地下工程的工程地质问题
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８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• (１)塑性变形:当围岩应力超过软弱岩体的屈服强度时,软弱的塑性岩 体就会向洞内挤出、鼓胀,产生变形.塑性变形的延续时间长,变形量大, 发生压碎、拉裂或剪破.塑性变形是围岩变形的主要组成部分.
• (２)膨胀内鼓:岩石吸入地下水或开挖后从空气中吸收水分易于膨胀的 有两类:一是富含黏土矿物(特别是蒙脱石)的泥岩、页岩、膨胀土;二 是含硬石膏的地层.
• (２)地应力的组成:地应力主要包括构造应力和自重应力,另外还包括 地温应力、地下水压力及沉积作用、变质作用、岩浆作用等引起的应 力等.
• 自重应力是指由上覆地层岩体重量产生的地应力.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 对于表面为水平的半无限体,岩体具有的重度为γ,在深度为H 处的垂直 自重应力为
• １９９６年１１月,中国工程院环境委员会成立大会上,钱七虎院士提 出:１９世纪是桥的世纪,２０世纪是高层建筑的世纪,２１世纪是地下 洞室开发利用的世纪.
• 研究实质:岩土体在开凿洞室后,应力、应变的分布和变形情况.地下洞 室的稳定性,必然与地质条件密切相关,因此就是要求有充分可靠的地 质资料,作为分析岩体稳定性和进行结构设计、选择施工方法及处理 措施的基础.
• ①结构面类型.根据结构面的成因,一般将其分为成岩(或原生)结构面 、构造结构面和次生结构面三种类型.
• a. 成岩结构面又可分为火成结构面、沉积结构面和变质结构面.火成 结构面多数是物质分界面,如侵入体与围岩的接触面、岩浆岩体之间 的接触面等,也有破裂性结构面,如岩浆迅速冷凝收缩而成的原生节理 面;沉积结构面主要是指层理面、不整合面等物质分界面;变质结构面 主要是指板状、千枚状及片状、片麻状岩石的片理面.
• (２)结构面与洞室受力方向的夹角＜３０°或平行时,洞壁与结构面相 切的部位产生最大切向应力;当结构面的走向与洞室受力方向平行时, 洞顶(底)的切向应力成为最大主应力,而径向应力变得弯斜.
• (３)结构面与洞室受力方向的夹角为４５°时,洞壁与结构面相切且垂 直的部位产生相等的最大切向应力.
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• ①整体块状结构岩体的工程性质.整体块状结构岩体因其结构面稀疏 、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石,因此整体强度高,变形特 性接近于各向同性的均质弹性体,变形模量、承载能力及抗滑能力都 较高,抗风化能力也较强,故其具有良好的工程性质.
• ②层状结构岩体的工程性质.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.５.３ 地温
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• 在深埋(＞１７０m)地下洞室内,高地温会使施工更加困难. • 一般在地表下一定深度内,地温常年不变,称为常温带,以下地热增温率
为１ ℃/３３m.除深度外,地热还与构造、火山活动、地下水温度有关 .
• ８.５.４ 岩爆
• 在坚硬岩体深部开挖时,岩石突然飞出和剧烈破坏的现象,称为岩爆. • １.岩爆的特点 • (１)高应力区的坚硬岩石易发生岩爆; • (２)岩爆发生时常伴有声音;
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 但岩体和岩石不同:可以把岩石理解为一种材料,岩石的工程性质主要 取决于它的矿物成分、结构与构造,因此,其特征完全可以通过手标本 进行描述和试验,基本上把岩石看作是连续的、均质的,且多为各向同 性的.
• 岩体是由各种岩石块体组合而成的“岩石结构物”,它的主要特点是 不连续性、非均质性和各向异性.它的工程性质不仅取决于组成它的 岩石,更重要的是取决于它的不连续性,因此,其特征不能只用一块手标 本进行描述和试验,而需要进行大量的现场观测和多方面的室内外试 验才能确定.
• ８.３.２ 围岩应力的变化规律
• 主要与洞室形状和侧压力系数(N)有关.
• ８.３.３ 围岩应力的特征
• (１)邻近洞壁的岩体受到集中应力的作用,当岩体中的切向应力和径向 应力之差达到某一极限值时,就会产生塑性变形.
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８.３ 围岩与围岩应力的变化规律
• (２)当应力足够大时,有可能形成一个塑性松动圈. • (３)在塑性松动圈外侧,径向应力逐步增大,所形成的应力升高区,称为
弹性圈. • (４)在应力升高区以外,应力状态仍保持应力状态,应力条件不受洞室
开挖的影响.
• ８.３.４ 结构面的产状与洞室受力方向对围岩 应力的影响
• (１)结构面与洞室受力方向的夹角＞６０°或垂直时,洞壁与结构面垂 直相交的部位产生最大切向应力.
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８.３ 围岩与围岩应力的变化规律
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.２.１ 岩体与岩体结构
• １.岩体的概念 • 岩体是指与工程活动有关的那部分地壳,因此,岩体的范围大小取决于
工程的形状、位置、类型与规模.按照岩体对工程所起的作用,可以把 岩体分为三大类:地基岩体、边坡岩体和周围岩体.地基岩体是指房屋 、桥梁、路基等建筑物基础下面的岩体;边坡岩体是指因路堑边坡等 人工开挖而暴露出来的斜坡岩体;周围岩体是指隧道等地下工程周围 的岩体. • ２.岩石与岩体的相互关系 • 地壳由岩石组成,岩体是地壳的一部分,因此岩体也是由岩石组成的.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• (３)岩爆发生时有一个过程,即启裂阶段—应力调整阶段—岩爆阶段; • (４)岩爆分为四级:Ⅰ—无岩爆,Ⅱ—低岩爆,Ⅲ—中等岩爆,Ⅳ—高岩爆. • ２.岩爆发生的条件 • (１)岩层经受过较强的地应力作用; • (２)岩石具有较高的弹性强度; • (３)埋藏位置具有较严密的围限条件. • ３.岩爆的类型 • (１)围岩表部岩石突然破裂引起的岩爆; • (２)矿柱或大范围围岩突然破坏引起的岩爆;
８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• １.坚硬岩体的变形与破坏 • (１)岩爆:在高地应力区完整、坚硬的脆性岩中,产生的大量弹性应变
能的突然释放,即突然的脆性破坏,并导致岩石剥落、弹射和爆裂声、 气浪的现象,称为岩爆. • (２)张裂、劈裂:当N＜１/３时,洞顶产生张裂塌落;洞壁产生劈裂剥落. • (３)弯折(内鼓):对于层状(尤其是薄层脆性)围岩,是由卸荷回弹或切向 压应力超过其抗弯强度所造成. • (４)滑移. • ２.软弱岩体的变形与破坏
• ３.松散围岩的变形与破坏
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８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• (１)重力坍塌:当洞室开挖遇到规模较大的断层破碎带,节理密集带等 破碎岩体以及松散堆积物时,在洞顶会产生的坍塌破坏现象.
• (２)溯流涌出:当开挖揭穿了饱水的松散破碎物质时,这些物质就会和 水一起在压力下呈夹有大量碎屑物的泥浆状突然涌入洞中,有时甚至 可以堵塞坑道,给施工造成很大的困难.
在沉积岩中有可能形成比较规则的结构体形状,但在一般情况下,很难 形成规则的几何形状.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 常见的形状有立方体、四面体、菱面体、板状、柱状及楔状六种. • 结构体的大小由结构面组数及各组间距决定.巨大岩块组成的岩体不
易变形;小的岩块可能引起类似土的潜在破坏形式,由通常伴随着不连 续岩体出现的平移或倾倒式破坏,变为圆弧-旋转型破坏,在极个别情况 下,极小的“岩块”可能产生流动破坏. • ②结构体与工程的相对位置.如果结构体的形状和大小相同,当其产状 不同时,在同一个工程部位有不同的稳定性;当产状相同而处于不同的 工程部位时,也有不同的稳定性. • (３)岩体结构的基本类型及其工程性质.岩体的工程性质与岩石的工程 性质和结构面的工程性质密切相关.
任务8 地下工程的工程地质问题
• 8.1 概述 • 8.2 岩体、岩体结构及地应力的概念 • 8.3 围岩与围岩应力的变化规律 • 8.4 洞室围岩的变形及其破坏的基本类型 • 8.5 地下工程特殊地质问题
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８.１ 概述
• 地下洞室:地下洞室是在岩土体内,为各种目的经人工开凿形成的地下 工程构筑物.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• b. 构造结构面.构造结构面是指在构造应力作用下形成的,主要包括断 层面、节理面、劈理面等.构造结构面各有其力学成因,相互间有一定 的成因联系,在空间分布上也有一定的规律.构造结构面按其力学成因 可分为压性的、张性的、扭性的、压扭性的和张扭性的五种.
• ④散体结构岩体的工程性质.散体结构岩体的裂隙很发育,岩体十分破 碎,工程性质极差,可按碎石土来分析其工程性质.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.２.２ 地应力及其特征
• (１)地应力:地应力指地壳岩体处在未经人为扰动的天然状态下所具有 的内应力,也称为天然应力、原岩应力、初始应力、一次应力.由于工 程开挖,一定范围内岩体中的应力受到扰动而重新分布,则称为二次应 力或扰动应力,在地下工程中称围岩应力.
• 水平自重应力σH 为 • 构造应力是指由构造运动引起的地应力,一般可分为活动应力和残余
应力. • (３)地应力的特点: • ①地应力基本上是压应力. • ②垂直应力主要是自重应力. • ③水平压力具各向异性.
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８.３ 围岩与围岩应力的变化规律
• ８.３.１ 围岩的概念
• 在岩体中,因开挖洞室,岩体产生的应力重新分布,应力重新分布的范围 内的岩体称为围岩,其直径一般为洞室直径的３~５倍.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 对于岩性较好的坚硬岩石组成的岩体,其工程性质主要取决于结构面 的工程性质;对于岩性较差的弱软岩石组成的岩体,其工程性质一般受 岩石工程性质的控制.根据结构面及结构体的不同特征,可划分出整体 块状结构岩体、层状结构岩体、碎裂结构岩体和散体结构岩四种类型 ,其工程性质也不相同.
• 层状结构岩体中结构以层面及不密集的节理为主,结构面多为闭合至 微张状,一般风化微弱,结合力不强,结构体块度较大且保持着母岩岩块 性质,因此这类岩体总体变形模量和承载力较高,但当结构面结合力不 强或有软弱夹层存在时,则其强度和变形特性都具有各向异性的特点. 一般沿层面方向比垂直于层面方向强度低.
• ③碎裂结构岩体的工程性质.碎裂结构的岩体中,节理、裂隙发育,常有 泥质充填物质,结合力不强,岩体的完整性破坏较大,其工程性质较差.
• ３.岩体结构
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• (１)结构面.结构面主要是指存在于岩体中的各种地质界面,包括各种 破裂面(劈理、节理、断层、风化裂隙面等)、物质分异面(层理、沉积 间断面等)以及软弱夹层、软弱带等.结构面是各种地质作用的产物,不 同的结构面具有各自的特征.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• ８.５.２ 有害气体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 天然存在的有害气体能够充满岩石的空隙,当开挖时,气体会进入开挖 地下、开挖井巷,给施工带来不便.
• 隧道与地下工程施工中常见的有害气体是瓦斯,其具有如下特征: • (１)爆炸温度:封闭状态下可达１８５０℃; • (２)爆炸体积:扩大四倍或更大; • (３)爆炸后:空气中无O２,使人员晕倒甚至死亡; • (４)如果爆炸时遇到煤尘,威力更大.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• ８.５.１ 涌水
• 地下洞室穿越含水层时,会使地下水涌入.其作用表现为: • (１)产生静水压力作用于衬砌; • (２)岩质软化,降低强度; • (３)软弱夹层泥化,使岩体滑动; • (４)岩类的溶解和膨胀; • (５)产生动水压力,出现流砂及渗透变形; • (６)若含有有害化合物,则会对衬砌产生侵蚀; • (７)大量涌水,易产生伤亡事故.
• c. 次生结构面也多为破裂面.其包括风化裂隙面、卸荷裂隙面、爆破 裂隙面、滑坡裂隙面、溶蚀裂隙面等.
• ②结构面的特征. • a. 产状:结构面在空间的分布状态. • b. 间距:同一组相邻结构面之间的垂直距离.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• c. 持续性:表示在一个暴露面上能见到的结构面迹线的长度. • d. 粗糙度:相对于结构面平均平面的平整光滑程度. • e. 结构面壁强度:结构面相邻岩壁的等效抗压强度. • f. 裂缝开度:张开结构面相邻岩壁间的垂直距离. • g. 充填物:充填于结构面相邻岩壁间的物质. • h. 渗透:水沿岩石孔隙和导水结构面的流动. • (２)结构体:即岩体中被结构面切割而成的岩石块体. • ①结构体的形状及大小.结构体的形状取决于结构面的组数及其产状.
８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• (１)塑性变形:当围岩应力超过软弱岩体的屈服强度时,软弱的塑性岩 体就会向洞内挤出、鼓胀,产生变形.塑性变形的延续时间长,变形量大, 发生压碎、拉裂或剪破.塑性变形是围岩变形的主要组成部分.
• (２)膨胀内鼓:岩石吸入地下水或开挖后从空气中吸收水分易于膨胀的 有两类:一是富含黏土矿物(特别是蒙脱石)的泥岩、页岩、膨胀土;二 是含硬石膏的地层.
• (２)地应力的组成:地应力主要包括构造应力和自重应力,另外还包括 地温应力、地下水压力及沉积作用、变质作用、岩浆作用等引起的应 力等.
• 自重应力是指由上覆地层岩体重量产生的地应力.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 对于表面为水平的半无限体,岩体具有的重度为γ,在深度为H 处的垂直 自重应力为
• １９９６年１１月,中国工程院环境委员会成立大会上,钱七虎院士提 出:１９世纪是桥的世纪,２０世纪是高层建筑的世纪,２１世纪是地下 洞室开发利用的世纪.
• 研究实质:岩土体在开凿洞室后,应力、应变的分布和变形情况.地下洞 室的稳定性,必然与地质条件密切相关,因此就是要求有充分可靠的地 质资料,作为分析岩体稳定性和进行结构设计、选择施工方法及处理 措施的基础.
• ①结构面类型.根据结构面的成因,一般将其分为成岩(或原生)结构面 、构造结构面和次生结构面三种类型.
• a. 成岩结构面又可分为火成结构面、沉积结构面和变质结构面.火成 结构面多数是物质分界面,如侵入体与围岩的接触面、岩浆岩体之间 的接触面等,也有破裂性结构面,如岩浆迅速冷凝收缩而成的原生节理 面;沉积结构面主要是指层理面、不整合面等物质分界面;变质结构面 主要是指板状、千枚状及片状、片麻状岩石的片理面.
• (２)结构面与洞室受力方向的夹角＜３０°或平行时,洞壁与结构面相 切的部位产生最大切向应力;当结构面的走向与洞室受力方向平行时, 洞顶(底)的切向应力成为最大主应力,而径向应力变得弯斜.
• (３)结构面与洞室受力方向的夹角为４５°时,洞壁与结构面相切且垂 直的部位产生相等的最大切向应力.
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• ①整体块状结构岩体的工程性质.整体块状结构岩体因其结构面稀疏 、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石,因此整体强度高,变形特 性接近于各向同性的均质弹性体,变形模量、承载能力及抗滑能力都 较高,抗风化能力也较强,故其具有良好的工程性质.
• ②层状结构岩体的工程性质.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.５.３ 地温
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• 在深埋(＞１７０m)地下洞室内,高地温会使施工更加困难. • 一般在地表下一定深度内,地温常年不变,称为常温带,以下地热增温率
为１ ℃/３３m.除深度外,地热还与构造、火山活动、地下水温度有关 .
• ８.５.４ 岩爆
• 在坚硬岩体深部开挖时,岩石突然飞出和剧烈破坏的现象,称为岩爆. • １.岩爆的特点 • (１)高应力区的坚硬岩石易发生岩爆; • (２)岩爆发生时常伴有声音;
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 但岩体和岩石不同:可以把岩石理解为一种材料,岩石的工程性质主要 取决于它的矿物成分、结构与构造,因此,其特征完全可以通过手标本 进行描述和试验,基本上把岩石看作是连续的、均质的,且多为各向同 性的.
• 岩体是由各种岩石块体组合而成的“岩石结构物”,它的主要特点是 不连续性、非均质性和各向异性.它的工程性质不仅取决于组成它的 岩石,更重要的是取决于它的不连续性,因此,其特征不能只用一块手标 本进行描述和试验,而需要进行大量的现场观测和多方面的室内外试 验才能确定.
• ８.３.２ 围岩应力的变化规律
• 主要与洞室形状和侧压力系数(N)有关.
• ８.３.３ 围岩应力的特征
• (１)邻近洞壁的岩体受到集中应力的作用,当岩体中的切向应力和径向 应力之差达到某一极限值时,就会产生塑性变形.
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８.３ 围岩与围岩应力的变化规律
• (２)当应力足够大时,有可能形成一个塑性松动圈. • (３)在塑性松动圈外侧,径向应力逐步增大,所形成的应力升高区,称为
弹性圈. • (４)在应力升高区以外,应力状态仍保持应力状态,应力条件不受洞室
开挖的影响.
• ８.３.４ 结构面的产状与洞室受力方向对围岩 应力的影响
• (１)结构面与洞室受力方向的夹角＞６０°或垂直时,洞壁与结构面垂 直相交的部位产生最大切向应力.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.２.１ 岩体与岩体结构
• １.岩体的概念 • 岩体是指与工程活动有关的那部分地壳,因此,岩体的范围大小取决于
工程的形状、位置、类型与规模.按照岩体对工程所起的作用,可以把 岩体分为三大类:地基岩体、边坡岩体和周围岩体.地基岩体是指房屋 、桥梁、路基等建筑物基础下面的岩体;边坡岩体是指因路堑边坡等 人工开挖而暴露出来的斜坡岩体;周围岩体是指隧道等地下工程周围 的岩体. • ２.岩石与岩体的相互关系 • 地壳由岩石组成,岩体是地壳的一部分,因此岩体也是由岩石组成的.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• (３)岩爆发生时有一个过程,即启裂阶段—应力调整阶段—岩爆阶段; • (４)岩爆分为四级:Ⅰ—无岩爆,Ⅱ—低岩爆,Ⅲ—中等岩爆,Ⅳ—高岩爆. • ２.岩爆发生的条件 • (１)岩层经受过较强的地应力作用; • (２)岩石具有较高的弹性强度; • (３)埋藏位置具有较严密的围限条件. • ３.岩爆的类型 • (１)围岩表部岩石突然破裂引起的岩爆; • (２)矿柱或大范围围岩突然破坏引起的岩爆;
８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• １.坚硬岩体的变形与破坏 • (１)岩爆:在高地应力区完整、坚硬的脆性岩中,产生的大量弹性应变
能的突然释放,即突然的脆性破坏,并导致岩石剥落、弹射和爆裂声、 气浪的现象,称为岩爆. • (２)张裂、劈裂:当N＜１/３时,洞顶产生张裂塌落;洞壁产生劈裂剥落. • (３)弯折(内鼓):对于层状(尤其是薄层脆性)围岩,是由卸荷回弹或切向 压应力超过其抗弯强度所造成. • (４)滑移. • ２.软弱岩体的变形与破坏
• ３.松散围岩的变形与破坏
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８.４ 洞室围岩的变形及其破坏的基本 类型
• (１)重力坍塌:当洞室开挖遇到规模较大的断层破碎带,节理密集带等 破碎岩体以及松散堆积物时,在洞顶会产生的坍塌破坏现象.
• (２)溯流涌出:当开挖揭穿了饱水的松散破碎物质时,这些物质就会和 水一起在压力下呈夹有大量碎屑物的泥浆状突然涌入洞中,有时甚至 可以堵塞坑道,给施工造成很大的困难.
在沉积岩中有可能形成比较规则的结构体形状,但在一般情况下,很难 形成规则的几何形状.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 常见的形状有立方体、四面体、菱面体、板状、柱状及楔状六种. • 结构体的大小由结构面组数及各组间距决定.巨大岩块组成的岩体不
易变形;小的岩块可能引起类似土的潜在破坏形式,由通常伴随着不连 续岩体出现的平移或倾倒式破坏,变为圆弧-旋转型破坏,在极个别情况 下,极小的“岩块”可能产生流动破坏. • ②结构体与工程的相对位置.如果结构体的形状和大小相同,当其产状 不同时,在同一个工程部位有不同的稳定性;当产状相同而处于不同的 工程部位时,也有不同的稳定性. • (３)岩体结构的基本类型及其工程性质.岩体的工程性质与岩石的工程 性质和结构面的工程性质密切相关.
任务8 地下工程的工程地质问题
• 8.1 概述 • 8.2 岩体、岩体结构及地应力的概念 • 8.3 围岩与围岩应力的变化规律 • 8.4 洞室围岩的变形及其破坏的基本类型 • 8.5 地下工程特殊地质问题
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８.１ 概述
• 地下洞室:地下洞室是在岩土体内,为各种目的经人工开凿形成的地下 工程构筑物.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• b. 构造结构面.构造结构面是指在构造应力作用下形成的,主要包括断 层面、节理面、劈理面等.构造结构面各有其力学成因,相互间有一定 的成因联系,在空间分布上也有一定的规律.构造结构面按其力学成因 可分为压性的、张性的、扭性的、压扭性的和张扭性的五种.
• ④散体结构岩体的工程性质.散体结构岩体的裂隙很发育,岩体十分破 碎,工程性质极差,可按碎石土来分析其工程性质.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• ８.２.２ 地应力及其特征
• (１)地应力:地应力指地壳岩体处在未经人为扰动的天然状态下所具有 的内应力,也称为天然应力、原岩应力、初始应力、一次应力.由于工 程开挖,一定范围内岩体中的应力受到扰动而重新分布,则称为二次应 力或扰动应力,在地下工程中称围岩应力.
• 水平自重应力σH 为 • 构造应力是指由构造运动引起的地应力,一般可分为活动应力和残余
应力. • (３)地应力的特点: • ①地应力基本上是压应力. • ②垂直应力主要是自重应力. • ③水平压力具各向异性.
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８.３ 围岩与围岩应力的变化规律
• ８.３.１ 围岩的概念
• 在岩体中,因开挖洞室,岩体产生的应力重新分布,应力重新分布的范围 内的岩体称为围岩,其直径一般为洞室直径的３~５倍.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• 对于岩性较好的坚硬岩石组成的岩体,其工程性质主要取决于结构面 的工程性质;对于岩性较差的弱软岩石组成的岩体,其工程性质一般受 岩石工程性质的控制.根据结构面及结构体的不同特征,可划分出整体 块状结构岩体、层状结构岩体、碎裂结构岩体和散体结构岩四种类型 ,其工程性质也不相同.
• 层状结构岩体中结构以层面及不密集的节理为主,结构面多为闭合至 微张状,一般风化微弱,结合力不强,结构体块度较大且保持着母岩岩块 性质,因此这类岩体总体变形模量和承载力较高,但当结构面结合力不 强或有软弱夹层存在时,则其强度和变形特性都具有各向异性的特点. 一般沿层面方向比垂直于层面方向强度低.
• ③碎裂结构岩体的工程性质.碎裂结构的岩体中,节理、裂隙发育,常有 泥质充填物质,结合力不强,岩体的完整性破坏较大,其工程性质较差.
• ３.岩体结构
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• (１)结构面.结构面主要是指存在于岩体中的各种地质界面,包括各种 破裂面(劈理、节理、断层、风化裂隙面等)、物质分异面(层理、沉积 间断面等)以及软弱夹层、软弱带等.结构面是各种地质作用的产物,不 同的结构面具有各自的特征.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• ８.５.２ 有害气体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 天然存在的有害气体能够充满岩石的空隙,当开挖时,气体会进入开挖 地下、开挖井巷,给施工带来不便.
• 隧道与地下工程施工中常见的有害气体是瓦斯,其具有如下特征: • (１)爆炸温度:封闭状态下可达１８５０℃; • (２)爆炸体积:扩大四倍或更大; • (３)爆炸后:空气中无O２,使人员晕倒甚至死亡; • (４)如果爆炸时遇到煤尘,威力更大.
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８.５ 地下工程特殊地质问题
• ８.５.１ 涌水
• 地下洞室穿越含水层时,会使地下水涌入.其作用表现为: • (１)产生静水压力作用于衬砌; • (２)岩质软化,降低强度; • (３)软弱夹层泥化,使岩体滑动; • (４)岩类的溶解和膨胀; • (５)产生动水压力,出现流砂及渗透变形; • (６)若含有有害化合物,则会对衬砌产生侵蚀; • (７)大量涌水,易产生伤亡事故.
• c. 次生结构面也多为破裂面.其包括风化裂隙面、卸荷裂隙面、爆破 裂隙面、滑坡裂隙面、溶蚀裂隙面等.
• ②结构面的特征. • a. 产状:结构面在空间的分布状态. • b. 间距:同一组相邻结构面之间的垂直距离.
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８.２ 岩体、岩体结构及地应力的概念
• c. 持续性:表示在一个暴露面上能见到的结构面迹线的长度. • d. 粗糙度:相对于结构面平均平面的平整光滑程度. • e. 结构面壁强度:结构面相邻岩壁的等效抗压强度. • f. 裂缝开度:张开结构面相邻岩壁间的垂直距离. • g. 充填物:充填于结构面相邻岩壁间的物质. • h. 渗透:水沿岩石孔隙和导水结构面的流动. • (２)结构体:即岩体中被结构面切割而成的岩石块体. • ①结构体的形状及大小.结构体的形状取决于结构面的组数及其产状.