地下洞室简介
简述地坑环境的内容
简述地坑环境的内容地坑环境是指在地下开挖过程中形成的一种特殊的地质环境，也称为地下洞室。
它是由于人类活动或自然原因导致的地下空间的形成，如矿山、隧道、地铁等。
这些空间在开挖过程中会受到不同程度的变形和破坏，从而形成了一系列特殊的地质现象和环境。
一、地坑环境的特征1. 地下空间：地坑环境是指在地下开挖过程中形成的一种特殊的地质环境，其主要特征是具有大量的地下空间。
2. 地质变形：由于开挖过程中会对岩土体造成不同程度的破坏和变形，因此在地坑环境中常常出现各种复杂多样的岩土体变形现象。
3. 地质灾害：由于岩土体破坏和变形导致了许多与之相关联的灾害问题，如塌陷、滑坡、崩塌等。
4. 人工干预：在开挖过程中需要进行大量人工干预，如支护、加固等措施。
二、地坑环境的分类1. 矿山环境：矿山环境是指在采矿活动中形成的地下空间，主要包括露天矿、井下矿和深部矿。
2. 隧道环境：隧道环境是指在隧道施工中形成的地下空间，主要包括公路隧道、铁路隧道、水利隧洞等。
3. 地铁环境：地铁环境是指在地铁建设中形成的地下空间，其特点是规模大、施工周期长。
三、地坑环境的影响1. 地质灾害：由于岩土体变形和破坏导致了许多与之相关联的灾害问题，如塌陷、滑坡、崩塌等。
2. 环境污染：开挖过程中会产生大量噪音、尘土和废水，对周围环境造成一定程度的污染。
3. 人身安全：由于开挖过程中需要进行大量人工干预，因此对施工人员的安全提出了更高的要求。
4. 建筑物损坏：地坑环境对周围建筑物产生了不同程度的影响，如地基沉降、裂缝等。
四、地坑环境的治理与管理1. 人员管理：对施工人员进行培训和安全教育，提高他们的安全意识和技能水平。
2. 环境保护：加强对噪音、尘土和废水等污染物的控制和治理，减少对周围环境的影响。
3. 工程监测：采用先进的监测技术对地坑环境进行实时监测，及时发现并处理问题。
4. 支护加固：采用适当的支护加固措施，保证工程施工安全和周围建筑物不受影响。
地下洞室工程施工程序
地下洞室工程是指在地下进行的开挖、支护、衬砌等工程活动，施工环境复杂，技术要求高，施工程序也就显得尤为重要。
本文将从地下洞室工程的施工准备、施工流程、施工技术及质量控制等方面进行详细阐述。
一、施工准备1. 地质勘查：在施工前，要对地下洞室的地质情况进行详细的勘查，了解地质结构、岩性、地下水等情况，为洞室开挖和支护提供依据。
2. 设计方案：根据地质勘查结果，制定合理的洞室设计方案，包括洞室尺寸、走向、支护结构等。
3. 施工设备：根据洞室设计和施工要求，准备相应的施工设备，如挖掘机、装载机、混凝土泵、喷锚机等。
4. 施工材料：准备施工所需的材料，如混凝土、钢筋、锚杆、喷射混凝土等。
5. 施工人员：组织施工队伍，对施工人员进行技术培训和安全教育。
6. 施工现场：对施工现场进行清理、平整，设置安全警示标志，确保施工安全。
二、施工流程1. 洞室开挖：根据设计方案，采用挖掘机等设备进行洞室开挖，注意控制洞室尺寸和坡度。
2. 初期支护：洞室开挖完成后，应及时进行初期支护，包括喷射混凝土、锚杆施工、钢筋网片安装等，以稳定洞室围岩。
3. 二次衬砌：在初期支护后，进行二次衬砌施工，包括混凝土浇筑、模板安装、钢筋焊接等，提高洞室的稳定性和耐久性。
4. 排水降水：地下洞室施工过程中，要进行排水降水，防止地下水对施工造成影响。
5. 施工通道：在洞室施工过程中，要施工通道，方便施工人员和设备进出。
6. 施工监控：对施工过程进行监控，及时发现和处理施工中的问题。
三、施工技术1. 洞室开挖技术：采用合理的开挖方法，如新奥法、传统的钻爆法等，控制洞室开挖的质量和速度。
2. 支护技术：根据洞室围岩的稳定情况，采用合适的支护方法，如喷锚支护、钢支撑等。
3. 衬砌技术：采用混凝土衬砌，提高洞室的稳定性和耐久性。
4. 排水降水技术：采用合理的排水降水方法，如井点降水、深井降水等。
四、质量控制1. 施工质量控制：严格按照设计方案和施工技术要求进行施工，确保施工质量。
8.3 地下洞室
(三)评价内容 详细勘察阶段地下洞室岩土工程勘察报告，除按本规范第14章的
4.按洞室轴线与水平面的关系可分为： 水平洞室
地下洞室
竖井
倾斜洞室
5.按围岩介质类型可分为： 土洞
地下洞室
岩洞 另外，还有人工洞室与天然洞室之分。
三、地下洞室主要的岩土工程问题
围岩应力
地下洞室主要的 岩土工程问题
围岩压力 围岩变形与破坏 围岩抗力
各种类型的地下洞室，所产生的岩土工程问题不尽相同，对 地质条件的要求也不同，因而所采用的研究方法和研究内容也 不尽相同。
一、围岩分级的目的
①作为选择施工方法的依据； ②进行科学管理及正确评价经济效益； ③确定结构上的荷载(松散荷载)； ④给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
二、围岩分类方法 目前国内外已提出的围岩方法有数十种之多，在定性的，也
有定量的；有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类；分 类原则和考虑因素也不尽相同。
在各种分类中，考虑较多的因素有以下几种：岩体完整性、 成层条件、岩块强度、结构面发育情况及地下水等。
8.3.3 地下洞室围岩稳定性评价
围岩稳定性评价是地下洞室岩土工程研究的核心。
定性评价
稳定性评价
定量评价
工程地质条件综 合分析
围岩强度与相应 的围岩应力之比
8.3.4 地下洞室的勘察要点
一、可行性研究勘察
7地下洞室解析
13
14
15
16
全球地下目前已建成使用的主要地下交通设施：打 浦路隧道，延安路隧道，延安路隧道复线， 外滩隧道，外环隧道，翔殷路隧道，大连 路隧道，复兴路隧道；地铁1号线、地铁2 号线一期工程；16条人行过街道（含6条下 穿铁路的人行过街道）与7条车行下立交； 227座地下车库。
②岩体按完整性系数划分
40
(3)地下水活动的影响 地下水活动对洞周岩土体的影响有： ①增加洞周支护结构上的压力； ②使洞周岩土体强度降低，造成洞周岩土体 变形或失稳破坏， ③长期作用可加速洞周岩石风化、溶蚀可溶 性岩石，土体中的动水压力可造成施工中 的洞室产生大规模塌方； ④已成地下洞室内可能产生渗漏泉涌，影响 地下洞室的正常使用。
7.2.1地质因素 包括：岩体结构特征、岩体强度和地下水活动3项 基本因素。 （1）岩体结构特征 岩体的结构特征是围岩分级的一项主要因素，可 分为： 整体状结构； 块状结构； 层状结构； 碎裂结构； 散体结构
39
（2）岩体强度 岩体强度通常可用岩块饱和单轴抗压强度乘以因考 虑节理裂隙存在的岩体完整性系数KV来表示。 ①岩石按饱和单轴抗压强度划分
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美国
• 波士顿，拆除美国乃至世界最拥挤的城市 交通干道，6车道中央大道高架。在现有 中央大道下修建8至10车道地下高速路， 地面用以绿化；修建一条通向机场的4车 道隧道，穿越波士顿港。
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美国
• 波士顿，拆除美国乃至世界最拥挤的城市 交通干道，6车道中央大道高架。在现有 中央大道下修建8至10车道地下高速路， 地面用以绿化；修建一条通向机场的4车 道隧道，穿越波士顿港。
• 盾构施工是近年来在国内兴起挖掘隧道 的先进方法，它是根据不同的地质条件， 采用相适应的构造复杂的盾构机，通过 计算机精确控制，在地下向前掘进，同 时尾部拼装上可以承受巨大压力的相互 咬合的管片而形成圆形隧道。盾构机通 过之处，其后面就会形成一条高质量的 隧道。
石油化工地下洞室
石油化工地下洞室本文旨在介绍石油化工地下洞室的重要性和背景信息。
石油化工行业是现代工业发展中的重要支柱之一。
在石油化工生产过程中，大量的化学品、原料和能源需要储存和运输。
为了确保石油化工生产的安全性和高效性，地下洞室被广泛应用于石油化工厂和储存设施中。
地下洞室具备以下重要性：储罐：地下洞室可用作石油化工产品的长期储存设施。
由于地下环境的稳定性和隔离性，洞室内的储存可以更好地防止化学品泄漏和事故发生。
管道：石油化工产品需要经过大规模的管道网络进行输送。
地下洞室可以用作管道连接点，方便产品的输送和分流。
能源储备：石油化工行业对大量的能源供应是必需的。
地下洞室可以用于储存石油、天然气等能源资源，保障能源的供应和稳定性。
考虑到以上背景信息，石油化工地下洞室的安全和有效运营将直接影响石油化工行业的发展和整体经济效益。
因此，对于石油化工企业来说，合理规划和管理地下洞室是至关重要的。
本文讨论如何设计和建造石油化工地下洞室，包括地质调查、结构设计和施工过程。
地质调查在设计和建造石油化工地下洞室之前，进行详尽而准确的地质调查非常重要。
地质调查应涵盖以下方面：地质地貌：了解地下洞室所处地区的地质地貌特征，包括地层结构、地表物理特征、地下水情况等等。
地质构造：分析地质构造，如断层、褶皱等，以确定地下洞室的稳定性和安全性。
岩石性质：对地下洞室所经过的岩石进行采样和测试，以确定其力学性质和稳定性。
地下水：研究地下水的水位、流向和水质，以评估对地下洞室的影响。
结构设计地下洞室的结构设计需要考虑以下要素：荷载特性：考虑所需容纳的石油化工设备和材料的重量、压力和振动特性。
岩石稳定性：根据地质调查结果，采用适当的支护方式和结构加固措施，确保地下洞室的稳定性。
应力分析：进行应力分析，确定地下洞室的承载能力和安全系数。
排水系统：设计有效的排水系统，以应对可能的地下水渗漏或水位上升。
施工过程地下洞室的施工过程应遵循以下步骤：准备工作：清理施工区域，确保施工现场的安全和无障碍。
《岩体力学》第八章地下洞室围岩分析
②开挖洞室半径为R0，塑性圈半径为R1，岩体中的天然应力 ，（ 时情况）；
③圈内岩体强度服从Mohr直线强度条件即（Coulomb－Naiver准则）。
分析如图8.8所示：
图 8.8 塑性圈围岩应力分析图
，
由 （取向外为正，向内为负）
得：
上式整理变为：
…………………………………………………………①
（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；
令 ，则：
其中 、 为应力集中系数，其大小仅与点的位置有关。
同理，根据光弹实验或弹性力学方法可求得不同形状洞室的应力集中系数 和 ，见教材P144。
（3）软弱结构面对围岩重分布应力的影响
假定岩体中结构面无抗拉能力，且 很小，在剪切过程中，结构面无剪胀作用。
（1）软弱结构面 ，沿水平直线方向
、 均为主应力，结构面上无剪切应力，无影响。不会沿结构面产生滑动，结构面对围岩重分布应力的弹性分析无影响。
设满足方程①的应力函数 为：
………………………………③
由③代入①，并由②可得：
故应力函数 为：
…………………………④
由④代入①可得各应力分量：
………………………………⑤
岩体天然应力比值系数为 ，假定岩体为无重板的力学模型如图8.2所示。
若水平和铅直的天然应力均为主应力，则开挖前板内的天然应力为：
水电站地下厂房(岩锚梁)出线洞及辅助洞室工程
水电站地下厂房(岩锚梁)出线洞及辅助洞室工程1.1 概述本工程与地下厂房紧密相关的辅助洞室有：出线洞、母线洞、排风联系洞和交通联系洞及1#、2#排水廊道。
出线洞长194.773ｍ，与交通洞右端起拱处相通，开挖断面为5.0×7.25m的城门洞型，进口底板高程为1784.5 ▽ｍ，与交通洞相接处的高程为1772 ▽ｍ，“出0+00～0+62.82、0+112.82～0+194.773”为平段，“出0+62.82～0+112.82”段的坡度为i=0.264；母线洞长91.0ｍ（每个洞长33ｍ，共三个），与交通洞相通，底板与发电机层楼面等高，开挖断面为6.2×6.35m的城门洞型。
交通联系洞紧靠安装间下游侧；1#、2#排风联系洞分别与出现洞、尾水洞在同一厂轴线上，结构尺寸为4.0×4.5m。
排水廊道的开挖断面为2.0×2.5m的城门洞型，上下两层廊道中的渗水最终流入到集水井。
根据招标文件提供的地质资料，地下辅助洞室置于斜长花岗岩体中，结构面优势走向近SN 向，成洞条件较好，但结构面相互切割组合形成的楔形体失稳对洞顶和边墙产生不利影响，且地下水受随机分布的小断层阻隔在施工中可能出现局部集中涌水，地下洞室氡气及其子体及CO 超标，施工中应加强通风。
表1-1 主要工程量表1.2 施工规划及程序因为交通联系洞和母线洞均在厂房发电机层，施工通道只有从交通洞进入，利用厂房第三层开挖一并进行。
上、下层排水廊道结合排风洞、压力管道的进展，适时跟进，在厂房开挖完成之前完成。
出线洞和排风联系洞则根据工期的安排情况适时展开施工。
由于本部位地下洞室的地质条件较好，故采用全断面掘进的方式施工，临时支护跟进。
各洞砼利用各洞承担交通量较小的时段，穿插进行。
交通联系洞、排风联系洞、出线洞施工程序框图排水廊道施工程序框图1.3 洞内施工布置1.3.1 施工供风由设在洞口外的地下厂房空压站集中统一供风，沿洞线铺设Φ6″/Φ4″供风管布置于进洞右侧。
定义地下洞室
（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；
围岩：地下洞室周围的围岩土体。 即洞室周围受到开挖影响，大体相当于地下洞室宽度 或平均直径3倍左右范围内的岩土体。 我国几处地下洞室围岩失稳或破坏的典型实例 见下表
第六章 地下洞室的工程 地质问题
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 洞室位置的选择 洞室围岩压力(了解) 洞室围岩的破坏形式 洞室围岩稳定性因素的分析 保障洞室围岩稳定性的措施（重点） 岩体的工程分类
第一节 概 述
一、定义 地下洞室：指在地下或山体内部的各类建筑物。 如地下交通运输用的铁道和公路隧道、地下铁道等；
靠近背斜轴部， 断裂发育，风化
破碎
多次发生顶拱坍塌，后 改明挖
9
充水夹泥断裂发 育，多组交切构
成不稳定体
塌方
1 0
福建某二级引 水隧洞的一段
北西向近直立的
大断层在洞内出 露，宽约 50 余 m ，其中十余条 岩脉穿插，节理 发育，风化严重，
施工中不断发生塌方，
大者计四次，最终冒 顶、 80m 岩层全部塌 落，地表陷落 3 — 5m
1.在区域稳定性评价基础上，将 洞室选择在安全可靠的地段； 2.建洞区构造简单，岩层厚且产 状平缓，构造裂隙间距大、组数 少，无影响整个山体稳定的断裂 带；
3.岩体完整，成层稳定，且具有 较厚的单一的坚硬或中等坚硬的 地层，岩体结构强度不仅能抵抗 静力荷载，而且能抵抗冲击荷载； 地形完整，山体受地表水切割破 坏少，没有滑坡、塌方等早期埋 藏和近期破坏的地形。
一般认为，具备下列条件是宜于建洞的： 1.基本地震烈度一般小于８度，历史上地震烈度及震 级不高，无毁灭性地震； 2.区域地质构造稳定，工程区无区域性断裂带通过， 附近没有发震构造； 3.第四纪以来没有明显的构造活动。 区域稳定性问题解决以后，即地下工程总体位置选 定后，进一步就要选择建洞山体，一般认为理想的 建洞山体具有以下条件：
岩土工程7地下洞室
3
• 54
（4）以成地下洞室内可能产生渗漏泉涌， 影响地下洞室的正常使用。 二 工程因素： 后期人为形成的外在因素。 1 设计洞室断面形状不当或尺寸过大，产 生应力集中。 2 施工方法不当，如开挖没及时支护。 3 洞顶开挖时超挖形成积水，向洞内渗漏。 4 冷库设计或施工不当，洞周岩土体冻胀。
使结构发生变形和破坏。 5 已成洞室旁边开挖洞室，或在下采煤 （挖洞），使已成洞室破坏。 6 地震 爆破等作用下，因岩土体抗剪强度 降低产生变形和破坏。
7.5地下洞室岩爆及其特征 一 岩爆成因及分级 围岩内岩石性质和围岩应力大小
3
• 54
H (2.0 2.5)h0
二 岩体地下洞室 位置的选择 1 地质构造 、地层特性的影响 2 使用功能的考虑。 3 注意收集有关设计、 施工资料。 4 地下洞室的性能、规模、特点和与地面 建筑物的联系。 5 相临隧道间距的考虑。6 地下水的考虑 7 洞口位置与标高、洞轴走向、洞室断面 与长度等项选择。 8 方案比较与论证。
2003年7月1日9时左右，上海中山南路847号上海市音 像制品批发交易市场5层楼房发生倾斜，主楼裙房倒塌。 据悉，这是正在施工中的地铁4号线（浦东南路至南浦大 桥）区间隧道浦西联络通道发生大量流沙涌入，引起地面 大幅沉降所致。
三 土体洞室位置的选择 1 土体强度和含水情况。 应避免在有淤泥、软土、流沙及富含水的 土层及有可能冲刷、淹没的地带选择洞 址。 2 对邻近建筑物影响的考虑。 尽量离开重要建筑物一定的距离，不可从 高楼下直接通过。 3 施工方法的考虑。 4洞口位置与洞轴线走向的选择。
7地下洞室
第1节 洞室的类型和位置选择 一 洞室的类型 按使用功能分： 军事工程 、地下交通工程、 城市基础设施和共 同沟、 地下采掘空间 、地下工厂或车间、地下 仓储设备、 地下民用设施。
超大跨地下洞室调研及施工建议
超大跨地下洞室（隧道）施工方法调研及施工方案建议一、定义一般认为：地下工程（隧道工程）的结构受力及结构安全，以及修建安全风险除与岩石自身特性（如：强度、节理裂隙、断层、地下水等）因素密切关联外，还与断面大小、洞室高度、洞室跨度、断面型式有很大关系。
（一）隧道断面划分标准地下洞室（隧道）断面越大，受力越不利，安全风险越高，施工技术难度就越大。
目前，对隧道断面划分的标准较多，主要以国际隧道协会对隧道断面的划分标准（如：表1-1）和日本对隧道断面的划分标准（如：表1-2）为主。
表1-1 国际隧道协会对隧道断面的划分标准表1-2 日本对隧道断面的划分标准1我国铁路、公路和市政工程基本采用国际隧道协会对断面的判断标准，因此，当隧道净空面积>100m2时，为超大断面隧道。
（二）隧道跨度划分标准国内外对地下洞室（隧道）的跨度暂无明确划分标准。
根据惯例，两车道公路隧道、双线铁路隧道也被认为是大跨度隧道，随着装备水平和施工技术水平的提高，其结构型式最为常见，已被大量应用，技术难度一般，是否属“大跨”范畴意义不大。
但，对于单洞三个及以上车道公路隧道、单洞三线铁路隧道、联拱隧道、地铁车站、地下水封洞库等跨度不小于18m的地下洞室（隧道），其施工难度、技术难度仍不容小觑，我们暂且认为属超大跨洞室（隧道），在结构设计和施工技术、施工安全应予以高度重视。
二、主要超大跨洞室（隧道）简介近年来，国际、国内修建了一些不同用途的超大跨洞室（隧道）。
（一）公路单洞四车道隧道1.贵州凯里大隔山隧道:最大开挖跨度21.04m，高11.5m；2.沈大高速公路韩家岭隧道:开挖跨度23m；3.深圳雅宝隧道:开挖跨度21.1m，高13.68m；4.广州龙头山隧道:开挖跨度21.47m，高13.58m；5.沈大高速公路韩家岭隧道:最大开挖宽度22.482m,最大开挖高度15.52m；26.乌蒙山二号特长隧道:开挖跨度28.42m。
（二）铁路隧道1.内昆铁路曾家坪1号隧道:宽度为20.68m，开挖高度为13.83m；2.甬台温铁路(双线)和金温线(单线)并行段——西岙隧道:最大开挖跨度20.22m，最大高度15.68m；3.兰渝铁路新作坊隧道（三线段）:开挖跨度20.12～22.66m，高度15.29～16.44m；4.襄渝铁路狗磨湾隧道车站段:开挖宽20.5m，高13.0m；5.京张铁路八达岭站:八达岭长城站是亚洲规模最大的山岭地下火车站，也是国内埋深及提升高度最大的高速铁路地下站，八达岭长城站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7m，是目前国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道，车站大厅的跨度约为45m。
地下洞室工程地质
湿
7
有中等压力水， 滴水
4
有严重地下水问 题，流水
0
第二十八页，共52页。
（6）节理(jiélǐ)方位对RMR的修正值R6
方位对工程的影响 评价
很有利
隧道 0
有利
－2
一般
－5
不利
－10
很不利
－12
地基 0 －2 －7
－15 －25
边坡 0 －5
－25 －50
第二十九页，共52页。
（7）节理走向与倾角对隧道掘进(juéjìn)的影响
第二十页，共52页。
根据(gēnjù)Q值，可将岩体分为9类，如图：
地下开挖当量 (dāngliàng)直径：
Dr
跨度、直径或高度 巷道支护比ESR
第二十一页，共52页。
Q分类法考虑的地质因素较全面，而且把定性分析与定量 评价结合起来了，软硬岩均适用，在处理极软弱的岩层中推 荐采用(cǎiyòng)此分类法。
的含义 3、赋值内插法。抗压强度、完整性系数、地下水
的赋值为范围值，要用内插法赋值。 以抗压强度为例。对于坚硬岩，抗压强度大于 100MPa时为30分，大于60MPa时为20分，如某
第十一页，共52页。
第七章 地下洞室工程地质—围岩(wéi yán)分类方法
GB50287－99规定(guīdìng)的围岩分类方法 岩石饱和抗压强度为80MPa，则
主要岩性
坚固系数f
石英岩、玄武岩 花岗岩、石英斑岩、石英砂岩 很硬的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩 砂岩、片岩 很硬的砂岩、片岩和石灰岩、泥灰岩
20 15 10~8 6~5 4~3
泥灰岩、软片岩、白垩、石膏 密实岩土、粘壤土、砂砾 耕植土、泥炭、湿砂 砂、湿砾、松散土 流砂、沼泽土、含水黄土
复杂条件地下洞室
• 2．围岩稳定的流变损伤分析 • 由于软弱围岩在一定条件下发生显著变形时，往往产生大量裂隙从
而发生扩容，因此运用流变损伤力学原理作稳定性分析是一种合理的 选择。
• 洞巷开挖的非线性能量守恒定律在一定条件下可简化为：
• 其中：
• 为在非完全弹性介质中开挖洞巷时围岩中重新积聚的弹性能；
• 为开挖洞巷过程中损失的非弹性能；
• 为人工构筑的支护所吸收的能量。
• 这就是说在允许围岩先变形和损伤到一定程度
及
，并不至
于使围岩过度破坏的情况下，应使
就可使支护的代价最小，且保证
变形参数上引用节理单元的法向和剪切刚度参数而推导出二维及三维问题的 本构方程。损伤演化方程不是采用裂纹的共线扩展，而是采用次生的拐折裂 纹模型。其原理是应用断裂力学方法，并考虑裂隙面闭合时产生内摩擦力和 粘聚力。对二维情况，针对多组裂隙推导了损伤演化方程。 • 以上述推得的公式编制了计算程序。对裂隙岩体的变形及强度特性进行预 测，并与相应的模型试验进行对比，取得了良好的效果。
• 节理岩体的三种强度的相关关系可近似取节理岩体的整体内摩擦系数 等于材料及节理面平均内摩擦系数；而节理岩体的整体粘聚力为材料 及节理面平均粘聚力的20％~30％。
• 2．节理岩体的非线性力学模型及分析方法
• (1)节理刚度法断裂损伤模型： • 本模型是运用弹性体功的互等定律，引入传压和传剪系数Cn及Cr，在裂隙的
• (2)复杂岩体的施工，对围岩是一个非线性的力学荷载过 程。其稳定性是与应力路径及历史相关的。施工前要进行 动态施工过程力学的优化分析，寻求几个较优方案，以供 决策。
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11.1 地下洞室类型
（1）地下交通通道：隧道、地铁、人行地道 等
（2）城市基础设施和共同沟：市政工程中常用
（3）地下仓储设施：地下油罐、冷库、粮仓等
（4）地下工厂或车间：地下水电站、精加工车间 等
（5）地下民用设施：地下商场、旅馆等
（6）地下采掘空间：采矿洞穴等
（7）地下军事工程：地下军事指挥所、地下掩 体、弹药库等
11.4地下洞室稳定性的主要影响因素
1）地质因素 ❖ （1）岩体结构特征 5大结构。围岩的不同分类。 ❖ （2）岩体强度 由岩石（块）饱和单轴抗压强度、完整性 系数二者乘积决定。
❖ （3）地下水活动的影响
（i）增加作用于支护结构上的压力；
（ii）软化洞周岩土体，降低其强度，使之 易变形及失稳破坏； （iii）长期作用可加速洞周岩石风化，易溶 蚀可溶性岩石；土体中的动水压力可能导致 施工中产生大规模塌方；
11.2 地下洞室结构与参数
（1）结构
由外向内：围岩——衬砌——内部空间
围岩 内部
衬砌
（2）断面形状 ❖ 圆形、椭圆形、马蹄形，等等 ❖ 边墙：直墙、曲墙
❖ 底板：平底式、仰拱式
❖ 断面不宜出现尖角，如矩形、方形等断面， 尖角处应力集中，结构受力不利。特殊情况 下采用。
❖ 断面：有大断面、小断面之分
（3）埋深与跨度 深埋、浅埋； 大跨度、小跨度岩体，包括5类岩体结构
土体 如：软土隧道、黄土隧道等
（5）相邻隧道间距 连拱 小间距 大间距
（6）位置
选择位置时要考虑地质条件、使用功能、 地下水、相邻建筑、系统工程总体要求等因 素影响，注意多方案技术经济比选。
❖ （5）洞周岩土体受到地震、爆炸等振动作用， 而产生抗剪强度降低，导致洞周岩土体变形 或破坏，进而对支护结构产生重要影响甚至 破坏；
❖ （6）地下冷库设计或施工不当，导致洞周岩 土体冻胀，使支护结构产生变形或破坏。
本讲小结
❖ 功能类型 ❖ 结构组成 ❖ 重要参数 ❖ 主要施工操作方法 ❖ 稳定性主要影响因素
（7）其它 如：长度等
11.3 地下洞室主要施工方法
按施工操作方法分类：
❖ 矿山法（钻孔爆破法）——常用于山岭隧道 （围岩工程性质较好时），常规方法
❖ TBM法（隧道掘进机、隧道全断面开挖机）— —山岭隧道、软土隧道均可采用，适应面较 为广泛
❖ 盾构法——可用于城市地铁、其它地下通道 （软土、砂卵石地层、软岩地层等均适用）
（iv）已成的地下洞室内可能出现渗漏水及泉 涌等情况，影响其正常使用。
2）工程因素 即为人为形成的外在因素
❖ （1）断面形状、埋深、跨度等洞室参数设计 不当；
❖ （2）施工方法不妥，如爆破、支护等环节；
❖ （3）超挖洞顶等形成集水，向洞内渗漏；
❖ （4）已有洞室周围施工新的洞室，对已有洞 室产生影响甚至破坏；
盾构法结构型式
上 海 双 圆 隧 道
盾构的基本构造：
盾构壳体
切口环、支承环、盾尾及内部横、竖隔板
推进系统
拼装系统
出土系统
切口环
支承环
盾尾
❖ 沉管隧道法——适用于江、河底的地下通道
❖ 顶管隧道法——可用于软土地区的地下通道
❖ 明挖法——适于隧道埋深很浅的情况、因地 形或地质条件限制的隧道洞口段的施工，等 等