地下洞室围岩稳定性评价

学习小结
01 基本概念：围岩及围岩应力 02 围岩应力的重分布
END 谢谢观看！
Engineering geology
9.2 地下洞室围岩稳定性 分析
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学习内容
01 地形条件 02 岩性条件 03 地质构造条件
地下洞室围岩稳定性分析
隧道是公路工程中与地质条件关系最密切的工程建筑物。隧道的 优点是线路短、裁弯取直、减少开挖和填方工程量、抗震性高等。 隧道位于地下，四周被各种围岩包围，处于各种不同的地质构造部 位，可能遇到各种地质问题。在进行公路规划设计时，隧道位置的 确定是先决问题之一。隧道位置的选择，除取决于工程目的要求外， 还需考虑地形、岩性、地质构造、地下水等地质条件。
地下洞室围岩稳定性分析
1、地形条件
隧道进、出口地段最好是基岩出露比较完整或坡积层较薄，地形边坡 应下陡上缓，洞口岩层最好倾向山里，在地形陡的高边坡开挖洞口时， 应不削坡或少削坡即进洞，以保证边坡的稳定性。洞口要避开滑坡、崩 塌、冲沟、泥石流等地质灾害易发地段，还要避开山麓残积、坡积、洪 积物等第四纪松散沉积物。隧道进出、口不宜选在排水困难的低洼处， 也不应选在傍河山嘴及谷口等易受流水冲刷的地段。
围岩压力 地下洞室围岩稳定工程地 质条件分析 隧道围岩变形破坏的预防 措施
学习目标
知道围岩压力 学会地下洞室围岩稳定工程地质条件分 析 了解隧道围岩变形破坏的预防措施。
学习难点
地下洞室围岩稳定工程地质条 件分析
Engineering geology
9.1 认识围岩压力
学习内容
01 基本概念：围岩及围岩应力 02 围岩应力的重分布
学习小结
01 地形条件 02 岩性条件 03 地质构造条件
学习情景9 学习小结
学习内容
一、围岩压力 二、地下洞室围岩稳定工程地质条件分析 三、隧道围岩变形破坏的预防措施
学习重点
围岩压力 地下洞室围岩稳定工程地 质条件分析 隧道围岩变形破坏的预防 措施
学习目标
知道围岩压力 学会地下洞室围岩稳定工程地质条件分 析 了解隧道围岩变形破坏的预防措施。
③ 断裂对隧道选址的影响。
断层、断裂破碎带对隧道工程极为不利，隧道选址应远离断层，决不能 沿断层面走向修建隧道；在断裂破碎带地段修建隧道，应特别慎重，尤其 在破碎带较宽、且断层角砾、泥砂、碎石等尚未固结成岩地段，一般不允 许平行破碎带修建隧道。
如果隧道选址必须穿越断层或断裂破碎带，则应将隧道轴线方向布置 在与断层或断裂破碎带走向垂直的方向，以使隧道中断裂破碎带占地最少 或出露面积最小。
围岩（山岩）压力：地下建筑物的围岩在
03
重分布应力作用下产生塑性变形破坏而产
生的作用于支护结构上的压力。
04 围岩压力是作用于地下建筑支护结构上的主
要外力，其性质和大小取决于地应力状态和
岩体特性。
二、围岩应力的重分布
（一）应力重新分布的一般特征（图7-1）
围岩中任意一点应力，可用下式计算：
σr=σ[1—（r²/R²）]
地下洞室围岩稳定性分析
2、岩性条件
均质厚层坚硬完整的硬质岩（岩石饱和抗压强度Rg＞30MPa），围 岩的稳定性较好，能适应各种断面形状的地下洞室；而软质岩（Rg＜ 30MPa）围岩不稳定。洞室位置应尽量选在坚硬完整的岩浆岩、厚层坚 硬的沉积层及变质岩中，而应避开软弱岩石（如凝灰岩、粘土岩、页岩、 胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩等）和软、硬互层或含软弱夹层 的岩体。
学习难点
地下洞室围岩稳定工程地质条 件分析
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Engineering geology
《工程地质》
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Engineering geology
学习情景9 地下洞室围 岩稳定性评价
学习内容
01 认识围岩压力 02 地下洞室围岩稳定工程地质条件分析 03 隧道围岩变形破坏的预防措施
学习重点
3、地质构造条件
地质构造是控制岩体完整性、稳 定性的重要因素，裂隙和断层亦是地 下水渗透的直接通道，隧道选址时应 尽量避开地质构造复杂的地区。
① 岩层产状对隧道选址的影响。 当隧道轴线与岩层走向平行时，在水 平或近水平的岩层中修建隧道，地质 条件较好，但应将隧道位置选在厚层 状均质岩层中。
在倾斜岩层中修建隧道，一般是不利的，因为开挖隧道切断倾斜岩层后， 容易造成隧道两侧边墙所受的侧压力不一致，导致局部变形。
在背斜轴部由于岩层上拱，能很好地将上覆岩层的荷重传递到附近两侧岩 体中去，而使背斜轴部拱曲最大部位的压力变小，开挖隧道时岩块坍落以及涌 水的可能性较小。
平行褶皱轴线方向修建隧道，地质条件都不理想。 首先，在背斜轴部选址，虽然岩层上拱使顶部压力有所减弱，但背斜轴部 的岩层处于张力作用下，遭受过强烈的破坏，不宜沿背斜轴线长距离开挖、修 建隧道； 其次，沿向斜轴线开挖、修建隧道，对工程的稳定性极为不利； 第三，若必须在褶曲岩层地段平行轴线方向修建隧道，可以将隧道轴线选 在背斜或向斜的两翼，条件相对好些。
σθ=σ[1+（r²/R²）]
（学生解释）
（二）围岩的松动圈和承载圈
从式（7-1）和（7-2）可知，隧洞开挖后应力重分布的主要特征是径向应 力(σr)向洞壁方向逐渐减小，至洞壁处为零。而切向应力(σθ)在洞壁增大，如在 A点它比开挖前要大两倍(图7-1、2)。应力重分布的影响范围，一般为隧洞半径 的5-6倍，在此范围之外，岩体仍处于原始应力状态。通常所说的围岩，就是指 受应力重分布影响的那一部分岩体。
在直立或近直立岩层中修建隧道，也是不利的，特别是将隧道位置 选在其厚度与隧道跨度相等或小于隧道跨度的直立软弱岩层中时，更是 十分不利的；
一定不能把隧道位置选在软硬岩层的分界线上，因为隧道顶部的地 层岩性不同，容易产生不均匀变形，或在地下水作用下向下滑动，破坏 隧道。
② 褶皱对隧道选址的影响。横穿向斜和背斜修建隧道时，隧道轴线上承受 着不同的压力，在向斜的轴部由于存在较强的挤压力，岩层受挤压破碎呈下坠 态势，开挖隧道时容易坍落，而且向斜轴部的裂隙中存在承压地下水，开挖时 有涌水的威胁。
一、基本概念
（1）围岩
由于开挖地下洞室，周围的初始应力发生变化的岩体。 应力重分布的影响范围，一般为隧洞半径的5-6倍，在此范围之外， 岩体仍处于原始应力状态。通常所说的围岩，就是指受应力重分布影响 的那一部分岩体。
一、基本概念
02 围岩应力（二次应力）：开挖地下洞室
时发生重分布后的围岩中的应力。