地下洞室群围岩破坏模式分类与动态调控
第七章第2节—硐室围岩破坏的主要类型剖析
5. 岩 爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性 应变能突然释放而发生的岩石弹射或抛出 的现象。
6. 塑性挤出：软弱岩体在洞室开挖后，当围岩应力超过 其屈服强度时，向洞内产生的塑性挤出的 现象。
7. 膨胀内鼓：在膨胀岩地区，洞室开挖后水分向松动圈 集中，导致岩石吸水膨胀，并向洞内鼓出 的现象。
第七章 地下工程地质问题
第二节：洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏
1. 围 岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力
发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低
＝
H v
侧压力系数较高
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石 抗拉强度，引起岩石 破裂，导至洞顶塌落 的现象。 2. 劈裂剥落：切向应力导至洞室 周边岩石形成平行 洞壁的密集破裂， 并产生剥落的现象。
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形 成松动圈的现象。
二. 围岩构造控制的变形与破坏 指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的 沿结构面剪切滑移。 v
v
v H
H H
三. 松散围岩的变形与破坏： 1. 重力坍塌：固结程度差的散体结构围岩，开挖后在重 力作用下自由坍落。
2. 塑流涌出：当开挖饱水断层破碎带时，
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法引言隧道是现代交通建设中不可缺少的一部分，无论是地铁、公路还是铁路，都离不开对隧道的建设。
隧道施工中，围岩是一个非常重要的因素，直接影响着隧道的稳定性和安全性。
本文将对隧道施工过程中的围岩进行分类和处理方法的讨论。
第一节：围岩的分类围岩是指隧道周围的岩石，根据其物理特性和力学性质可以将其分为几个常见的类型。
1. 岩层围岩：岩层围岩指的是由不同岩层组成的围岩，这种围岩的特点是岩石层次明显，各层之间具有明显的界限。
在施工过程中，对于岩层围岩，可以根据其岩性进行相应的处理方法。
2. 互层夹砂土：这种类型的围岩主要由夹杂着砂土的岩石组成，其特点是具有较高的含水量和较低的强度。
对于互层夹砂土，需要采取相应的加固措施，例如注浆加固和锚杆支护等。
同时，还需要进行合理的排水，以降低水分对隧道结构的影响。
3. 破碎围岩：破碎围岩指的是具有明显的裂隙和破碎的岩石。
这种围岩的稳定性较差，对于施工来说是一个较大的挑战。
在处理破碎围岩时，可以采取减振爆破等方法，以降低破碎岩石对施工的影响。
4. 膨胀岩：膨胀岩是指隧道周围的岩石在潮湿环境或受到水分浸泡后发生体积膨胀的现象。
膨胀岩的特点是含水量较高，且具有较大的膨胀性。
在处理膨胀岩时，需要注重降低其含水量，以减少膨胀对隧道结构的影响。
第二节：围岩处理方法在隧道施工过程中，不同类型的围岩需要采取不同的处理方法，以下将介绍几种常见的处理方法。
1. 预支护：对于较差的围岩，预支护是一个常用的方法。
预支护的目的是在施工过程中加固围岩，提高隧道的稳定性和安全性。
常用的预支护方法包括喷射混凝土支护、岩锚加固和挂网加固等。
2. 注浆加固：对于互层夹砂土和破碎围岩，注浆加固是一个有效的方法。
注浆加固的原理是通过注入特定的固化材料，填充和加固围岩中的裂隙和空隙，提高围岩的强度和稳定性。
3. 围岩处理与排水：在处理含水量较高的围岩时，需要注重排水工作。
通过合理的排水措施，可以降低围岩中的水分含量，减少水分对围岩稳定性的影响。
地下选厂硐室群开挖引起的围岩破裂特征
地下选厂硐室群开挖引起的围岩破
裂特征
“地下选厂硐室群开挖引起的围岩破裂特征”是指当地下选厂硐室群挖掘过程中，其周边围岩受到挖掘面影响而出现的破裂特征。
一般情况下，当经过大量的挖掘工作后，地下硐室群会出现较大的变形，如位移、支撑失效、坍塌以及裂缝等，而其周围的围岩则会出现相应的破裂特征，其特征有三方面：
一是围岩的挤压变形特征，即在硐室群挖掘过程中，围岩表面出现挤压变形，这是由于硐室群挖掘时，围岩的内部应力不断增大，从而导致一些片岩矿物的破碎和松散，使得围岩表面出现流纹状变形，从而使围岩表面出现挤压变形。
二是围岩的开裂特征，即在硐室群挖掘过程中，围岩表面出现开裂。
这是由于围岩内部应力不断增大，从而使围岩内部产生开裂应力，从而使围岩表面出现分层开裂，从而使围岩表面出现开裂特征。
三是围岩的崩落特征，即在硐室群挖掘过程中，围岩表面出现崩落特征。
这是由于围岩内部应力的不断增大，
从而使其结构发生变化，使其结构变得脆弱，从而出现崩落特征。
总之，地下选厂硐室群挖掘引起的围岩破裂特征主要有挤压变形特征、开裂特征和崩落特征，这些特征都是由于围岩内部应力的不断增加所导致的。
此外，地下选厂硐室群挖掘过程中，围岩的变形特征也会随之发生，这会对围岩的稳定性产生一定影响，因此，在挖掘前要进行充分的评估，以防止发生不必要的破坏。
地下洞室围岩大变形分类研究
地下洞室围岩大变形分类研究摘要：围岩大变形是隧道常见病害之一。
基于围岩应力-应变曲线，将围岩大变形分为正常弹性变形、轻微变形、显著变形、严重变形以及剧烈变形。
根据工程经验将工程中的围岩大变形分为硬质岩类大变形以及软质岩类大变形，并指出这些分类的基本特征。
关键词：隧道工程；分类研究；大变形；围岩；隧道1 引言本文根据围岩大变形特性对大变形分类进行研究，研究成果有助于围岩工程分级及工程施工指导。
2 大变形分类研究2.1 理论曲线分类由于各种岩石的弹性模量、受荷状态不同，所形成的变形量有很大差异。
即使在相同的应力状态下，对于弹性模量不同的岩石变形显然是不同的。
变形有大小之分，而对于那些产生小变形的岩石在工程中是允许的甚至是可以忽略的。
我们所需要研究的是岩石产生的较大变形，但不同性质的岩体它所具有的变形量亦相差很大，如对于软质岩体，即使在小应力下，在长期受荷状态下也会产生较大的变形。
而对于硬质岩体在强应力状态下还没有产生较大的变形就已经发生破坏。
因此为适用于工程应用和区别，基于岩体受荷破坏变形过程提出理论大变形和工程应用大变形。
通过岩石应力-应变曲线将应力应变过程大致分为压密阶段、弹性阶段、稳定破裂阶段、不稳定破裂阶段（累进破坏阶段）和强度丧失阶段。
如图1所示，从应力应变曲线中可以看出，最能反应变形变化率的是变形的切线斜率，因此基于变形的过程变化速率对应力应变曲线弹性变形阶段取切线变形，切线变形表达式为累进破坏阶段曲线取最大切线变形重新划分区段①、②、③、④、⑤区段，如图1所示。
理论大变形指当岩石在单向受压或三向应力状态下，岩石变形超过进入③、④、⑤阶段而强度其尚未完全丧失，或岩石受单向受拉超过弹性变形阶段而未达到峰值阶段的变形，此时的围岩还具有自稳能力，但发展下去就会发生较大的变形。
因此把变形分为以下几种：1）正常弹性变形：，即变形在①阶段，变形为弹性变形；2）轻微变形：，即变形进入②区段，变形为稳定破坏，基本为塑性变形；3）显著变形：，即变形进入③区段，变形为累进破坏；4）严重变形：，即变形进入④区段，应力急剧减小，强度基本丧失，变形速度较快。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
R、K、J红层及T灰岩等中的含膏地层 泥炭、淤泥、沼泽等地 我国东南沿海有红树林残体的冲积层 我国长江以南的酸性红土 含硫矿床的地下水层 冶炼厂、化工厂、废渣场、堆煤场等地的地下水层
第三节 地下洞室特殊地质问题
T＝T0 (H h)G
0.05 k
道的现象。地下洞室中，地下水影响可归纳为以下几个方面：
1．以静水压力的形式作用于同室衬砌。 2．使岩石和结构面软化，使其强度降低。 3．促使围岩中的软弱夹层泥化，减少层间阻力，造成岩体易于
滑动。
4．石膏、岩盐及某些以蒙脱石为主的粘土岩类，在地下水的作 用下将易发生剧烈的溶解或膨胀。随着膨胀的产生，将会出
v
v H
H H
v
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
三. 松散围岩的变形与破坏： 1. 重力坍塌：固结程度差的散体结构围岩，开挖后在重 力作用下自由坍落。
塑流涌出：当开挖饱水断层破碎带时，松散物质常形 成碎屑流涌出。
第三节 地下洞室特殊地质问题
一. 突水突泥： 突水突泥是指隧道开挖过程中，突然产生大量的水或泥涌入隧
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
隧道掌子面
隧道掌子面开挖
隧道掌子面开挖
隧道盾构施工
隧道盾构施工
隧道锚喷支护
隧道衬砌施工
建好的地下厂房（二滩电站）
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏
1. 围 岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力
常温、常压下各种易爆炸气体与空气合成的混合物的爆炸界限值
气体名称 爆炸限度含量 气体名称 爆炸限度含量
甲烷（沼气）
深部硐室围岩破坏原因与稳定性控制技术
剧， 硐室支护的难度和破坏程度不断增加 ， 采用传统
的浅部 硐室 支护 理论 及形 式 已经 难 以保 证 大 断 面泵 房 硐室 在服 务年 限 内 围岩稳 定性 要求 ¨ 。研 究深 部 Ｊ
室围岩破碎 、 节理裂隙发育 、 强度降低 ， 同时存在较
强 的构造 应力 、 胀应 力 和工 程偏 应力 ， 些 因素加 膨 这 大 了 ２ ０扩 容泵 房硐 室 围岩稳 定性 的控制难 度 。 ３
２１ 年 １ 月 ０ ２ １
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ６ ８ 期
深 ￣ ］ 室 围 岩 破 坏 原 因 与 稳 定 性 控 制 技 术 ．ｉ ｉＨ ｌ
李来源 ， 惠立 ， 夕合 林 魏
（． １ 淄博 矿业集 团有限责任公 司 葛亭煤矿 ， 山东 济宁 ２２ ０ ２ 山东科技 大学 资 源与环境 工程 学院， 东 青岛 ２６ １ ７ １０； ． 山 ６ ５０； ３ 煤炭科 学研 究总院， ． 北京 １０ １ ） ００ ３
收稿 日期 ：０ １ ０ — ０ ２ １ — ６ １ 基金项 目： 国家 自然科 学基金项 目（０ ７ ０ ０ ５ ８４ ７ ）
１ 深部高应力 。 ３ 扩容泵房埋深ຫໍສະໝຸດ （ ７０ｍ ， ） ２０ 一７ ）
同时存在较 强 的构 造 应力 、 膨胀 应 力 和工 程 偏应 力 ， 揭 露 的煤 岩组 、 泥岩 组 和 砂 岩组 都 处 于 临 界深 度 以 下 ， 入非线 性 大变 形状 态 ， 室 围岩稳 定 性 控制 难 进 硐 度 系数较高 。高地 应 力是 深 部 大断 面硐 室 变形 破 坏
因素 主要有 ：
１ 工程 概 况
葛亭煤矿 ３０采区与 ２ ０ 区分别在 向斜构造 ３ ３采 的两翼 ， ０采 区扩容泵房立体交叉 硐室群位 于 向 ２ ３ 斜轴部 ， 井下标高一 ７ ７０ｍ左右。硐室掘进穿越砂岩 组 、 岩 组和煤 体 岩组 ， 过理 论计 算 和 工程 经 验 确 泥 通 定 各 工程 岩 组 的 上 临 界 深 度 Ｊ砂 岩 组 ７０ｍ， ： ０ 泥 岩组 ５０ｍ， ０ 煤体岩组 ６ ０ｍ ０ 。因此 ， ０ ２ 扩容泵房硐 ３
矿建工程中破碎围岩硐室围岩控制技术分析
矿建工程中破碎围岩硐室围岩控制技术分析
矿建工程中的破碎围岩问题是一个普遍存在的困难，这对开采效率和安全都会造成很大的影响。
为了有效控制破碎围岩，需要使用先进的技术手段和科学的方法来解决。
首先，在进行硐室围岩控制前，需要进行详细的勘察和分析，确定地层情况、岩性、变形和断层等情况，制定出合理的控制方案。
在确保控制方案可行后，可以采用以下技术手段来控制破碎围岩。
一、加固支护技术
在矿建工程中，加固支护是一种常用的控制破碎围岩的技术。
加固支护技术可以通过增加围岩的强度和稳定性，减少围岩破碎和坍塌的可能性。
加固支护技术包括钢筋网片、锚杆、喷锚、锚索等方式，根据不同的情况采用不同的加固方式。
二、土体工程技术
三、岩石力学原理
岩石力学原理是在矿建工程中进行岩体控制的基本原理。
其主要思想是通过在围岩周围施加一定的压力，来增加围岩的强度和稳定性，从而有效地控制围岩的破碎和塌落。
岩石力学原理包括矿场压力、施工间距、支撑间距等应用原理。
支援技术是一种经典的硐室控制技术，它可以有效地控制硐室、井眼等空洞的破碎和塌落。
支援技术包括锚杆、喷锚、钢梁支承等方式，根据不同的情况采用不同的支援方式。
总之，破碎围岩是矿建工程中常见的难题，需要采用先进的技术手段和科学的方法来解决。
通过从勘察、分析、制定控制方案，到选择合适的加固、支护、土体工程技术、岩石力学原理等技术手段，可以有效地控制破碎围岩问题，提高矿建工程的开采效率和安全性。
矿建工程中破碎围岩硐室围岩控制技术分析
矿建工程中破碎围岩硐室围岩控制技术分析矿建工程中，破碎围岩硐室围岩控制技术一直是一个关键的问题。
破碎围岩硐室围岩控制技术的好坏将直接影响到硐室的安全性和稳定性。
针对矿建工程中破碎围岩硐室围岩控制技术的问题，进行深入分析并提出合理的控制技术方案是十分必要的。
矿山围岩是指煤矿、金属矿等中所遇到的围岩，包括沉积岩（砂岩、页岩、泥岩等）、火成岩（安山岩、辉绿岩等）和变质岩。
硐室围岩是指采煤工作面回采时，煤岩围岩。
矿山开采过程中，地下空间会受到岩石围岩的约束，而这些围岩是处于地表以上数百米到几千米的地下环境中，承受着大约1倍大气压力到数百倍大气压力的岩石冲击，可想而知，矿山开采硐室围岩变形严重，而且破碎严重。
矿山围岩破碎的原因主要有以下几点。
第一是采场工作面开采造成的应力分布;第二是回采工作面施工作业造成的应力集中。
第三是矿山工程中矿岩体具有的一些特性，比如节理、裂缝等。
矿山围岩破碎是由应力和岩石自身性质共同影响形成的。
矿山围岩破碎对矿山开采工程的影响是非常大的。
一方面，破碎围岩会增加工程的施工成本；破碎围岩还会影响硐室的稳定性，进而影响到工程的安全。
对于破碎围岩的控制技术是十分重要的。
在矿山工程中，破碎围岩的控制技术主要有以下几种方法。
可以采用高压注浆技术。
高压注浆技术是指在地下工程中使用压力将注浆材料注入岩体裂缝中，以提高岩体的整体强度。
可以采用预应力锚杆技术。
预应力锚杆技术是通过在围岩中加入预应力锚杆，以增加岩体的抗拉强度和抗剪强度，从而减少围岩的破碎。
还可以采用地下爆破技术。
地下爆破技术是通过在地下工程中使用炸药来破坏岩体，以改善硐室围岩的稳定性。
还可以采用地下支护技术。
地下支护技术是通过在硐室围岩中加入支护结构，以减少围岩的破碎，提高硐室的稳定性。
破碎围岩硐室围岩控制技术在矿山工程中具有重要的意义。
对破碎围岩的控制技术进行合理的选择和应用，可以有效地提高硐室的稳定性，保障工程的安全，并减少施工成本。
土木工程地质-第六章-洞室围岩变形及破坏的基本类型
次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
二次应力在围岩中形成的塑性圈
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低 ＝Hv 侧压力系数较高
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石 抗拉强度，引起岩石 破裂，导至洞顶塌落 的现象。 2. 劈裂剥落： 切向应力导至洞室 周边岩石形成平行 洞壁的密集破裂， 并产生剥落的现象。
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
隧道掌子面
隧道掌子面开挖
隧道掌子面开挖
隧道盾构施工
隧道盾构施工
隧道锚喷支护
隧道衬砌施工
建好的地下厂房（二滩电站）
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏 1. 围 岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力 发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形 成松动圈的现象。
4. 弯折内鼓：径向应力挤压薄层围岩，使之向洞内弯折 内鼓，甚至坍倒的现象。
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
5. 岩爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性应变能 突然释放而发生的岩石弹射或抛出的现象。 岩爆特点：
隧道变型破坏
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
二. 围岩构造控制的变形与破坏 指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的 沿结构面剪切滑移。
v
v H
H H
v
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
地下洞室围岩分类存在的问题及发展方向
地下洞室围岩分类存在的问题及发展方向引言地下洞室围岩分类是评价地下洞室围岩稳定性的基础，也是地下工程规划选点、可行性评估、加固设计、工程造价、定额预算及工程施工的重要依据。
这种分类是以工程地質条件为基础与岩石力学建立了一定关系并同支护设计相结合的一种分类，它既能客观反映各类围岩的稳定性差别，又能满足支护设计的要求。
它考虑了围岩二次应力场的变化，但一般没有包含工程因素、施工因素的影响。
1 地下洞石围岩分类目的及特点1.1 地下洞石围岩分类目的地下洞室围岩分类的主要目的是对地下洞室围岩稳定性进行分级，另外还有一些目的：①地下洞室规划选点、可行性评估；②地下洞室岩土体加固设计；③地下洞室工程造价定额预算；④地下洞室工程施工。
当然不同的分类目的，要求的分类精度不同，采用的分类方法也不同。
为规划选点、可行性评估服务的围岩分类，要求工作范围大，因此分类方案比较粗糙。
为设计、定额预算服务的围岩分类，应能反映岩体的基本特征、开挖后的稳定性、围岩与支护系统的相互作用等，因而应比较细致。
为施工服务的围岩分类则要考虑开挖的难易程度，具体的支护方案，因此要求分类方案更加细致、准确。
可见，一种符合客观实际、正确的围岩分类是对岩体基本特性的客观反映和正确认识的结果，也是进行隧洞设计、施工的重要依据。
[1]1.2 地下洞石围岩分类特点水电工程围岩分类体系有以下两个特点：①采用因素综合判别法，力求选取的分类因素信息量大，能包括主要工程地质问题；②每一个工程都会针对该工程的具体工程地质条件制定一套专用于该工程的岩体质量分类方法。
2 地下洞石围岩分类的方法2.1 水电围岩分类HC法HC法以岩石强度、岩体完整程度及结构面状态为基本因素，以地下水及主要结构面产状为修正因素，以基本因素和修正因素的累计得分为基本判据、以围岩强度应力比为限定判据进行围岩类别划分。
该方法在考虑高地应力对围岩类别的影响时，简单地采取降级的处理方法，影响围岩分类的精度。
地下工程围岩破坏机理及控制技术研究
Ｉ＋ ｓ Ｏ ｍ
； Ｃ为岩石 内聚力 ， Ｐ ； 为岩 石 内摩擦 角 ， Ｍ ａ
（ ） 。。
定 的理 论依 据和科 学指 导 。
当洞 室周 边 的 主应 力分 布和 大小 不 符合 上 式 ， 岩 石则 不会 发生破 坏 ， 围岩处 于稳 定状态 。
１ １ ２ 剪切破 坏 ．．
如 果地 下 洞 室在 水 平 等压 条件 下 ， 大 主平 面 最 就是 径 向平 面 。剪 切 破 坏 面 发 展 趋 势 见 图 ３ 破 裂 ， 面 的方 向随 ０变化 ， 以破 裂 面是一个 曲面 ， 所 当角度
由 增 大 到 ， 则破 断半 径 相应 从 洞 室 半径 ０增 到
坏 的。这时， 结构面 的强度性质是评价岩体稳定性
的关键 。
（） ２ 在工 程 荷 载 作 用 下 ， 构 面 及 其 充 填 物 的 结 变形 是岩体 变形 的 主要 组 分 ， 制 着 工 程 岩体 的变 控
形特 性 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｒ当角度 再增 量 ， 应半径增 加 ｄ。可 得方 程 ： ； 相 ｒ
裂纹扩展 、 贯通 ， 从而使岩体产生宏观破坏。
根据椭圆孔应力状态的弹性解析解 ：
图 ２ 洞 室周 边 切 向应 力 、 向应 力分 布 径
ｏ－ｏ ：
当Ｏ ＋ ｏ ＞ 时， ｒ ３＂ ０ 满足（ １ Ｏ ） ８ 。 ＋ ） 】 ３ ｒ ｏ 一 － ＋ （ ３ ３ １
｝ ｒ 十
根据 Ｇｉｉ ｒ ｔ ｆ ｈ的脆性 断裂 理论 ， 体 的破 坏是 脆 岩 性 岩体 （ 砂 岩 等 ） 如 内部存 在着 许 多 杂 乱 无 章 的微 小裂 隙 。地下 洞室 开 挖 后 ， 岩 由三 维 应 力状 态 变 围 为 二维应 力 状 态 ， 压 缩 应 力 ｏ 、 作 用 下 ， 隙 在 ｒｏ ｒ 裂 尖 端产生 很 大的拉 应 力集 中 （ ） 见 图 １导 致 ｒ ｏ、 ， ，
地下洞室围岩分类综述.doc
浅谈地下洞室围岩分类（锦屏建设管理局工程一部周洪波）【题记】2005年是锦屏一级水电站前期工程和主体工程全面搭接的一年，这一年中，进场及场内公路工程将基本完工，导流洞工程开挖基本完成，地下厂房辅助洞室等工程将开工。
在锦屏一级工程施工中，公路隧道与水电工程地下洞室采用的是不同的围岩分类方法。
笔者拟通过本文对“地下洞室围岩分类方法”及现行规范中水电工程地下洞室与公路隧道围岩分类的系统介绍，让读者对其有一个清晰和全面的认识。
围岩是指因开挖，地下洞室周围初始应力状态发生了变化的岩体。
地下工程所遇到的围岩是一种极其复杂的地质体，围岩分类的实质就是正确认识和反应这个客观实际。
从工程地质的角度，对围岩的各种差异进行一定概括、简化和归纳，然后加以分类，并结合工程特征进行稳定性分析和评价，能为设计、施工提供科学的依据。
现行水电与公路工程规范正是遵循这种原则，综合考虑影响围岩稳定的多种指标后，确定了各自的围岩分类标准。
1 洞室围岩分类方法六十年代以前，围岩质量评价主要是以岩石强度这一单一指标为基础的。
如前苏联的以普氏岩石坚固系数为依据的分类法，以抗压强度为依据的捷克分类法，太沙基的载荷分类法，日本围岩准抗压强度分类法，法国隧道围岩分类法。
单指标分类不能反应岩体质量的本质，可靠度很低。
六十年代至七十年代，逐渐引入了岩体完整性的概念。
如Deere（1964）岩石质量指标RQD的提出，日本学者的RMR体系和Barton（1974）的Q体系的提出，展示了岩体质量评价的前景。
在国外还有威克霍姆的RSR分类，德国John（1980）的围岩分类RCT，葡萄牙（1980）的岩体工程分类，印度（1980）的隧道围岩分类，日本Otakar（1985）的QTS围岩分类等。
我国的围岩分类方案也很多，如谷德振的岩体质量系数Z分类法，杨子文的岩体质量指标M分类法，陈德基的块度模数分类法，东北大学林韵梅、王维纲（1983）提出的一种以围岩强度为指标可将岩体划分为五级的分级方法等。
锦屏深埋隧洞围岩破坏及岩爆预警和控制方法课件精美版
岩爆部位多对应应力集中部位，但震动诱发破坏则 可能不同。在锦屏，与围岩破损情况相关。
震动诱发破坏的几个实例
破损程度增加明显
硬质NW—NNW断裂的滑移型 硬质NW—NNW断裂的滑移型 硬质NW—NNW断裂的滑移型 理解微震监测结果的岩石力学意义及其与地质条件的关系，使得监测结果能够有效地回到实践中有效地指导生产。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 震动诱发破坏的几个实例 理解微震监测结果的岩石力学意义及其与地质条件的关系，使得监测结果能够有效地回到实践中有效地指导生产。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 软弱NW—NNW断裂的尖端型 NE断裂控制（滑移？） 斜孔以45角度进入围岩 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。 震动诱发破坏的几个实例 NE断裂控制（滑移？） 在锦屏，与围岩破损情况相关。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 软弱NW—NNW断裂的尖端型 在锦屏，与围岩破损情况相关。 岩爆部位多对应应力集中部位，但震动诱发破坏则可能不同。 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。 岩爆部位多对应应力集中部位，但震动诱发破坏则可能不同。 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。
对开挖方式、特别是支护工作提出了新的挑战、传统的观念和经验可能不适合锦屏的情形 的岩柱成为需要关
NE断裂控制（滑移？）
注的重点部位，解
决问题需要科研单
位和承包山的共同
努力。
斜孔以45角度进入围岩
理解微震监测结果的岩石力学意义及其与地质条件的关系，使得监测结果能够有效地回到实践中有效地指导生产。 5by5m，岩浆岩地区，良好的系统支护 硬质NW—NNW断裂的滑移型 完整围岩，在锦屏相对较弱，与褶皱相关，可能成为剧烈断裂型岩爆的前兆。 岩爆部位多对应应力集中部位，但震动诱发破坏则可能不同。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。 NE断裂控制（滑移？） 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。 岩爆部位多对应应力集中部位，但震动诱发破坏则可能不同。 震动诱发破坏的几个实例 斜孔以45角度进入围岩 硬质NW—NNW断裂的滑移型 震动诱发破坏的几个实例 软弱NW—NNW断裂的尖端型 先导开挖方式创造的岩柱成为需要关注的重点部位，解决问题需要科研单位和承包山的共同努力。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 完整围岩，在锦屏相对较弱，与褶皱相关，可能成为剧烈断裂型岩爆的前兆。 在锦屏，与围岩破损情况相关。 硬质NW—NNW断裂的滑移型 硬质NW—NNW断裂的滑移型 硬质NW—NNW断裂的滑移型
基于围岩破坏模式分类的地下洞室开挖支护设计方法
基于围岩破坏模式分类的地下洞室开挖支护设计方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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地下洞室的围岩分类方法
地下洞室的围岩分类方法第四节地下工程的围岩分类围岩分类是为解决地下洞室的围岩稳定和支护问题而建立的。
因而围岩分类是围绕地下洞室的稳定性和支护的影响因素而作为分类原则，这些因素主要有：岩体的结构特征和完整状态；岩体强度；岩石的风化程度；地下水的影响；区域构造影响和地震影响等。
在实际制定围岩分类时，一般主要考虑岩体强度、岩体结构特征和完整程度以及地下水活动等方面的因素。
国内外的围岩分类所选取的基本因素大致都是这样，但在综合反映基本因素的指标上是不同的。
一、“普氏”分类普氏分类在我国曾应用较广。
主要是考虑岩性，而未考虑岩体构造和围岩完整性。
围岩压力公式是把坚硬地层视作松散介质，形式上套用了松散地层中的压力拱理论和公式，即垂直压力为：Ｐ＝γ0ｈ1 （8-26）式中Ｐ——垂直压力；ｈ1——压力拱拱高，ｈ1=ａ1／ｆkp ；ａ1——压力拱半跨；ｆkp——岩石坚硬系数；γ0——围岩的重度。
工程地质勘测工作基本上是根据地质条件和经验确定ｆkp值。
见表8-16。
或按下面的经验公式确定ｆkp值：ｆkp=Ｒc/10 （8-27）式中Ｒc——岩石的单轴抗压强度（ＭＰa）。
普氏岩石分类表8-16这种方法曾在我国较长时期内得到广泛的应用。
目前有些单位仍应用此分类。
但在长期工程实践中，发现这种分类与其计算方法存在严重的缺陷。
1.它主要是为估计土石工程的工作量、确定施工开挖定额服务的。
因此它只能说明岩石开挖的难易程度，不能全面反映岩体的稳定性。
2.ｆkp值以岩石强度为基础，大量工程实践证明，决定岩体稳定性的主要因素是岩体结构特性，即它的完整性，在分类中虽然也规定要根据岩石的物理状态（风化的、破碎的）划归于较低一类去，这样给确定ｆkp值带来了很大的主观臆断性。
我国各部门由于工程特点不同，确定ｆkp值标准也不同。
甚至在同一地点对同一洞室的岩石，不同的人可以得出相差很大的ｆkp值。
3.分类等级较多，给使用上带来不便。
由于选用的ｆkp值不同，相应计算得到的围岩压力也相差很大。
地下洞室围岩的破坏机理
地下洞室围岩的破坏机理
地下洞室围岩的破坏机理是指在地下洞室建设过程中，围岩受到的各种力的作用下发生的破坏现象。
地下洞室建设是一项高风险、高难度的工程，围岩的稳定性和完整性对工程的安全和顺利进行至关重要。
下面将从围岩的物理力学特性、地下水的作用、施工过程等多个方面探讨地下洞室围岩的破坏机理。
一、围岩的物理力学特性
围岩的物理力学特性是影响其破坏机理的重要因素之一。
地下洞室所处的环境复杂多变，围岩的物理力学特性包括岩石的强度、韧性、脆性等指标。
其中，强度是衡量岩石抵抗破裂的能力，韧性则是衡量岩石抵抗断裂的能力，脆性则是指岩石在受力作用下容易发生破裂的倾向。
不同的岩石类型具有不同的物理力学特性，因此在地下洞室建设中需要根据具体情况选择合适的岩石类型。
二、地下水的作用
地下水是地下洞室建设中重要的环境因素之一，其作用主要表现在以下几个方面：
1.地下水压力：地下水会在岩石中形成水压，当水压超过岩石的承载能力时，会导致岩石的破坏。
2.地下水流动：地下水流动会对岩石表面产生冲刷作用，导致岩石表面的磨损和剥落。
3.地下水化学作用：地下水中的化学物质会对岩石进行溶解和侵蚀，导致岩石的破坏。
三、施工过程的影响
地下洞室的建设过程也会影响围岩的破坏机理。
具体来说，施工
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过程中可能会产生以下几种影响：
1.爆破振动：爆破作业会产生强烈的振动，对围岩造成冲击和震动，导致其破坏。
2.挖掘作用：挖掘作业会改变地下岩层的形态和结构，使围岩承受不同的力和变形，导致其破坏。
3.支护结构的作用：支护结构的设置会对围岩施加一定的压力。
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地下洞室群围岩破坏模式分类与动态调控
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大型洞室群围岩的破坏模式分类
围岩破坏模式研究的核心内容是分类，只有全
根据地应力水
面、系统、科学的分类才能准确把握围岩的破坏特 征和发生机制，从而有针对性地进行稳定性分析并 采取适宜的工程调控措施。 2.1 大型洞室群围岩的破坏模式分类原则 (1) 影响围岩破坏模式的因素很多，但是最重 要的因素是工程地质条件，包括岩性、岩体结构特 征和地应力， 尤其是岩体的结构特征(结构面与结构 体的性状及其列组合排列形式)和受力(主要指重分 布应力)特征。因此，在破坏模式分类时应着重考虑 这一点。 (2) 分类结果应简洁明了，不存在交叉重叠。 为此需要进行若干层次的分类，依据控制因素或最 主要的特征确定破坏模式的主类，根据具体的表现 形式确定破坏模式的亚类，再根据具体的发生条件 确定破坏模式的最终命名。 (3) 围岩破坏模式分类的最终目的是为工程岩
由于复杂的地质条件和洞室结构特征，大型地 下洞室群在开挖过程中经常出现各种围岩局部破坏 现象，例如水布垭、三峡、二滩、拉西瓦、溪洛渡、 大岗山和锦屏一级等大型水电站发生过岩爆、大体 积塌方、掉块、严重开裂、变形和松动圈深度过大、 软弱夹层大变形或锚杆(索)荷载超限与断裂等围岩 失稳现象，严重者造成人员伤亡、设备损毁和工期 延误等后果
FAILURE MODE DYNAMIC RECOGNITION AND CONTROL FOR SURROUNDING ROCK OF LARGE-SCALE CAVERN GROUP
XIANG Tianbing1 2，FENG Xiating1，JIANG Quan1，CHEN Jianlin3，WAN Xiangbing3
Abstract： On the basis of system analysis and summary of the existing research results of failure mode classification， analysis methods and controlling measures of surrounding rock for underground engineering， a new failure mode classification method for surrounding rock of large-scale underground cavern group is proposed. The special features such as large span，high sidewall and cross of multi-cavern influencing on failure modes have been concerned in the method. Based on the three levels：control factors，failure mechanism，generation conditions，18 typical failure modes have been summarised. The corresponding stability analysis methods and control measures are recommended for each failure modes. Furthermore，a new method is also proposed for dynamic recognition of failure modes and the corresponding control measures according to dynamic updating of geological conditions and characters of surrounding rock revealed during excavation. The new methods have been applied to dynamic construction of Jinping II hydropower station. The potential failure modes and corresponding stability analysis methods as well as control measures on excavation and support design are recommended before the construction of powerhouse. During the excavation layer by layer，the failure modes，excavation and support strategies are calibrated，recognized and modified according to the revealed actual geological conditions and
地下洞室围岩工程地质分类方法
地下洞室围岩工程地质分类方法地下洞室围岩根据围岩的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状及地应力等综合因素，并结合工程实际情况，采用巴顿Q系统及水电围岩分类系统，对围岩稳定性进行综合性评价。
巴顿Q 系统分类见表C-1，水电围岩工程地质分类”见表C-3。
表C-1 巴顿Q系统分类见表续表C-1 巴顿Q系统分类表根据上述各项指标，按Q=（RQD/Jn）×（Jr/Ja）×（Jw/SRF）计算出Q 值，并依据Q值大小，划分出五类围岩如下表。
表C-2 Q值确定的围岩类别表C-3 水电围岩工程地质分类注：1. Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，当其强度应力比S小于本表规定时，围岩类别宜相应降低一级。
2. 表中：Rb—岩石饱和单轴抗压强度（MPa）（详见表1-1、表1-7），Kv—岩体完整性系数（见本手册附录A），σm—围岩最大主应力（MPa）。
水电围岩工程地质分类各项因素的评分标准如下：（1）岩石强度评分，见下表（表C-4）。
表C-4 岩石强度评分（A）注：1.岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度评分为30；2.当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石强度评分大于20的，按20评分。
（2）岩体完整程度评分，见下表（表C-5）。
表C-5 岩体完整程度评分（B）注：1.当60MPa≥Rb＞30MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于65时，按65评分；2.当30 MPa≥Rb＞15MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于55时，按55评分；3.当15MPa≥Rb＞5MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于40时，按40评分；4.当Rb≤5MPa，属特软岩，岩体完整程度与结构面状态不参加评分；（3）结构面状态评分，见下表（表C-6）。
表C-6 结构面状态评分（C）注：1.结构面的延伸长度小于3m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分增加3分，软岩增加2分；结构面的延伸长度大于10m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分减3分，软岩减2分；2.当结构面张开宽度10mm，无充填时，结构面状态评分为0。
6.1.2 洞室围岩力学问题及其变形与破坏
洞室围岩
洞室围岩
围岩基岩岩基
边坡岩体
本质
相对稳定和平衡
卸荷回弹二次应力洞室围岩应力
一般过程
造成卸荷和应力重分布及其他环境因素变化
塑性屈服和变形破坏
洞室周边最大压或拉应力集中
问题引出
•重新分布后的应力为何会导致围岩失稳？
•洞室顶部的岩石会不会坍落？洞室侧面的岩石会不会倒下？•洞室要不要支护和衬砌？
•如果不进行支护与衬砌，围岩的失稳范围会持续发展吗？•若需要支护和衬砌，则岩石对支护和衬砌的压力有多大？•在进行支护和衬砌中要考虑哪些因素？
地下洞室围岩稳定与否
围岩足够强固释放荷载应力重分布若因洞室周围岩体应力状态变化大或因岩体强度低释放荷载大于岩体强度
地下建筑的施工和运营造成危害
围岩岩性岩体结构变形破坏形式产生机制
脆性围岩块体状结构及厚
层状结构
张裂塌落拉应力集中造成的张裂破坏
劈裂剥落压应力集中造成的压致拉裂
剪切滑移及剪切碎裂压应力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂
岩爆压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏中薄层状结构弯折内鼓卸荷回弹或压应力集中造成的弯曲拉裂碎裂结构碎裂松动压应力集中造成的剪切松动
塑性围岩层状结构
塑性挤出压应力集中作用下的塑性流动
膨胀内鼓水分重分布造成的吸水膨胀散体结构
塑性挤出压应力作用下的塑流
塑流涌出松散饱水岩体的悬浮塑流
重力坍塌重力作用下的坍塌
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平、岩体强度和结构面发育程度将脆性岩体地下工 程围岩的力学响应和潜在破坏模式划分为 9 种类 型。于学馥等 和控制方法。 大型地下洞室群存在一些自身的特点，如洞室 尺寸大，空间效应突出；洞群结构复杂，存在相互 影响；开挖顺序和分层高度对围岩稳定性影响大； 工程地质条件复杂等，导致了大型洞室群围岩的变 形破坏模式更加复杂，有别于单一隧道和洞室。目 前，尚缺乏大型洞室群系统的围岩破坏模式分类及 其相应的调控方法。不同的破坏模式往往有着不同 的破坏发生机制，控制围岩破坏的措施也往往不同。 由于地下洞室群的复杂性，现行设计规范
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大型洞室群围岩的破坏模式分类
围岩破坏模式研究的核心内容是分类，只有全
根据地应力水
面、系统、科学的分类才能准确把握围岩的破坏特 征和发生机制，从而有针对性地进行稳定性分析并 采取适宜的工程调控措施。 2.1 大型洞室群围岩的破坏模式分类原则 (1) 影响围岩破坏模式的因素很多，但是最重 要的因素是工程地质条件，包括岩性、岩体结构特 征和地应力， 尤其是岩体的结构特征(结构面与结构 体的性状及其列组合排列形式)和受力(主要指重分 布应力)特征。因此，在破坏模式分类时应着重考虑 这一点。 (2) 分类结果应简洁明了，不存在交叉重叠。 为此需要进行若干层次的分类，依据控制因素或最 主要的特征确定破坏模式的主类，根据具体的表现 形式确定破坏模式的亚类，再根据具体的发生条件 确定破坏模式的最终命名。 (3) 围岩破坏模式分类的最终目的是为工程岩
1
引
言
失稳破坏模式和机制把握不准确，就很难做出既安 全又经济的设计方案，可能带来安全隐患或者造成 资源浪费。 因此，作为大型洞室群智能动态设计方法[16]的 一部分，本文针对大型地下洞室群围岩的局部稳定 性实时分析与控制的难题，建立了一套依据控制因 素、 破坏机制、 发生条件的 3 个层次的 18 种典型围 岩破坏模式分类体系，以及对应的工程稳定性分析 方法和针对性工程防治措施。进一步地，根据大型 洞室群分步开挖过程中不断更新的工程地质条件和 围岩性状，提出了围岩破坏模式的动态识别、复核 与调控方法。该大型洞室围岩破坏模式识别与工程 调控技术在拉西瓦、锦屏 II 级水电站等地下厂房洞 室群的设计与施工中得到了成功的应用。研究成果 表明，该方法可以直接指导现场设计、地质和施工 人员科学及时地进行洞室开挖和支护优化，为地下 洞室群施工期动态设计提供了一条新的途径。
[15] [11-14]
研究了岩体的破坏模式及其分类
也没有
给出明确的围岩稳定性控制方法，仅说明了基本的 分析和设计原则。这样，洞室群施工期的动态设计
第群围岩破坏模式的动态识别与调控
• 873 •
体稳定性分析和安全控制服务。因而，需要从发生 条件和机制入手，针对性地给出适宜的稳定性分析 方法和工程控制措施。 2.2 大型洞室群围岩破坏模式的分类方法 由于洞室尺寸大和洞群结构复杂等特征，大型 洞室群有一些区别于一般地下工程的特殊破坏模 式。例如，大型洞室群高边墙形成后，强烈的卸荷 作用造成围岩拉裂及交叉洞室劈裂和环向开裂等， 而凸出台阶(如机坑隔墩等)和洞室交叉口等部位多 面临空、多向卸荷，复杂的反复加卸载应力路径容 易造成岩体的开裂或塌方等。根据上述围岩破坏模 式分类原则，考虑大型地下洞室群的特殊性，吸收 现有文献中关于洞室群围岩失稳破坏问题的研究和 工程应用成果，对大型洞室群围岩的破坏模式从 3 个层次上进行分类，归纳总结出 18 种典型破坏模 式(见图 1)。
第 30 卷 第 5 期 2011 年 5 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.30 No.5 May，2011
大型洞室群围岩破坏模式的动态识别与调控
向天兵 1 2，冯夏庭 1，江
，
权 1，陈建林 3，万祥兵 3
Abstract： On the basis of system analysis and summary of the existing research results of failure mode classification， analysis methods and controlling measures of surrounding rock for underground engineering， a new failure mode classification method for surrounding rock of large-scale underground cavern group is proposed. The special features such as large span，high sidewall and cross of multi-cavern influencing on failure modes have been concerned in the method. Based on the three levels：control factors，failure mechanism，generation conditions，18 typical failure modes have been summarised. The corresponding stability analysis methods and control measures are recommended for each failure modes. Furthermore，a new method is also proposed for dynamic recognition of failure modes and the corresponding control measures according to dynamic updating of geological conditions and characters of surrounding rock revealed during excavation. The new methods have been applied to dynamic construction of Jinping II hydropower station. The potential failure modes and corresponding stability analysis methods as well as control measures on excavation and support design are recommended before the construction of powerhouse. During the excavation layer by layer，the failure modes，excavation and support strategies are calibrated，recognized and modified according to the revealed actual geological conditions and
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岩石力学与工程学报
2011 年
characters of surrounding rocks. The procedure is continued until complete of the construction. The practice indicates that the methods are applicable，scientific and systematic，so as to provide an effective way for excavation and support design optimization during construction and avoid occurrence of local instability problems. Key words： tunnelling engineering； large-scale underground cavern group； failure mode； local stability； real time regulation 就主要依赖于设计人员的经验和水平，如果对围岩
[1-8]
。如果在开挖前能对可能的局部失稳
(破坏)模式进行预测，在施工过程中能对出现的局 部失稳(破坏)模式进行识别，那么就能够有针对性 地进行开挖和支护调控，避免或控制围岩的局部破 坏。因此，大型洞室群围岩破坏模式及其调控技术 的研究具有十分重要的意义和应用价值。 地下工程围岩的破坏受岩性、岩体结构、地质 条件、地应力、洞群结构及开挖等因素的影响，表 现为多种破坏模式。目前，国内外关于地下工程围 岩破坏模式分类的研究主要针对隧道工程和单个地 下洞室。例如，E. Hoek 和 E. T. Brown 将地下工程 围岩破坏模式总结为块体失稳、破裂、断层滑动、 弯曲破坏等类型。C. D. Martin 等
由于复杂的地质条件和洞室结构特征，大型地 下洞室群在开挖过程中经常出现各种围岩局部破坏 现象，例如水布垭、三峡、二滩、拉西瓦、溪洛渡、 大岗山和锦屏一级等大型水电站发生过岩爆、大体 积塌方、掉块、严重开裂、变形和松动圈深度过大、 软弱夹层大变形或锚杆(索)荷载超限与断裂等围岩 失稳现象，严重者造成人员伤亡、设备损毁和工期 延误等后果
，
(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering， Institute of Rock and Soil Mechanics， Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. HydroChina Kunming Engineering Corporation，Kunming，Yunnan 650051，China； 3. HydroChina Huadong Engineering Corporation，Hangzhou，Zhejiang 310014，China)