地下洞室围岩稳定判定分析
地下厂房洞室群围岩稳定性方法研究
地下厂房洞室群围岩稳定性方法研究地下厂房洞室群围岩稳定性是指地下厂房洞室周围岩体的稳定性问题。
地下厂房洞室通常是为了满足人们的生产、生活和储存需求，因此洞室群围岩的稳定性对于地下厂房的长期运行、人员安全和资产保障至关重要。
在研究地下厂房洞室群围岩稳定性时，需要考虑以下几个方面的问题：首先，需要分析洞室群围岩的物理力学特性，包括岩石的强度、变形特性和破坏模式。
通过适当的岩石力学试验和野外观测，可以获取岩石的力学参数，如抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
这些参数对于稳定性分析和设计起着重要的作用。
其次，需要考虑工程参数的影响，如洞室尺寸、埋深和周边岩性的条件。
洞室尺寸对岩体稳定性有直接影响，尤其是高宽比较大的洞室，容易导致岩体的变形和破坏。
洞室的埋深也会影响岩体的应力状态，从而影响岩体的稳定性。
周边岩性的条件决定了岩体的强度和变形特性，需要对周边岩性进行综合分析。
此外，岩体的结构面、节理和隐伏断层等地质构造的影响也需要考虑。
岩体中存在的结构面和节理体，会导致岩体的开裂和滑动，对岩体的稳定性产生不利影响。
隐伏断层的活动可能导致岩体的滑动和破坏，需要对其进行综合分析和评估。
最后，需要进行数值模拟和力学分析，包括有限元分析、离散元分析和解析方法等。
通过数值模拟可以模拟地下厂房洞室群围岩的应力-应变状态，预测岩体的破坏形态和稳定性。
数值模拟还可以进行灵敏度分析，评估不同参数对岩体稳定性的影响，为优化设计和工程措施提供依据。
综上所述，地下厂房洞室群围岩稳定性的研究是一项复杂的工作，需要考虑岩石力学特性、洞室尺寸与周边岩性、地质构造和数值模拟等多个方面的问题。
通过综合分析和评估，可以为地下厂房洞室的设计和建设提供科学依据，保障其长期稳定和安全运行。
地下硐室围岩稳定分析
地下硐室围岩稳定分析5.地下洞室围岩稳定性分析―――岩体⼒学作业之五⼀、名词释义1.围岩：指由于⼈⼯开挖使岩体的应⼒状态发⽣了变化，⽽这部分被改变了应⼒状态的岩体称为围岩。
地下⼯程开挖过程中，在发⽣应⼒重分布的那⼀部分⼯程岩体称为围岩。
2.围岩压⼒：地下洞室围岩在重分布应⼒作⽤下产⽣过量的塑性变形或松动破坏，进⽽引起施加于⽀护衬砌上的压⼒。
作⽤在⽀护物上的围岩的变形挤压⼒或塌坍岩体的重⼒称为围岩压⼒。
3.静⽔应⼒状态：在岩⽯⼒学中，地下深部岩体在⾃重作⽤下，岩体中的⽔平应⼒和垂直应⼒相等的应⼒状态。
4.形变围岩压⼒：指围岩在⼆次应⼒作⽤下局部进⼊塑性，缓慢的塑性变形作⽤在⽀护上形成的压⼒，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的⽀护压⼒。
⼀般发⽣在塑性或者流变性较显著的地层中。
5.松动围岩压⼒：指因围岩应⼒重分布引起的或施⼯开挖引起的松动岩体作⽤在隧道或坑道井巷等地下⼯程⽀护结构上的作⽤压⼒。
⼀般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。
6.冲击围岩压⼒：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压⼒作⽤下，围岩产⽣内破坏，发⽣突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的⼀种动⼒现象。
（2）强度较⾼且完整的弹脆性岩体过渡受⼒后突然发⽣岩⽯弹射变形所引起的围岩压⼒。
7.膨胀围岩压⼒：在遇到⽔分的条件下围岩常常发⽣不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出，并在⽀护结构上形成形变压⼒的现象。
8.应⼒集中：受⼒物体或构件在其形状或尺⼨突然改变之处引起应⼒在局部范围内显著增⼤的现象。
9.应⼒集中系数：指岩体中⼆次应⼒与原始应⼒的⽐值，也可⽤井巷开挖后围岩中应⼒与开挖前应⼒的⽐值来表⽰。
10.侧压系数：岩体中⼀点的⽔平应⼒与垂直应⼒的⽐值。
11.围岩（弹性）抗⼒系数：当隧洞受到来⾃隧洞内部的压⼒P时，在内压⼒作⽤下，洞壁围岩必然向外产⽣⼀定的位移△α，则定义围岩的弹性抗⼒系数为K＝P／△α。
8-1 地下洞室围岩稳定性分析
洞顶位移底鼓在岩石地下工程中，受开应力状态发生改二、地下洞室开挖所产生的岩体力学问题向新的平衡应力状态调整，应力状态的调整过程，称(redistribution of stress)。
洞顶位移底鼓由于洞径方向的变形远大于洞轴方向的变形，当洞室半径远小于洞长时，洞轴方向的变形可以忽略不计，因此地下洞室问题可视为平面应变问题深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室，其围岩重分布应力按柯西课题求解(1)柯西课题概化模型无限大弹性薄板，其边界上受到沿方向的外力作用，薄板中有一半径为的小圆孔。
x p R 弹性薄板柯西课题分析示意图pp 1.深埋圆形水平洞室围岩重分布应力以圆的圆心为原点取极坐标，由弹性理论，若不考虑体积力，可求得薄板中任一点的应力及其方向。
(,)M r θ弹性薄板柯西课题分析示意图p p若应力函数为φ22211r r r r φφσθ∂∂=+∂∂径向应力：22rθφσ∂=∂环向应力：2211r r r r θφφτθθ∂∂=−∂∂∂剪切应力：(2)柯西课题解弹性薄板柯西课题分析示意图p p边界条件：()cos 222r r b p pσθ==+()sin 22r r b pθτθ==−0b R >>()()0r r r b r b θτσ====0b R =0b R >>vσxθMvσ0R r弹性薄板pp柯西课题力学模型中极坐标轴与力的作用方向相同。
因此，需进行极角变换。
2420002423411cos22v r R R R r r r σσθ⎡⎤⎛⎞⎛⎞=−−+−⎢⎥⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎣⎦240024311cos22v R R r r θσσθ⎡⎤⎛⎞⎛⎞=+++⎢⎥⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎣⎦420042321sin22v r R R rr θστθ⎛⎞=−+⎜⎟⎝⎠2）由柯西课题解得到作用下圆形洞室围岩重分布应力v σ22θθπ→−2θσσ=④随着距离增大，增大，减小，并且都逐渐趋近于天然应力。
地下洞室围岩稳定性
北京地铁王府井车站
广州地铁东（山口）~杨（箕）区间隧道
3 地下洞室围岩稳定性分析
3.2 岩体中的天然应力
开挖前存在于岩体中的应力，称天然应力或初始应力。是 岩体在建造或改造过程中，各种地质作用综合作用形成的。
主要包括自重应力和构造应力。
岩体内任何一点的初始应力状态(常称为原岩应力)通常可 以垂直正应力(通常为主应力)通常以垂直正应力和水平正应 力来表示：
围岩应力重分布特征
径向应力随着向自由表面的接近而逐渐减小，至洞壁 处变为零。
切向应力在一些部位愈接近自由表面切向应力愈大， 并于洞壁达最高值，即产生所谓压应力集中，在另一些部 分，愈接近自由表面切向应力愈低，有时甚至于洞壁附近 出现拉应力，即产生所谓拉应力集中。
这样，地下洞宝的开挖就将于围岩内引起强烈的主应 力分异现象，使围岩内的应力差愈接近自由表面愈增大， 至洞室周边达最大值。
从这类变形、破坏的发生机制和发育特点中可 以看出，在现代地应力或构造剩余应力较高的薄 层状岩层内修建这类地下洞室，围岩的稳定性与 洞室轴向相对于区域最大主应力方位有密切关系。 通常．轴向垂直于最大主应力方向的洞室，其稳 定性远低于平行于最大主应力方向者。
这是因为：在洞轴垂直于水平最大主应力的条 件下，当洞体平行或近于平行地通过陡倾岩层时 强烈的卸荷回弹会使垂直于最大主应力方向的洞 壁发生严重的弯折内鼓，而当洞体通过平缓岩层 时，高度的应力集中又会使平行于最大主应力的 洞室顶底板，特别是顶拱，因弯折内鼓的发展而 严重坍塌。
2 张裂塌落
张裂塌落通常发生于厚层状或块体状岩体内的洞室 顶拱。当那里产生拉应力集中，且其值超过围岩的抗 拉强度时，顶拱围岩就将发生张裂破坏，尤其是当那 里发育有近垂直的构造裂隙时、即使产生的拉应力很 小也可使岩体拉开产生垂直的张性裂缝。被垂直裂缝 切割的岩体在自重作用下变得很不稳定，特别是当有 近水平方向的软弱结构面发育，岩体在垂直方向的抗 拉强度较低时，往往造成顶供的塌落。但是在N0的 情况下，顶拱坍塌引起的洞室宽高比的减小全使顶拱 处的拉应力集中也随之而减小，甚至变为压应力。当 项拱处的拉应力减小至小于岩体的抗拉强度时．顶拱 因岩韶趋于稳定。
第八章 地下洞室围岩稳定性评价
• 3、冲击压力 • 在坚硬完整岩体中，地下建筑开挖后的洞体应 力，如果是在围岩的弹性界限之内，则仅在开 挖后的短时间内引起弹性变形，而不致产生围 岩压力。但当建筑物埋深较大，或由于构造作 用使初始应力很高，开挖后洞体应力超过了围 岩的弹性界限，这些能量突然释放所产生的巨 大压力，称为冲击压力。 • 4、膨胀压力 • 某些岩体由于遇水后体积发生膨胀，从而产生 膨胀压力。膨胀压力与变形压力的区别在于它 是围岩吸水膨胀引起的。其大小主要岩体的物 理力学性质和地下水的活动特征等。
• 3、地质构造 、 • 地质构造对于围岩的稳定性起重要作用。 地质构造对于围岩的稳定性起重要作用。 • 1）当洞室通过软硬相间的层状岩体时，易在 ）当洞室通过软硬相间的层状岩体时， 接触面处变形或坍落； 接触面处变形或坍落； • 2）当洞室通过背斜轴部时，顶围向两侧倾斜， ）当洞室通过背斜轴部时，顶围向两侧倾斜， 由于拱的作用，利于顶围的稳定。而向斜相反， 由于拱的作用，利于顶围的稳定。而向斜相反， 两侧岩体倾向洞内，并且洞顶存在张裂， 两侧岩体倾向洞内，并且洞顶存在张裂，对围 岩稳定不利。 岩稳定不利。 • 3）当洞室邻近或处在断层破碎带时，若断层 ）当洞室邻近或处在断层破碎带时， 带宽度愈大，走向与洞室交角愈小， 带宽度愈大，走向与洞室交角愈小，则其在洞 内出露越长，对围岩稳定隆影响越大。 内出露越长，对围岩稳定隆影响越大。
• 5、地下水 、 • 围岩中地下水的赋存、活动状态，既影响着 围岩中地下水的赋存、活动状态， 围岩的应力状态，又影响着围岩的强度。 围岩的应力状态，又影响着围岩的强度。当 洞室处于含水层中或地下洞室围岩透水性强 这些影响更为明显。 时，这些影响更为明显。 • 地下洞室围岩的稳定性，除了受上述天然因 地下洞室围岩的稳定性， 素影响外，还受到人为因素的影响。比如： 素影响外，还受到人为因素的影响。比如： 开挖方法、开挖强度、支护方法和时间等。 开挖方法、开挖强度、支护方法和时间等。
地下洞室围岩稳定性分析
地下洞室围岩稳定性分析在进行地下洞室围岩稳定性分析时，一般需要考虑以下几个主要因素：1.岩层的力学性质：岩层的力学性质是岩石稳定性的基础。
要进行稳定性分析，首先需要获取岩层的力学参数，如岩石的强度、弹性模量和剪胀性等。
通常可以通过室内试验、现场调查和实测等方法获得这些参数，或者借助已有的类似工程的资料进行评估。
2.地下水：地下水是地下洞室稳定性分析中重要的一项因素。
地下水对围岩的稳定性产生的主要影响是增加孔隙水压，降低岩层的有效应力，促使岩体产生破坏。
因此，需要充分考虑地下水对岩层的影响，包括水位高度、水质状况、渗流特性等。
3.岩体结构：岩体的结构对于岩层稳定性具有重要影响。
岩体的结构主要表现为节理、裂隙、岩体层理等。
这些结构特征对洞室的稳定性有直接影响，形成控制洞室稳定的主要因素之一、因此，在进行稳定性分析时，需要对岩体的结构特征进行详细调查和分析，选择合适的建模方法进行模拟。
4.洞室开挖方式和支护措施：洞室的开挖过程和支护措施对围岩稳定性有着直接的影响。
开挖过程中，洞室周围会受到剪切应力和变形等影响，进而对围岩稳定性产生影响。
因此，在稳定性分析中需要考虑洞室开挖方式和支护措施的影响，选择合适的岩体应力场和支护材料。
在进行地下洞室围岩稳定性分析时，常用的方法包括力学分析法、数值模拟法和现场监测法等。
力学分析法通过分析力学参数和地质参数，计算岩体的稳定系数，从而评估围岩的稳定性。
数值模拟法通过建立数学模型，采用有限元或边界元方法，模拟洞室周围围岩的变形和破坏过程，预测洞室的稳定性。
现场监测法是指通过安装监测点，对洞室周围的围岩变形和破坏进行实时监测，从而评估围岩的稳定性。
综上所述，地下洞室围岩稳定性分析是一个复杂的工程问题，需要考虑多个因素的综合影响。
只有充分了解地下洞室周围的地质和力学条件，选择合适的分析方法和模型，才能有效评估围岩的稳定性，并制定出合理的支护措施，确保地下洞室的安全和持续稳定。
工程地质讲稿-第9章：地下洞室围岩稳定性
地下水作用
地下水压力、渗透性等对围岩 稳定性产生影响，特别是在软
弱岩体中更为显著。
围岩稳定性评价方法
工程地质分析法
通过对地质勘察资料进行综合 分析，评估围岩的稳定性和可
能发生的不良地质现象。
数值分析法
利用数值计算方法模拟围岩应 力分布、变形和破坏过程，为 工程设计和施工提供依据。
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重要性
围岩稳定性是地下洞室工程设计 和施工中的关键问题，直接关系 到工程的安全性、经济性和可行 性。
围岩稳定性影响因素
01
02
03
04
地质条件
包括岩体的物理性质、岩层结 构、节理裂隙发育程度和地下
水状况等。
洞室设计
洞室的跨度、形状、埋深、支 护方式等设计因素岩的扰动程度和 支护结构的及时性有直接影响
控制地下水压力
设置排水系统
在洞室周边设置排水系统，以降 低地下水压力和防止涌水。
采取止水措施
在洞室周边采取止水措施，如注 浆、粘土填塞等，以防止地下水
渗入。
合理选择施工方法
根据地下水压力情况，选择合适 的施工方法，如逆作法、分部开 挖法等，以减少对围岩稳定性的
影响。
监测与预警系统
设置监测点
在洞室周边设置监测点，对围岩位移、变形、应 力等情况进行实时监测。
工程地质讲稿-第9章地下洞室围岩 稳定性
目录
• 地下洞室围岩稳定性概述 • 地下洞室围岩应力分析 • 地下洞室围岩破坏模式与机理 • 提高地下洞室围岩稳定性措施 • 地下洞室围岩稳定性工程实例
01
地下洞室围岩稳定性概 述
定义与重要性
定义
地下洞室围岩稳定性是指围岩在 一定时间内保持其自身结构完整 性和稳定性的能力。
地下洞室围岩稳定性分析方法综述
问题，然而，由于岩石力学的研究对象是复杂的岩土体材料，一 般均具有非线性、非连续性、非均质及多相性等特点，尤其是天 然岩体，由于其赋存的特殊性，它被各种地质构造（如断层、节 理、层理等）切割成既连续又不连续的形态，从而一般均形成一 个从松散体到弱面体再到连续体的材料序列，而且，天然岩体所 涉及的力学问题是一个多场（应力场、温度场、渗流场）、多相 （气相、固相、液相）等影响下的复杂耦合问题，再加上工程开 挖和外部环境的影响，致使许多情况下，我们不能获得较为准确 的力学参数和本构模型。“力学参数和本构模型不准”已成为岩 石力学理论分析和数值模拟的“瓶颈”问题。
值或变形速率判据用于软弱围岩往往时效不佳，根据牛顿运动 定律，物体从运动转变为静止状态的必要条件是，加速度由负 值渐趋为零。因此，围岩稳定性判据应以加速度为主，辅以变 形值或变形速率，据此提出了变形速率比值判据。
然而采用不同的失稳判据得到的稳定安全度一般是不相同 的，如何建立一个具有理论基础的、可得到唯一解的失稳判据 是今后需要解决的问题。
2存在的问题21参数及本构岩石力学参数和本构模型是岩石力学研究中最核心的两个问题然而由于岩石力学的研究对象是复杂的岩土体材料一般均具有非线性非连续性非均质及多相性等特点尤其是天然岩体由于其赋存的特殊性它被各种地质构造如断层节理层理等切割成既连续又不连续的形态从而一般均形成一个从松散体到弱面体再到连续体的材料序列而且天然岩体所涉及的力学问题是一个多场应力场温度场渗流场多相气相固相液相等影响下的复杂耦合问题再加上工程开挖和外部环境的影响致使许多情况下我们不能获得较为准确的力
传统的岩石力学理论是以岩石的加载试验（包括室内及现 场原位试验）为基础，引入成熟的弹塑性理论等建立起来的而 地下洞室岩体开挖后的实际情况是以卸荷为主，且往往有较大 的拉应力区出现。显然传统的岩石力学理论统一采用加载试验 获取的岩体力学参数，应用适合于加载情况的力学分析软件进 行分析与计算，得到的变形及稳定分析结论与现场的实际情况 必然有巨大区别，甚至连趋势都无法反映[4]。
(完整版)第八章地下洞室围岩稳定性分析
第八章地下洞室围岩稳定性分析第一节概述1．地下洞室（underground cavity）：指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．我国古代的采矿巷道，埋深60m，距今约3000年左右（西周）。
目前，地下洞室的最大埋深已达2500m，跨度已过50m，同时还出现有群洞。
3．分类：按作用分类：交通隧洞（道）、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房仓库、地铁等等；按内壁有无水压力：有压洞室和无压洞室；按断面形状为：圆形、矩形或门洞形和马蹄形洞室等；按洞轴线与水平面间的关系分为：水平洞室、竖井和倾斜洞室三类；按介质，土洞和岩洞。
4．地下洞室→引发的岩体力学问题过程：地下开挖→天然应力失衡，应力重分布→洞室围岩变形和破坏→洞室的稳定性问题→初砌支护：围岩压力、围岩抗力（有内压时）（洞室的稳定性问题主要研究围岩重分布应力与围岩强度间的相对关系）第二节围岩重分布应力计算1．围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体。
2．地下洞室围岩应力计算问题可归纳的三个方面：①开挖前岩体天然应力状态（一次应力、初始应力和地应力）的确定；②开挖后围岩重分布应力（二次应力）的计算；③支护衬砌后围岩应力状态的改善。
3．围岩的重分布应力状态（二次应力状态）：指经开挖后岩体在无支护条件下，岩体经应力调整后的应力状态。
一、无压洞室围岩重分布应力计算1．弹性围岩重分布应力坚硬致密的块状岩体，当天然应力()c v h σσσ21≤、，地下洞室开挖后围岩将呈弹性变形状态。
这类围岩可近似视为各向同性、连续、均质的线弹性体，其围岩重分布应力可用弹性力学方法计算。
重点讨论圆形洞室。
（1）圆形洞室深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室，可以用柯西求解，看作平面应变问题处理。
无限大弹性薄板，沿X 方向的外力为P ，半径为R 0的小圆孔，如图8.1所示。
任取一点M （r ,θ）按平面问题处理，不计体力。
则：……………………①式中Φ为应力函数，它是x 和y 的函数，也是r 和θ的函数。
岩体力学 第9章 地下洞室围岩稳定性分析
1 2
du u 0 则上式变为 dt
2
t
还原变量可得：u c r c / r
（5）
3、边界条件
c u r c r 由公式（5）可得： du c c dr r
2 1 2 1
r Ro
, r 0
r
2 2
, r p0
弹-塑性 松散 围岩应力、支 护上的压力
§9.2 围岩重分布应力计算
第九章
重分布应力：地下开挖扰动后在围岩中形成的 新的应力。 重分布应力与围岩性质、洞形、洞室受外力状 态有关。 围岩重分布应力计算： ①开挖前岩体天然应力状态的确定 ②开挖后围岩重分布应力的计算 ③支护衬砌后围岩应力状态的改善
（6）
将上式代入 （4）可得
E c 1 [(1 )c (1 ) r ] （7） E [(1 )c (1 ) c ] 1 r
2 r 2 1 2 2
2
1
2
将边界条件代入上式可求得积分常数 ：
1 c p E
地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天 然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。
地下洞室的分类
按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、 地下厂房（仓库）、地下军事工程 按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室 按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形 按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井） 按介质类型：岩石洞室、土洞 按应力情况：单式洞室、群洞
即 0 (1 ) p 2(1 ) p cos 2
0 0
从而得： 1/ 3 时 0
岩体力学 第五章 地下洞室围岩稳定性分析
当K0＜1/3时，洞顶底（θ=90、270o）处σθ<0，即出现拉 应力，而洞壁两侧帮出现较高的压应力集中。
当 K0=1/3 时 ， =0 、 180 （ 横 轴 ） 处 ， =8p0/3 ； =45，=4p0/3；=90、 270（竖轴）处，=0。即 测压力系数K0=1/3时，洞顶 底正好不出现拉应力。
当1/3＜K0＜3时，洞壁周边 σθ均为压应力且分布较均匀； K0=1时即为静水压力式。
当 K0=3 时 ， =90 、 270 （ 竖 轴 ） 处 ， =8p0/3 ； =0 、 180 （ 横 轴 ） 处 ， =0。 即测压 力系 数 K0=3 时，洞两帮正好不出现拉 应力。
当 K0 ＞ 3 时 ， 洞 壁 两 侧 帮 （ θ=0 、 180o ） 处 σθ<0 ， 即 出现拉应力，而洞顶底出 现较高的压应力集中。
（1）围岩是均质、各向同性、线弹性、无蠕变 特性；
（2）巷道断面为圆形，其半径为R0。 （3）巷道深埋（Z20R0），忽略围岩内的岩体
自重，即巷道顶、底板处的天然应力是相等的；
（4）巷道的长度远大于巷道断面尺寸，可作为 平面应变问题来研究。
1、静水压力式天然应力场
静水压力式天然应力场产生的条件：地壳深处，由 于高压和高温，原岩应力有时可认为是静水压力状 态。
（二）弹性岩体中非圆形洞室的围岩应力计算 及应力分布特征 •地下工程常用的断面一般为：
•立井——圆形；巷道（隧道）——梯形、 拱顶直墙。 •较少使用的断面为： •立井——矩形；巷道（隧道）——矩形、 圆形、椭圆形、拱顶直墙反拱。 •对于非圆洞室，围岩应力的计算一般是很复 杂的，通常利用复变函数加以解决。
3）深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应 变问题处理。其他类型巷道或作为空间问题， 或作为全平面应变问题处理。
第八章地下洞室围岩稳定性分析
第八章地下洞室围岩稳定性分析
一、地下洞室围岩稳定性
地下洞室围岩稳定性是指开挖地下洞室时，所受水、渗、力、温度变
化作用下，围岩在洞室形成过程中，确保其稳定性，防止发生失稳破坏的
能力。
地下采掘洞室围岩稳定性受到岩性、受力形式、受力程度、渗透性、温度变化、洞室形状及支护形式等多种因素的影响，是复杂的工程力学问题。
二、稳定性分析指标
1、岩体的稳定性
假设在洞室围岩失稳前，围岩的状态是完全稳定的，所以在洞室围岩
的稳定性分析中，首先要对围岩的物理力学性质进行研究，确定洞室围岩
的初始稳定性或不稳定性，对洞室围岩的加载稳定性进行评价，并确定必
要的加固措施。
2、洞室围岩作用的潜在施工影响
稳定性分析还要考虑洞室的施工对围岩的影响，如渗漏的影响，支撑
结构的影响，排水管的影响，洞室入口封闭的影响等。
这些因素会对洞室
围岩的稳定性造成一定影响。
三、稳定性分析方法
1、岩层垂直受力平衡分析法
岩层垂直受力平衡分析法是指将洞室每一层的垂直受力状况按照垂直
受力平衡原理，进行层层分析，以确定每一层的受力及稳定情况。
第七章地下洞室围岩稳定性分析
弯折内鼓 这类变形破坏是层状、特别是薄层状围岩变形破 坏的主要形式。从力学机制来看，它的产生可能有两 种情况：一是卸荷回弹的结果；二是应力集中使洞壁 处的切向压应力超过范层状岩层的抗弯折强度所造成 的。 由卸荷回弹所造成的变形破坏主要发生在 初始应 力较高的岩体内(或者洞室埋深较大，或者水平地应力 较高)，而且总是在与岩体内初始最大主应力垂直相交 的洞壁上表现得最强烈．故当薄层状岩层与此洞壁平 行或近于平行时，洞室开挖后．薄层状围岩就会在回 弹应力的作用下发生回弹应力的作用下发生如图的弯 曲、技裂和折断，最终挤入洞内而坍阁。
一些局部构造条件，有时也有利于这类变形破坏 的产生。如图10—17所示情况，平行于洞室侧壁的断 层，使洞壁和断层之间的薄层岩体内的应力集中有所 增高，因此洞壁附近的切向应力特高于正常情况下的 平均值，而薄板的抗弯矩又比较低，往往造成弯折内 鼓破坏。
从这类变形、破坏的发生机制和发育特点中可以 看出，在现代地应力或构造剩余应力较高的薄层状岩 层内修建这类地下洞室，围岩的稳定性与洞室轴向相 对于区域最大主应力方位有密切关系。通常．轴向垂 直于最大主应力方向的洞室，其稳定性远低于平行于 最大主应力方向者。这是因为：在洞轴垂直于水平最 大主应力的条件下，当洞体平行或近于平行地通过陡 倾岩层时强烈的卸荷回弹会使垂直于最大主应力方向 的洞壁发生严重的弯折内鼓，而当洞体通过平缓岩层 时，高度的应力集中又会使平行于最大主应力的洞室 顶底板，特别是顶拱，因弯折内鼓的发展而严重坍塌。
劈裂剥落、剪切滑移及碎裂松动 这两种破坏形式都发生于压应力、特别是最大压 应力集中的部位。 1.劈裂剥落 过大的切向压应力使围岩表部发生平行于洞室周 边的破裂。一些平行的破裂将围岩切割成厚度由儿厘 米到几十厘米的薄板，它们往往沿壁面剥落。破裂的 范围一般不超过洞室的半跨。当切向压应力大于劈裂 岩板的抗弯强度时，这些劈裂板还可能按压弯、折断 并造成塌方，转化为类似于弯折内鼓类型的破坏。
地下洞室围岩稳定性分析(DOC)
第八章地下洞室围岩稳定性分析第一节概述地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。
从围岩稳定性研究角度来看，这些地下构筑物是一些不同断面形态和尺寸的地下空间。
较早出现的地下洞室是人类为了居住而开挖的窑洞和采掘地下资源而挖掘的矿山巷道。
如我国铜绿山古铜矿遗址留下的地下采矿巷道，最大埋深60余米，其开采年代至迟始于西周(距今约3000年)。
但从总体来看，早期的地下洞室埋深和规模都很小。
随着生产的不断发展，地下洞室的规模和埋深都在不断增大。
目前，地下洞室的最大埋深已达2 500m，跨度已超过30m；同时还出了多条洞室并列的群洞和巨型地下采空系统，如小浪底水库的泄洪、发电和排砂洞就集中分布在左坝肩，形成由16条隧洞(最大洞径14.5m)并列组成的洞群。
地下洞室的用途也越来越广。
地下洞室按其用途可分为交通隧道、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房和仓库、地下铁道及地下军事工程等类型。
按其内壁是否有内水压力作用可分为有压洞室和无压洞室两类。
按其断面形状可分为圆形、矩形、城门洞形和马蹄形洞室等类型。
按洞室轴线与水平面的关系可分为水平洞室、竖井和倾斜洞室三类。
按围岩介质类型可分为土洞和岩洞两类。
另外，还有人工洞室、天然洞室、单式洞室和群洞等类型。
各种类型的洞室所产生的岩体力学问题及对岩体条件的要求各不相同，因而所采用的研究方法和内容也不尽相同。
由于开挖形成了地下空间，破坏了岩体原有的相对平衡状态，因而将产生一系列复杂的岩体力学作用，这些作用可归纳为：(1)地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。
(2)在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。
如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。
(3)围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。
地下洞室围岩稳定性分析与评价
赤平投影网及其透视图
90
O
O
平面投影
直线投影
直线旋转
直线投影到已知平面
② 结构体稳定性及失稳方式的一般判定
如图所示为三种典型情况：
a）块体顶点的铅垂线通过块体的底面，则块体是在重力作用 下的直接垮落；
b）块体顶点的投影不落在底面上，图中的虚线为摩擦角φ， 若滑动面或两个滑面的交线的倾角大于 φ，则块体会沿该结构面 或结构面交线产生滑动破坏；
1
2 3
单轴抗压强度 评分 岩石质量指标RQD(%) 评分 结构面间距(cm) 评分 粗糙度 评分
充填物 mm
结 构 面 条 件 评分 张开度 mm 评分 结构面长度 m 评分 岩石风化程度 评分 状态 透水率 Lu 总体条件
无
6 未张开 6 <1 6 未风化 6 干燥 <0.1 完全干燥
4
5
地下水 条件
3 地下水
① ② ③ ④ 可使岩石软化，强度降低，加速岩石风化； 还能软化和冲走软弱结构面的充填物； 减小结构面的抗剪强度，促使岩体滑动与破坏； 在膨胀性岩体中地下水可造成膨胀地压。
4 原岩应力
是控制地下工程围岩变形破坏的重要因素。为避免洞室的顶 拱和边墙出现过大的切向压应力和切向拉应力的集中，轴线应尽 可能与区域最大主应力方向一致；当地下工程的断面呈扁平形态 时，为避免顶拱出现拉应力，改善顶拱围岩的稳定条件，则应使 洞室轴线垂直于最大主应力方向。
c）则属于稳定的块体。
（a）直接垮落型
（b）滑动型
（c）稳定的块体
2）特殊结构体的图解分析及稳定性验算
① 拱顶结构体的图解分析及稳定性验算
N L1 L3 L1 N L3 W
地下洞室围岩稳定性分析与评价
地下洞室围岩稳定性分析与评价地下洞室围岩稳定性是地下工程中非常重要的问题之一，对地下工程的安全和经济运行具有重要意义。
地下洞室围岩稳定性的分析与评价可以帮助我们判断洞室围岩的稳定程度和寿命，为洞室工程的设计和施工提供可靠的依据。
首先，对地下洞室围岩的力学性质进行测试和分析。
这包括围岩的弹性模量、抗压强度、抗剪强度等力学参数的测定。
通过测试和分析得到的力学参数可以为后续的围岩稳定性分析提供基础数据。
其次，对围岩的岩性和结构进行详细的地质调查和研究。
通过对围岩的地质构造、结构洞的位置、破碎度和节理特征等进行详细的调查和研究，可以了解围岩的变形和破坏机理，为后续的稳定性分析提供依据。
然后，进行数值模拟和分析。
根据实际工程情况，可以使用有限元方法或者其他数值模拟方法对围岩的稳定性进行模拟和分析。
通过模拟和分析，可以得到围岩的应变、应力分布以及稳定性指标，进一步评价围岩的稳定性。
最后，根据分析和评价结果，对围岩稳定性进行评价。
根据实际工程要求和标准，可以将围岩的稳定性进行分级评价，确定围岩的稳定等级，并提出相应的建议和措施，以提高围岩的稳定性。
在地下洞室围岩稳定性分析与评价过程中，需考虑不同因素对围岩稳定性的影响。
例如，水文地质条件、地应力状态、围岩的强度参数、地震和地下水位变化等因素都会对围岩的稳定性产生重要影响，需要对这些因素进行综合分析和评价。
总之，地下洞室围岩稳定性的分析与评价是地下工程设计和施工的重要环节。
通过科学的测试、调查、分析和数值模拟，可以全面、准确地评价围岩的稳定性，为地下洞室工程的建设提供可靠的基础。
地下洞室围岩稳定性
1)围岩应力条件
判断岩爆发生的应力条件有两种方法： 一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc
之比值作为岩爆产生的应力条件；
一是用天然应力中的最大主应力σ1 与岩块单轴抗压强 度σc之比进行判断。
经验公式：σ1 ／σc大于0.165～0.35的脆性岩体最易发生 岩爆。
2）岩性条件
弹性变形能系数ω：加载到0.7σc后再卸载至0.05σc时， 卸载释放的弹性变形能与加载吸收的变形能之比的百分数。
(3)断层错动引起的岩爆
坑道以小角度逼近一个潜在的活动断层时，坑道的开 挖使作用于断层面上的正应力减小，从而使沿断层面的摩 阻力降低，引起断层突然再活动，形成岩爆，这类岩爆一 般发生在构造活动区的探矿井中，破坏性很大，且影响范 围较广。
3）岩爆的产生条件与发生机制
本质上，岩爆乃是洞室围岩的一种伴有突然释放大量 潜能的剧烈的脆性破坏。从产生条件方面来看，高储能体 的存在及其应力接近于岩体强度是产生岩爆的内在条件， 而某些因素的触发效应则是岩爆产生的外因。
围岩
按照森维南原理，由开挖洞室引起的应 力状态的重大变化局限在洞周一定范围之内。 通常此范围等于地下洞室横剖面中最大尺寸 的3—5倍,习惯上将此范围内的岩体称为“围 岩”
3.3 地下洞室围岩的变形破坏
3.2.1 围岩变形破坏的一般过程和特点
地下洞室开挖常能使围岩的性状发生很大变化，促使 围岩性状发生变化的因素，除上述的卸荷回弹和应力重分 布之外，还有水分的重分布。 一殷说来，洞室开挖后，如果围岩岩体承受不了回弹 应力或重分布的应力的作用，围岩即将发生塑性变形成破 坏。 这种变形或破坏通常是从洞室周边，特别是那些最大 压或拉应力集中的部位开始，而后逐步向围岩内部发展的。
地下洞室围岩稳定性分析
第八章地下洞室围岩稳定性分析第一节概述地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。
从围岩稳定性研究角度来看，这些地下构筑物是一些不同断面形态和尺寸的地下空间。
较早出现的地下洞室是人类为了居住而开挖的窑洞和采掘地下资源而挖掘的矿山巷道。
如我国铜绿山古铜矿遗址留下的地下采矿巷道，最大埋深60余米，其开采年代至迟始于西周(距今约3000年)。
但从总体来看，早期的地下洞室埋深和规模都很小。
随着生产的不断发展，地下洞室的规模和埋深都在不断增大。
目前，地下洞室的最大埋深已达2 500m，跨度已超过30m；同时还出了多条洞室并列的群洞和巨型地下采空系统，如小浪底水库的泄洪、发电和排砂洞就集中分布在左坝肩，形成由16条隧洞(最大洞径14.5m)并列组成的洞群。
地下洞室的用途也越来越广。
地下洞室按其用途可分为交通隧道、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房和仓库、地下铁道及地下军事工程等类型。
按其内壁是否有内水压力作用可分为有压洞室和无压洞室两类。
按其断面形状可分为圆形、矩形、城门洞形和马蹄形洞室等类型。
按洞室轴线与水平面的关系可分为水平洞室、竖井和倾斜洞室三类。
按围岩介质类型可分为土洞和岩洞两类。
另外，还有人工洞室、天然洞室、单式洞室和群洞等类型。
各种类型的洞室所产生的岩体力学问题及对岩体条件的要求各不相同，因而所采用的研究方法和内容也不尽相同。
由于开挖形成了地下空间，破坏了岩体原有的相对平衡状态，因而将产生一系列复杂的岩体力学作用，这些作用可归纳为：(1)地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。
(2)在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。
如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。
(3)围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。
水利水电工程地质7_地下洞室围岩稳定性的工程地质分析
断层对地下洞室选线的影响
3．岩层产状的影响
(1)洞室轴线与岩层走向垂直。这种情况， 围岩的稳定性较好，特别是对边墙稳定有利。当 岩层较陡时稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节 理发育时，在洞顶易发生局部岩块坍落现象，洞 室顶部常出现阶梯形超挖。
单斜岩层中的地下洞室
(2)洞室走向与岩层走向平行 在水平岩层中布置洞室时，应尽量使洞室位于均质厚 层的坚硬岩层中，应避免将软弱岩层置于洞室顶部，因为 软弱岩层易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩层位于洞室两 侧或底部也不利，它容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤 出。 在倾斜岩层中，一般说来是不利的。当洞身通过软硬 相间或破碎的倾斜岩层时，顺倾向一侧的围岩易于变形或 滑动，造成很大的偏压，逆倾向一侧围岩侧压力小，有利 于稳定。因此，在倾斜岩层中最好将洞室选在均一完整坚 硬的岩石中。此外，岩层的倾角对围岩的稳定性也有影响。
一、开挖后围岩保持弹性时的重分布应力
圆形 洞室 围岩 重分 布应 力计 算简 图
洞室周边围岩应力弹性重分R r2 (1 2 ) R
用弹 性理 论计 算圆 形洞 室周 边应 力重 分布
各种 断面 形状 的洞 体应 力状 态比 较
碎裂岩体松动解脱
碎裂结构围岩塌方示意图
散体结构岩体发生塑性挤出的几种情形
三、围岩质量等级与自稳能力的关系
I 类为稳定岩体，围岩可长期稳定。 Ⅱ类为基本稳定围岩，不会产生塑性变形，局部可 能产生掉块。 Ⅲ类围岩稳定性差，围岩强度不足，局部会产生塑 性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏，完整的 较软岩稳定性较好，可定为“暂时稳定”。 Ⅳ类为不稳定围岩，规模较大的各种变形破坏都可 能发生。 V 类为极不稳定围岩，不能自稳，变形破坏严重。
地下式水电站洞室布置剖面示意图
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2009年第5期东北水利水电地下洞室围岩稳定判定分析任建川，陈旭，姜淑香［摘要］地下洞室稳定性问题是一个复杂的非线性力学问题，通常伴随着变形非均匀性、非连续性和大位移等特点，影响洞室稳定的因素众多，关系错综复杂，找出一个普遍适用的定量失稳判定是困难的,目前大多数判定是以周边允许收敛量和允许收敛速率的形式给出的,以此判定围岩是否稳定。
［关键词］地下洞室；围岩稳定；判定分析［中图分类号］TV554［文献标识码］A［文章编号］1002－0624（2009）05－0005－02（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁丹东118220）1影响洞室围岩稳定性的主要因素1.1地质因素（1）岩体的结构特征。
从稳定性分类角度来看，岩体结构特征可简单地用岩体的破碎程度或完整性来表示，某种程度上它反映了岩体受地质构造作用的严重程度。
实践证明，围岩的破碎程度对地下洞室稳定与否起主导作用，在相同岩性条件下，岩体愈破碎，洞室就愈容易失稳。
松散结构及破碎结构岩体的稳定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状块体最好。
一定程度上岩体越破碎则洞室越不稳定，越容易坍塌。
（2）结构面性质与空间组合。
在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。
对地下洞室来说，围岩中存在单一的软弱面一般不会影响洞室的稳定性。
只有结构面与洞室轴线关系不利时，或出现两组或两组以上的结构面时，才构成易坠落的分离岩块。
分离岩块的塌落或滑动，还与结构面的抗剪强度以及岩块之间的相互连锁作用有关。
因此在围岩分类中，可从结构面的成因及其发展史、结构面的平整及光滑程度、结构面的物质组成及其充填物质情况、结构面的规模与方向、结构面的密度与组数五方面来研究结构面对洞室围岩稳定性影响的大小。
（3）岩石的力学性质。
在整体结构的岩体中，影响围岩稳定性的主要因素是岩石力学性质，尤其是岩石强度，一般来说，岩石强度越高洞室越稳定。
此外，岩石强度还影响围岩失稳破坏的形态，强度高的硬岩多表现为脆性破坏，易引起岩爆现象。
而强度低的软岩，多以塑性变形为主，流变现象明显。
（4）初始应力状态。
初始应力会影响洞室开挖后稳定性。
地下工程失稳主要由于开挖引起应力重分布超过围岩强度或引起围岩过分变形造成的，而应力重分布是否达到危险程度与初始应力场方向、量值有关。
（5）地下水的影响。
地下水对围岩稳定性的影响主要表现为使岩石软化、疏松，充填物泥化，强度降低，增加动、静水压力等，从而降低隧道围岩的稳定性。
调查资料表明，地下水对不同类别隧道稳定性影响程度存在明显差异，地下水对硬岩组成的围岩隧道稳定性影响甚微，可忽略不计，而对于弱岩，地下水影响较大。
（6）特殊地质条件。
当地下工程穿越断层破碎带、强风化带、发育的岩溶区等特殊地质条件时，维护围岩的稳定往往较困难，因为构造破碎带往往包含断层泥、糜棱岩、角砾岩、压碎岩等断裂构造岩。
这时岩层松软破碎，而临近地带的岩层节理裂隙也比较密集，地下水往往较活动，再加上地应力较大，则会出现强烈的地压现象。
1.2工程活动造成的人为因素洞室施工是造成围岩丧失稳定的一个最主要的因素。
开挖洞室所采用的施工方法、洞室断面尺寸和形状、施工质量、支护形式及实施过程都会对围岩的稳定产生影响。
（1）洞室的尺寸和形状。
跨度大小对围岩的稳定性也有显著影响，实践证明，跨度越大则洞室的稳定性越差，跨度大小对隧道工程稳定性的影响可从三方面考虑：应规划设计·5·东北水利水电2009年第5期力分布、围岩及支护构件强度、施工顺序。
洞室形状不同，在同一围岩中，拱形洞室围岩较稳定，洞室形状主要影响开挖后的围岩应力状态；圆形或椭圆形隧道围岩应力状态以压应力为主，对维持围岩稳定性较好；而矩形或梯形洞室，顶板围岩将出现较大拉应力，可导致岩体张裂破坏趋势。
（2）开挖方法。
从目前的技术水平看，开挖方法对围岩稳定性影响也较为明显，施工方法和开挖工序与洞室所处围岩或地质情况是否适应很大程度上决定了工程的成败，如同一岩体中采用普通爆破法开挖与用控制爆破法开挖相比，后者围岩扰动小。
2围岩失稳判定分析2.1围岩强度判定岩体在某截面上的承载能力主要取决于岩体本身的性质，如这个截面承受的应力或应变超过自身承载能力的极限，围岩体在这个截面上必然发生破坏。
支护的作用是改变应力场和位移场的分布，使围岩体各截面的荷载比较均匀，并提供承载能力较强的高强度抗力点，使各截面的承载能力可充分发挥。
围岩强度判定的理论基础是强度破坏理论，如D-P 准则或摩尔一库仑准则等。
即在低约束压力的条件下，岩体内某斜截面的剪应力值超过破坏理论规定的滑动限界范围时，岩体就发生剪切屈服破坏。
由于整个洞室断面的地质条件分布不均匀，围岩的强度指标难以确定，并且各点的应力状态也不一样，所以，破坏理论规定的滑动限界范围很难确定。
大量的试验证明，岩体失稳都发生在峰值强度之后应变弱化段的某一区间。
因此，即使超过峰值强度，岩体也不一定失稳;而有时岩体所受的应力未超过岩体强度，当满足一定的条件时也会失稳。
2.2容许极限位移量判定容许极限位移量是指保证洞室不产生有害松动的条件下，自洞室开挖起到变形稳定为止，在起拱线位置的洞室壁面间水平位移总量的最大容许值，也有用拱顶的最大容许下沉量表示的。
在洞室开挖的过程中，若发现量测到的位移总量超过容许极限值，或者根据已测位移加以预测的围岩稳定时的位移将超过极限值，则意味着围岩位移超限，支护系统必须加强，否则有失稳危险。
容许极限位移量的确定并不是一件容易事情，是洞室所处地质条件、洞室埋深、断面形状尺寸及初期支护形状等多种因素决定的，实际应用中，应根据工程实际经验和工程施工进展情况使用。
对高地应力和完整的硬岩，失稳时的围岩变形量往往较小，而对于软弱围岩和膨胀性围岩，数据往往较大，目前围岩极限位移量一般通过理论分析、数值计算、现场量测和室内试验来确定。
2.3容许位移速率和加速度判定容许位移速率是指在保证围岩不产生有害松动的条件下，洞室壁面间水平位移速度的最大容许值。
同样与洞室围岩、洞室埋深及断面尺寸和施工方法等因素有关，容许位移速率无统一的标准，一般根据经验选定。
如国外某些工程对容许速率的规定是第一天的位移量不能超过容许位移量的1/5～1/4，第一周内平均每天的位移量应小于容许位移量的1/2。
日本洞室标准规范着重强调了在开挖后的支护初期通过围岩变形量测判断围岩稳定性的必要性，规定采用短台阶时，不论复线还是单线洞室，当最大位移速率大于20mm/d，表明围岩处于失稳状态，必须采用特殊模式支护。
西坪洞室和金竹林洞室的塌方监控表明，位移速率大于10mm/d时，往往出现喷层局部严重开裂，有时裂缝宽度达1～2.5mm。
因此位移速率10mm/d 可作为失稳的初步预报值。
在围岩变形的全过程中，在围岩不失稳的情况下，只有在开挖工作面通过量测断面前与通过后的极短时间内变形是加速的；另外在已掘进的地段,量测断面附近再次受到施工扰动时,也会出现短时间的加速，但只要扰动停止,变形就变为减速，以上两种情况下的加速属于正常加速,其它情况属于异常加速,异常加速是围岩失稳的征兆,如果异常加速连续发展，表明围岩与支护体系处于失稳的征兆已经明显,需采用紧急处理措施。
量测资料表明，将变形速率0.27～0.3mm/h作为由稳定进入临危状态的值是可行的，在塌方时刻，变形速率一般为0.5～2mm/h，这时补救措施已经来不及了，因围岩已经开始塌方。
围岩发生位移速率在0.8～1.5mm/h 时，一般在3～15min后发生塌方，因此将前者作为岩体失稳位移判据,表明这对岩体已经进入失稳状态，需要采取必要的措施。
将0.5～2mm/h作为正式的围岩失稳判据，预防塌方的措施必须在这以前进行，实践证明，进入临危状态后采取措施能够阻止围岩的加速移动。
2.4收敛比判定根据施工过程现场量测，可以得到围岩向洞内的收敛位移，洞室内收敛位移和洞室开挖宽度之比为洞室“收敛比”。
利用“收敛比”这一参数，能够较全面地反映围岩应变形态和锚喷支护效果，且又易于测定，一般洞室收敛比大于2%后，洞室已趋于稳定。
对于流变性的洞室，洞室围岩变形是动态变化的，因此应变或位移变化速度便成了人们关心的问题。
人们需要知道洞室围岩稳定时的最终收敛位移，也需要知道给定时间内的收敛位移即收敛率δ(mm/d)，从而决定支护作业的时间。
一般认为:收敛率δ∝0，位移呈减速收敛趋势，最终趋于稳定；收敛率δ=常数，而位移收敛比不大于2%，需要做支护；收敛率δ>0，位移呈加速收敛趋势，这种情况（下转第21页）规划设计·6·2009年第5期东北水利水电（上接第6页）[收稿日期]2008-12-12[作者简介]任建川（1970-），男，工程师，现主要从事水电工程施工与管理工作。
只允许开挖面通过此处时短暂出现，否则开挖面通过时，围岩将急速失稳。
2.5力学判定一般说来，洞室开挖后，如果围岩岩体承受不了回弹应力或重分布的应力的作用，围岩将发生塑性变形或破坏。
这种变形或破坏通常是从洞室周边，特别是那些最大压力或拉应力集中的部位开始，而后逐渐向围岩内部发展的，其结果可在洞室周围形成松动带或松动圈。
围岩内的应力状态也因松动圈内的应力被释结果就在围岩内形成一定的应力分布带，相应地在围岩内一定范围内形成不同的应变分布带，通过分析围岩塑性区、拉应力区的大小及塑性应变量值大小也可判断围岩的失稳。
综合以上分析，洞室的失稳问题属于自然科学中地学与力学交叉的一种应用技术问题。
洞室的失稳分析既是一个具体的工程技术问题，又是纷繁多变、难以定量描述、多层次的子系统组成的一个复杂的巨系统，这决定了它只能是多学科理论方法、专家经验、监控量测信息与计算机技术三者综合集成的科学。
要对它有比较全面、深入的认识，就必须依照实际情况，从专业的思维定势中解脱出来，用系统的方法加以研究。
因此参考既有洞室稳定性判据的实践经验，结合实际工程中各量测值随时间变化的规律，可将其应用地下洞室稳定性的判断。
3失稳判定的评价3.1根据观测情况，判断围岩是否稳定在围岩发生大的工程事故之前，支护结构一般都会出现明显的征兆，如喷射混凝土开裂，裂缝不断扩大，钢支撑发生扭曲或折叠变形，或者是锚杆缩进喷射混凝土内部等，都表明围岩的变形压力或松散压力很大，洞周出现了大变形，洞室处于不稳定状态。
3.2根据监测数据进行判断监测的数据一般都能很好地反映围岩的稳定状况。
如果量测所得到的值每天都在变化，不管其值是变大或变小，都说明测点位置的围岩还没有稳定下来，围岩内部应力处于重组状态。
在对监测数据的整理分析中可以看出，监测值随时间的变化大致有3种情况：（1）监测值不大，并很快趋于稳定，这种情况一般出现在地质条件好、支护参数设计较保守、施工质量能够得到保证的前提下；（2）监测值不大，一段时间之后，值趋于稳定，稳定一段时间后，值又开始加速变化，最终趋于稳定，这种情况出现在地质条件比较好、设计合理、施工质量有一定保障的情况下；（3）监测值变化的前半部分和情况二类似，只是出现第二次加速变化持续的时间更长，并且没有停止的趋势，监测值达到较高的水平，这种情况出现在地质条件较差，支护参数设计也还合理，可能由于施工质量太差或方法不当，或地质情况不均匀等因素造成量测值最终不收敛，有可能最终导致支护结构失稳破坏。