定义地下洞室
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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；
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：
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
某
水
库
泻 0+405 —
洪
0+415
隧
洞
塌方段的地质 特点
玄武岩中。洞顶 有缓倾的夹泥软 弱结构面，与其 他陡倾角的结构 面相互切割成楔 形体，且有水沿
结构面下滴
塌方情况
例 号
每当开挖使软弱结构面
暴露时，洞顶软弱结构 面以下岩体立即坍落。
1
前后共发生过四次
洞顶有一走向平
行洞轴、倾角 25
°的煌斑岩脉，
高 10m 的边墙很难
保持稳定
福
洞顶为缓倾角（ 8
建
°— 20 °）夹泥
某
节理切割成薄板 施工开挖拱脚后，使两
工 A+40 — 状且与另一陡倾 侧岩体失去下部支撑。
程
A+160
角充水夹泥石英 前后塌方四次，总方量 4
导
脉破碎带交切，
达 400 — 500m 3
流
组合成不稳定的
隧
楔形体
洞
永
定
河 0+703 —
地铁塌方事故：
❖ 北京：2007年3月28日海淀南路地铁10号线 工程塌方，6名施工者被埋；
❖ 广州：2008年1月17日，珠江大桥引桥下双 桥路旁边花圃内地面突然下陷；
❖ 深圳：2008年4月1日，龙岗区地铁3号线工 地施工时发生坍塌，造成3死2伤。
工程及桩号
0+170 —
河
0+180
南
伊 河
第二节洞室位置的选择
一、地下工程总体位置的选择 在进行地下工程总体位置选择时，首先要考虑区域稳 定性，此项工作的进行主要是向有关部门收集当地的 有关地震、区域地质构造史及现代构造运动等资料， 进行综合地质分析和评价。特别是对于区域性深大断 裂交会处，近期活动断层和现代构造运动较为强烈的 地段，尤其要引起注意。
11
且地下水活动
模式口引水隧洞进 口段
微风化至强风化 的辉绿岩，处于 断层带内，风化 节理甚发育，充 填粘土，水的活
动剧烈
钢支撑后仍产生塌方， 将架立的钢支架全部 压垮，自洞顶至地表 20m 岩层全部坍塌， 塌方量达 1000 m 3
12
二、分类
成因
人工洞室
天然洞室
过水洞室
不过水洞室
有压洞室
无压洞室
某 0+716
水
电
站
压
力
引
水
隧 洞
1+711 — 1+714
硅质灰岩与玢岩
中，裂隙十分发
育，且有与洞线
近直交的 F 68 和 F 67 两断层切割。 F 67 充填有玢岩 风化物和亚粘土，
隧洞开挖至 F 67 时发生 坍塌，并有水涌出，总
塌方量约 600 余方
5
F 68 夹有断层泥，
沿 F 67 地下水集
中渗流
破碎玢岩，裂隙 很发育，三组与 洞线近直交、平 行和斜交的陡倾 角裂隙，一组与 洞线近平行的缓 倾角裂隙，相互
切割
拆除木支撑后未及时衬
砌好而产生塌方
6
3+468 — 3+481
霏细岩，发育有两
条相距 4m 、倾向 木支撑拆除后扩大洞径，
相反的断层，组成 正值雨季，断层带涌水量
楔形体。断层充填 增大，物质软化产生塌方， 7
地下工业用房的地下工厂、电站和变电所及地Leabharlann Baidu矿井巷 道、地下输水隧洞等； 地下储存库房用的地下车库、油库、水库和物资仓库等；
一般来说，地下工程所要解决的主要工程地质问题有如 下方面：
１．在选择地下建筑工程位置时，判定拟建工程的区域 稳定性和山体岩体的稳定性（包括洞口边坡稳定和洞身 岩体的稳定）。
２．在已选定的工程位置上判定地下建筑工程所在岩体 的稳定性。这个阶段除进行一般的岩体稳定评价以外， 还要解决一些与土建设计有关的岩体稳定方面的问题， 这些问题有：
4.岩溶很不发育，山体在满足进洞 生产面积的同时，具有较厚的洞 体顶板厚度作为防护地层；
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。
物为粘土及碎石，
约 500 m 3
并有滴水
7+154 — 7+157
页岩与玢岩交界带， 为断层接触，破碎 带宽约 20 余 m ， 页岩风化破碎成粉
土状
开挖过程中不断掉块，后 因遇到小窑洞暂时停工， 由于未对已开挖段进行支
撑加固，导致大塌方
8
进口段
甘 肃 某 工 程 导 流 隧 0+095 — 洞 0+110
由洞顶左侧倾向 一次放炮后岩体突然塌
右侧，并于右拱 落 20m ，坍落后顶拱又 2
脚出露，为平行
处于稳定状态
洞身的陡立小断
层切割，构成平
0+370 — 0+380
该段处于断层破碎
带中，整个边墙为
红色断层泥与强烈
破碎的玄武岩组成， 并有地下水流出， 断层带的松散破碎
采取特殊措施后保证了稳 定
3
物质处于饱水状态，
（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；
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：
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
某
水
库
泻 0+405 —
洪
0+415
隧
洞
塌方段的地质 特点
玄武岩中。洞顶 有缓倾的夹泥软 弱结构面，与其 他陡倾角的结构 面相互切割成楔 形体，且有水沿
结构面下滴
塌方情况
例 号
每当开挖使软弱结构面
暴露时，洞顶软弱结构 面以下岩体立即坍落。
1
前后共发生过四次
洞顶有一走向平
行洞轴、倾角 25
°的煌斑岩脉，
高 10m 的边墙很难
保持稳定
福
洞顶为缓倾角（ 8
建
°— 20 °）夹泥
某
节理切割成薄板 施工开挖拱脚后，使两
工 A+40 — 状且与另一陡倾 侧岩体失去下部支撑。
程
A+160
角充水夹泥石英 前后塌方四次，总方量 4
导
脉破碎带交切，
达 400 — 500m 3
流
组合成不稳定的
隧
楔形体
洞
永
定
河 0+703 —
地铁塌方事故：
❖ 北京：2007年3月28日海淀南路地铁10号线 工程塌方，6名施工者被埋；
❖ 广州：2008年1月17日，珠江大桥引桥下双 桥路旁边花圃内地面突然下陷；
❖ 深圳：2008年4月1日，龙岗区地铁3号线工 地施工时发生坍塌，造成3死2伤。
工程及桩号
0+170 —
河
0+180
南
伊 河
第二节洞室位置的选择
一、地下工程总体位置的选择 在进行地下工程总体位置选择时，首先要考虑区域稳 定性，此项工作的进行主要是向有关部门收集当地的 有关地震、区域地质构造史及现代构造运动等资料， 进行综合地质分析和评价。特别是对于区域性深大断 裂交会处，近期活动断层和现代构造运动较为强烈的 地段，尤其要引起注意。
11
且地下水活动
模式口引水隧洞进 口段
微风化至强风化 的辉绿岩，处于 断层带内，风化 节理甚发育，充 填粘土，水的活
动剧烈
钢支撑后仍产生塌方， 将架立的钢支架全部 压垮，自洞顶至地表 20m 岩层全部坍塌， 塌方量达 1000 m 3
12
二、分类
成因
人工洞室
天然洞室
过水洞室
不过水洞室
有压洞室
无压洞室
某 0+716
水
电
站
压
力
引
水
隧 洞
1+711 — 1+714
硅质灰岩与玢岩
中，裂隙十分发
育，且有与洞线
近直交的 F 68 和 F 67 两断层切割。 F 67 充填有玢岩 风化物和亚粘土，
隧洞开挖至 F 67 时发生 坍塌，并有水涌出，总
塌方量约 600 余方
5
F 68 夹有断层泥，
沿 F 67 地下水集
中渗流
破碎玢岩，裂隙 很发育，三组与 洞线近直交、平 行和斜交的陡倾 角裂隙，一组与 洞线近平行的缓 倾角裂隙，相互
切割
拆除木支撑后未及时衬
砌好而产生塌方
6
3+468 — 3+481
霏细岩，发育有两
条相距 4m 、倾向 木支撑拆除后扩大洞径，
相反的断层，组成 正值雨季，断层带涌水量
楔形体。断层充填 增大，物质软化产生塌方， 7
地下工业用房的地下工厂、电站和变电所及地Leabharlann Baidu矿井巷 道、地下输水隧洞等； 地下储存库房用的地下车库、油库、水库和物资仓库等；
一般来说，地下工程所要解决的主要工程地质问题有如 下方面：
１．在选择地下建筑工程位置时，判定拟建工程的区域 稳定性和山体岩体的稳定性（包括洞口边坡稳定和洞身 岩体的稳定）。
２．在已选定的工程位置上判定地下建筑工程所在岩体 的稳定性。这个阶段除进行一般的岩体稳定评价以外， 还要解决一些与土建设计有关的岩体稳定方面的问题， 这些问题有：
4.岩溶很不发育，山体在满足进洞 生产面积的同时，具有较厚的洞 体顶板厚度作为防护地层；
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。
物为粘土及碎石，
约 500 m 3
并有滴水
7+154 — 7+157
页岩与玢岩交界带， 为断层接触，破碎 带宽约 20 余 m ， 页岩风化破碎成粉
土状
开挖过程中不断掉块，后 因遇到小窑洞暂时停工， 由于未对已开挖段进行支
撑加固，导致大塌方
8
进口段
甘 肃 某 工 程 导 流 隧 0+095 — 洞 0+110
由洞顶左侧倾向 一次放炮后岩体突然塌
右侧，并于右拱 落 20m ，坍落后顶拱又 2
脚出露，为平行
处于稳定状态
洞身的陡立小断
层切割，构成平
0+370 — 0+380
该段处于断层破碎
带中，整个边墙为
红色断层泥与强烈
破碎的玄武岩组成， 并有地下水流出， 断层带的松散破碎
采取特殊措施后保证了稳 定
3
物质处于饱水状态，
（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