承载圈不是固定不变的，而是随地质条件和 时间而变化；同时与施工方法和速度密切相关，其中关键是 确定松动圈。
在生产实践中。确定洞室围岩松动圈的范围是非得重要 的。因为松动圈一旦形成，围岩就会坍塌或向洞内产生大量 的塑性变形，要维持围岩稳定就要进行支撑或衬砌
应当指出，如果岩体非常软弱或处于朔性状态地，则洞空开 挖后，由于塑性松动圈的不断扩展，自然承载圈很难形成。在这 种情况下，岩体始终处于不稳定状态，开挖洞室十分困难。如果 岩体坚硬完整，则洞室围岩始终处于弹性状态，围岩稳定，不形 成松动圈。
塑性松动 圈
弹性承 载圈
原岩应力区
1、松动圈，可以确定山岩的压力的大小，并借以确定隧 洞支护或趁砌的设计要求。
(5)松散状岩体是指强烈构造破碎和强烈风化的岩体或新近堆积 的土体。这类围岩的力学属性表现为弹塑性、塑性或流变性。 其变形破坏形式以拱形冒落为主。当围岩结构均匀时，冒落 拱形状较为规则（图（a））。但当围岩结构不均匀或松软岩 体仅构成局部围岩时，则常表现为局部塌方、塑性挤入及滑 动等形式（图（b）、（c）、（d））。
+ 这类岩体破坏形式主要有：沿层面张裂、弯曲内鼓、 折断塌落等。
层状围岩变形破坏特征 （a）水平层状岩体；（b）倾斜层状岩体；（c）直立层状岩体 1—设计断面轮廓线；2—破坏区；3—崩塌；4—滑动；5—弯曲、张裂及折断
+ 这类结构围岩的变形破坏，主要表现为沿结 构面的滑移掉块。
坚硬块状岩体中的块体滑移图 1—层面；2—断裂；3—裂隙
1、完整结构岩体的变形破坏特征
2、层状结构岩体的变形破坏特征
3、块断结构岩体的变形破坏特征
4、碎裂结构岩体的变形破坏特征
5、散体结构岩体的变形破坏特征
+ 坚硬完整岩体的强度高、稳定性好,其变形和破坏可 根据弹性理论计算。该类岩体在高地应力区，洞室 开挖后可能产生岩爆现象。
+ 岩爆系指在地下开挖过程中，围岩突然以爆炸形式 表现出来的破坏现象。
+ 岩爆的产生需要具备两方面的条件：高储能体（高 强度、结构完整的脆性岩体）的存在，且其应力接 近于岩体强度是岩爆产生的内因；某附加荷载的触 发则是其产生的外因。附加荷载主要包括两个方面： 一是机械开挖、爆破以及围岩局部破裂所造成的弹 性振荡；一是开挖的迅速推进或累进性破坏所引起 的应力突然向某些部位的集中。
第一节 概 述 第二节 洞室围岩应力的重分及布变形与破坏特征
第三节 洞室位置选择的工程地质评价 第四节 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析 第五节 隧道施工的工程地质问题及提高围岩稳定性的措施
1. 定义：人工开筑。
2. 地下工程的特征：开挖前处于应力平衡 状态，开挖后洞室周围的岩体发生卸荷 回弹和应力重分布，可能因此发生变形 和破坏。
3. 研究意义：正确估计围岩应力和岩体强 度，及时合理地对地下工程进行维护， 是保证地下工程安全、经济地修建和运 营的前提。
一、地下洞室围岩重分布应力 （一）基本概念 （二）弹性围岩重分布应力 （三）塑性围岩重分布应力
1、围岩松动圈与承载圈 2、松动圈与承载圈的应用 二、洞室围岩变形破坏的类型和特点