土木工程地质第六章-第三节硐室变形及破坏规律

合集下载

井下硐室变形破坏特点及设计施工方案优化

围岩裂隙涌水等造成支护体破坏。这类支护中，喷射混凝土质量不合格和锚杆失效造成承载圈外缘破坏或承载圈整体破坏，在破坏部位出现应力集中，造成支护体挤压、开裂、坍塌。
１２３不适宜的支护方案＿．硐室施工前如果存在没有进行现场详勘，造成
绑一喷循环作业，达到了每月进尺２０ｍ。
２３结论．
部分水。随着一５９０ｍ东翼大巷的继续施工，分析确定，
一
２３１硐室设计应有合理的工程量和断面．．
９０ｍ东翼大巷的地质总涌水量不再增加。而５９０ｍ西翼虽未施工，但依据东翼施工的经验，５
标准设计粗糙，施工方案、支护方法没有经过详细
优化，施工流程控制不利，施工人员对远程运作认
识不足等，就会造成硐室变形破坏现象。如本应该采用锚网喷的，而采用了锚喷，本应该喷层厚度达
到１０ｍｍ，只达到了７１，本应该加密锚杆网００ＩＴＢＩ
多年，井下硐室长时间使用，出现了严重的变形破
坏现象。
１大中断面硐室变形破坏情况
１１硐室变形破坏分析．
吕家坨矿业分公司 …４５２
８０ｍ水平部分０
大中断面硐室包括一４５ｍ中央泵房（碹）２砌、一
ＺＨＡＯａ－ｕＧｕｎｇｆ
吕家坨矿业分公司是开滦集团的一个大型生产

地质第六章.doc

第六章地质灾害——指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。

自然地质灾害——自然地质作用引起的灾害。

人为地质灾害——由于人类工程活动使周围地质环境发生恶化而诱发的地质灾害。

地震——地壳发生的颤动或振动，是由地球内动力作用引起的。

海啸——海底发生的地震。

地震的类型1．地震按成因可分为：(1)构造地震(2)火山地震(3)陷落地震(4)人工诱发地震2．按震源深度的不同可分为：(1)浅源地震＜70km；(2)中源地震70～300km；(3)深源地震＞300km3．按地震震级大小可分为：(1)微震＜2～2.5级；(2)有感地震2～4级；(3)破坏性地震5～6级；(4)强烈地震或大地震≥7级震源——在地壳内部振动的发源地。

震中——震源在地面上的垂直投影，可看作是地面上震动的中心。

震源深度——震中到震源的距离。

震中距——地面上任何地方到震中的距离。

地震波——地震发生时，震源处产生剧烈振动，以弹性波方式向四周传播，此弹性波称为地震波。

地震震级是一次地震本身大小的等级，它是用来衡量地震能量大小的量度。

地震烈度是指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。

烈度的大小除与地震震级、震中距、震源深浅有关外，还与当地地质构造、地形、岩土性质等因素有关。

我国将地震烈度分为十二度。

根据使用特点的需要，将地震烈度划分为：基本烈度、建筑场地烈度及设计烈度三种。

基本烈度是指该地区在一百年内能普遍遭受的最大地震烈度。

建筑场地烈度是指在建筑场地范围内，由于地质条件、地形地貌条件及水文地质条件不同而引起对基本烈度的提高或降低。

设计烈度是指抗震设计中实际采用的烈度。

它是根据建筑物的重要性，永久性、抗震性及经济性等的需要对基本烈度的调整。

震级与烈度的关系地震震级与地震烈度既有区别，又有联系。

一次地震中，震级是唯一的，而地震烈度却在不同地区有不同烈度。

一般认为：当环境条件相同时，震级愈高，震源愈浅，震中距愈小，地震烈度愈高。

地表破坏造成的影响地面断裂、斜坡破坏、地基效应斜坡破坏：地震使斜坡失去稳定，发生崩塌、滑坡等各种变形和破坏，引起在斜坡上或坡脚附近建筑物位移或破坏地基效应：地震使建筑物地基的岩土体产生振动压密、下沉、振动液化及疏松地层发生塑性变形，从而导致地基失效、建筑物破坏。

工程地质第六章分析

工程地质第六章分析
15
第六章不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地质作用
（2）流水对河岸的掏蚀
河岸掏蚀与破坏起因是河床的冲刷。河床在平面图上常呈蛇曲形，在河曲地段范围内河流的水流主要由弯道离心力和地球自转引起横向环流。
河谷表层和底层水流
(a)平直河床对工称程环地质流第六(b章)分不析对称环流
工程地质第六章分析
6
第六章不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
水化作用：水分和某种矿物质的结合，改变原有矿物的分子式，引起体积膨胀、岩石破坏。如硬石膏。氧化作用：常与水化作用相伴。水解作用：矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。如：二氧化碳与围岩矿物相互作用形成碳酸化合物。溶解作用：水直接溶解岩石矿物，使岩石遭到破坏，溶解作用的活跃程度与侵蚀性气体CO2含量、温度及压力有关。
16
第六章不良地质现象的工程地质问题
河流中的流水具有一定的流速，即动能。
河流动能主要消耗在以下几方面：（1）水的粘滞性、紊流、环流、波浪及涡流等；（2）侵蚀作用；（3）搬运作用。
河流地质作用包括两个方面：（1）侵蚀，切割地面和冲刷河岸；（2）堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河
流阶地、冲积平原等。
工程地质第六章分析
13
第六章不良地质现象的工程地质问题
工程地质第六章分析
14
第六章不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地质作用
（1）流水对河床的冲刷冲刷：河床的土石颗粒在流水作用下逐渐松动，最后随水流共同运动。
泥砂被冲刷的临界水流速度：
cr A d
其中：A取为0.2
d—泥砂粒径，mm cr —m/s

土木地质第6章[]

第六章边坡工程地质问题
基本概念
边坡：自然因素或人力因素在地表形成的坡
状地形（临空的坡状地形）
自然边坡：自然因素造成的边坡。如山坡、河岸、陡壁人工边坡：人工开挖或填筑形成的边坡。如路堤、路堑、矿坑、基坑
1
第六章边坡工程地质问题
第一节应力分布
边坡应力分布特征
中直线坡：坡脚剪应力集力集中上陡下缓：变坡点张应折线坡集中、变坡点张应力集中下陡上缓：坡脚剪应力台阶坡：坡脚剪应力集中，平台前缘张应力集中
外围挖沟槽以阻断地表水流向坡体坡体上修筑排水沟平整坡面以免坑洼地积水
整治滑坡的重要手段
Surface Drainage on a slope on the road into Runswick Bay, a coastal village in Yorkshire, England
修筑地下排水廊道
11
第六章边坡工程地质问题
第三节影响因素及防治
一、影响边坡稳定性的因素
⑴ 地貌、坡形条件 ⑵ 地层和岩性条件
12
一、影响边坡稳定性的因素
顺向坡坡体中有一逆向坡组结构面时横向坡 ⑶ 地质构造和斜交坡岩体结构条件
坡体中有多两组组结构面时两组以上
软化或溶蚀岩石产生静水压力 ⑷ 地下水的活动产生动水压力增大岩体重量促进风化作用
8.柔性支护 ⑷ 导石棚系统基本原理与棚洞相同，但该系统采用的是高强
热镀锌钢丝绳网、导向装置和防停积装置等，可将路堑边坡上的落石安全有效的引导到指定区域。由于该系统安装简易且工期短，是已建成通车的公路或铁路边坡防治扩离-落石灾害的有效方法。
9.生态护坡
（注意：应在采取工程措施之后实施）

6--软岩硐室围岩作用关系分析解析

第四节软岩巷道中锚杆支护失效的机理
—、应力变化对全长粘结锚杆粘结强度的影响
图6-10 支护体变形破坏特征 (a)锚杆构造；
(b)锚杆杆体力学特性； (c)锚固剂强度准则；
(d)锚固剂剪力与位移的关系
第四节软岩巷道中锚杆支护失效的机理
二、软岩巷道锚杆支护失效的缘由分析
图6-1l 锚杆拉拔试验模型及结果 (a)模型；(b)模拟结果
其次节硐室围岩间接触关系反分析
一、硐室围岩间空隙裂隙分布
泵房锚注加固，浅孔注浆注了4590kg水泥，深孔注浆注了55330kg水泥。断面面积为21．5m2、长仅40m的泵房共注了59920kg水泥。
这么多的水泥如何进入围岩，即它在围岩中如何分布?
浅孔注浆的统计结果说明，各孔的注浆量差异较大。94个孔中注浆量超过 100kg水泥的只有9个孔，大多数孔都在50kg水泥以下，还有37个孔注不进浆。浅孔注浆量不大的主要缘由是浆液浓度太大，碹与围岩间较大空隙大局部随着围岩变形被围岩吸取，碹与围岩间大多数部位不再存在大的空隙。浅孔注浆中仍有少数孔注浆量很大，最大到达225 kg水泥，说明硐室局部碹与围岩间仍存在大的空隙。假定225kg冰泥全都充填到碹与围岩间空隙，按浅孔注浆单孔设集中面积 4m2计算，空隙向平均厚度约为55mm。这些空隙的存在使碹体主要承受局部载荷。固然浅孔汇浆除充填碹与围岩间空隙外，还向围岩裂隙集中。
表6-1 碹体及围岩物理力学参数
黑泥岩
混凝土
体积模量
／MPa
1257
剪切模量／
MPa
550
密度／
kg·m
-3
2243
内摩擦角 /(º)
3l
内聚力／MPa

工程地质6第六章

各类原生和构造裂隙，表生破裂结构面岩石的隐微裂隙
3.结构面形态
结构面的形态(平整性、光滑性)直接影响岩体的力学性能和水力性质。结构面的起伏程度用起伏角表示；粗糙程度用粗糙度表示。平直型：包括大多数层面、片理和剪切破裂面。结构面的形态特征起伏度波状起伏型：如波痕层面、轻度揉曲的片理锯齿状型：张扭性结构面不规则型
2. 岩体结构：
结构面和结构体按力学性能可分为若干类型，不同类型的岩体结构单元在岩体内组合、排列的形式即为岩体结构。故岩体结构是指岩体中结构面和结构体两个要素的组合特征。包含以下三方面内容：
第一岩体的结构单元或结构要素；第二结构要素的组合特征（不同类型要素的搭配）；第三结构要素的排列特征（是否有序、是否贯通等）。
层状结构岩体：结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合~
微张状、一般风化微弱、结合力一般不强，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总体变形模量和承载能力均较高，可作为工程建筑地基，但应注意结构面结合力不强的情况。
碎裂结构岩体：节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，
其中层状岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大，其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石，尚具较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好；而层状碎裂结构和碎裂结构岩体则变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。
规范中的相关规定
１、关于岩质边坡的稳定性分析
目前为止，对于岩质边坡的稳定性分析，可以说仍没有一套比较完善统一的体系，我国的相关规范中建议使用赤平投影的方法进行定性分析，说明该方法在定性分析方面是比较成熟的。
２、建筑边坡工程技术规范GB50330-2002

6.1.2 洞室围岩力学问题及其变形与破坏

洞室围岩
洞室围岩
围岩基岩岩基
边坡岩体
本质
相对稳定和平衡
卸荷回弹二次应力洞室围岩应力
一般过程
造成卸荷和应力重分布及其他环境因素变化
塑性屈服和变形破坏
洞室周边最大压或拉应力集中
问题引出
•重新分布后的应力为何会导致围岩失稳？
•洞室顶部的岩石会不会坍落？洞室侧面的岩石会不会倒下？•洞室要不要支护和衬砌？
•如果不进行支护与衬砌，围岩的失稳范围会持续发展吗？•若需要支护和衬砌，则岩石对支护和衬砌的压力有多大？•在进行支护和衬砌中要考虑哪些因素？
地下洞室围岩稳定与否
围岩足够强固释放荷载应力重分布若因洞室周围岩体应力状态变化大或因岩体强度低释放荷载大于岩体强度
地下建筑的施工和运营造成危害
围岩岩性岩体结构变形破坏形式产生机制
脆性围岩块体状结构及厚
层状结构
张裂塌落拉应力集中造成的张裂破坏
劈裂剥落压应力集中造成的压致拉裂
剪切滑移及剪切碎裂压应力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂
岩爆压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏中薄层状结构弯折内鼓卸荷回弹或压应力集中造成的弯曲拉裂碎裂结构碎裂松动压应力集中造成的剪切松动
塑性围岩层状结构
塑性挤出压应力集中作用下的塑性流动
膨胀内鼓水分重分布造成的吸水膨胀散体结构
塑性挤出压应力作用下的塑流
塑流涌出松散饱水岩体的悬浮塑流
重力坍塌重力作用下的坍塌
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
1
2
3
4。

第6章常见地质灾害《土木工程地质》

挡土墙属于重型支挡工程。采用挡土墙必须计算出滑坡滑动推力、查明滑动面位置，挡土墙基础必须设置在滑动面以下一定深度的稳定岩层上，墙后设排水沟，以消除对挡土墙的水压力（图6－9）。
图6－9 挡土墙第六章常见地质灾害
第二节滑坡
抗滑桩（图6－10）是应用最广的抗滑结构。桩材料多为钢筋混凝土，桩横断面可为方形、矩形或圆形，桩下部深入滑面以下的长度应不小于全桩长的1/4～1/3，平面上多沿垂直滑动方向成排布置，一般沿滑体前缘或中下部布置单排或两排。桩的排数、每排根数、每根长度、断面尺寸等均应视具体滑坡情况而定。已建成的抗滑桩最大桩长约50m，断面 4m×6m。
图6－7 支撑盲沟图第六章常见地质灾害
图6－8 截水盲沟
第二节滑坡
（二）刷方减载
这种措施施工方便、技术简单，在滑坡防治中广泛采用。主要作法是将滑体上部岩、土体清除，降低下滑力；清除的岩、土体可堆筑在坡脚，起反压抗滑作用。
（三）修建支挡工程
支挡工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。常用的支挡工程有挡土墙、抗滑桩和锚索。
滑坡的形成和发展主要受地形地貌、地层岩性、地质构造、水和人为因素等影响。
（1）地形地貌（2）地层岩性（3）地质构造（4）地震（5）水的影响（6）人类活动
第六章常见地质灾害
第二节滑坡
三、滑坡分类
为了更好地研究和治理滑坡，根据滑坡的不同特征和不同工程的要求，可以有多种滑坡分类方法。现介绍三种常用的分类。
1．按滑坡力学特征分类牵引式滑坡推动式滑坡 2．按滑动面与地质构造特征分类
图6－2均质滑坡
图6－3 顺层滑坡第六章源自常见地质灾害图6－4 切层滑坡
第二节滑坡四、碎屑坡

岩体力学-第六章地下坑硐.PPT

r cos 2 (2 B
r (r a) 0 r (r a ) 0
q p cos 2 2 q p r ( r b) sin 2 2
r ( r b)
q p a2 a2 r (1 2 )(1 3 2 ) cos 2 2 r r q p a4 (1 3 4 ) cos 2 2 r q p a2 a4 r (1 2 2 3 4 ) sin 2 2 r r
ri 2 (a 2 r 2 ) r (a ri )
2 2 2
a i2 (ri 2 r 2：围岩的刚度系数k，在衬砌外围处，围岩变形和衬砌变形相等。 a r
1 c ua (1 c ) c r Ec
有内压坑道围岩和衬砌应力计算
１.内压引起的时围岩附加应力计算
r
ri2 (a 2 r 2 ) r (a ri )
2 2 2
pi pi
a i2 (ri2 r 2 ) r (a ri )
2 2 2
pa pa
ri 2 (a 2 r 2 ) a i2 (ri 2 r 2 ) r 2 2 2 2 2 2 k1 pi r (a ri ) r (a ri ) ri 2 (a 2 r 2 ) a i2 (ri 2 r 2 ) 2 2 2 2 2 2 k1 pi r (a ri ) r (a ri )
无内压椭圆形坑道周边应力分布图
（具体推导《弹性力学》吴家龙高等教育出版社，第八章平面问题的复变函数解答）
r r 0
p[m(m 2) cos 2 －sin 2 ] p[(2m 1)sin 2 m2 cos 2 ] sin 2 m2 cos 2 mb a

第6章3不良地质现象的工程地质问题PPT课件

岩溶的形态特征——石林
岩溶的形态特征——漏斗
岩溶的形态特征——落水洞
岩溶的形态特征——天坑
岩溶的形态特征——溶蚀洼地
岩溶的形态特征——峰丛
岩溶的形态特征——峰林
岩溶的形态特征——孤峰
岩溶的形态特征——天生桥
岩溶的形态特征——溶洞
贵州省毕节县的织金洞，原名打鸡洞。位于县城东北23公里处织金洞是一个多格局、多层次、多类型的高位旱洞，洞内岩溶生长独特，景物规模宏大，雄伟壮观，千姿百态，精妙绝伦。全洞初勘长12.1公里，面积达70 平方米，两壁最宽处173米，垂直高度多在50至60米，最高处达150米。洞内空间开阔，地形起伏迭宕，岩溶堆积物达40多种，囊括了世界溶洞所有的形态类别。
§6.5 岩溶
整体概述
一请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要叙述内容
三请在这里输入您的主要叙述内容
一. 岩溶及其形态特征
岩溶——指可溶性岩石受地表水和地下水以化学溶蚀为主，机械侵蚀和崩塌为辅的地质营力的综合作用产生的各种现象的统称，又称喀斯特(karst)。
岩溶发育在
地基承载力不足或不均匀沉降：覆盖岩溶区，因覆盖层强度较低，不能满足建筑荷载要求而出现破坏。或沉降不均匀导致建筑破坏。
地基滑动：较大的溶沟、溶洞等形成临空面，向临空面产生的滑动现象。
地面塌陷(slump)
是松散土层中所产生的突发性断裂陷落。多发生于岩溶地区，由于人为局部改变地下水位而引起。
§6.6 地震
一.地震的概念
地震—— 是由地球内动
力作用引起的地
壳颤动或振动。
海啸——海底发生的地震。
地震引起大坝破坏(台中石岗)

土木工程地质-第六章-洞室围岩变形及破坏的基本类型

次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
二次应力在围岩中形成的塑性圈
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低＝Hv 侧压力系数较高
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石抗拉强度，引起岩石破裂，导至洞顶塌落的现象。 2. 劈裂剥落：切向应力导至洞室周边岩石形成平行洞壁的密集破裂，并产生剥落的现象。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
隧道掌子面
隧道掌子面开挖
隧道掌子面开挖
隧道盾构施工
隧道盾构施工
隧道锚喷支护
隧道衬砌施工
建好的地下厂房（二滩电站）
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏 1. 围岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形成松动圈的现象。
4. 弯折内鼓：径向应力挤压薄层围岩，使之向洞内弯折内鼓，甚至坍倒的现象。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
5. 岩爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性应变能突然释放而发生的岩石弹射或抛出的现象。岩爆特点：
隧道变型破坏
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
二. 围岩构造控制的变形与破坏指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的沿结构面剪切滑移。
v
v H
H H
v
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型

岩体力学第六章地下硐室围岩应力

如果用硐壁切向应力与原始垂直应力的比值：
N
V
表示硐壁切向应力集中的程度。 ——当K愈大，洞顶应力集中程度愈高； ——当K愈小，洞腰应力集中程度愈高；
12
§6.3 弹性岩体中其它硐形的围岩应力
(一) 水平椭圆形硐室围岩应力根据弹性力学理论，硐室周边切向应力：
V [m(m 2) cos2 sin 2 ] H [(1 2m) sin 2 m 2 cos2 ] xy [2(1 m) 2 cos sin ] m cos2 sin 2
提纲
1.绪论 2.岩石的变形(4学时) 3.岩石强度理论(6学时) 4.岩体的变形与强度特性(4学时) 5.岩体天然应力(3-4学时)
§5.1概述
§5.2弹性岩体园形水平硐室围岩应力计算★
§5.3弹性岩体椭圆及方形硐室围岩应力计算 §5.4园形竖井围岩应力及水平软弱夹层所引起的破坏 §5.5有压隧洞的岩石力学计算★
2 r 0 3 2 0 3 a2 0 1 r 2 3 a2 0 1 r 2 3 a4 a2 1 3 r 4 4 r 2 cos 2
σθ σr
3
r/d
r
a2 0 1 r 2
r 0 1－

a r2
2
rΒιβλιοθήκη a 2 a2 q 1 r 2 1 3 r 2 sin 2
σv
方法1
σ h +σ v 2
σ h -σ v 2
a2 a2 r － 0 1－ r 2 －pi r 2 a2 a2 － 0 1 r 2 pi r 2

工程地质第六章

第六章地下洞室围岩稳定性分析
地下洞室(地下工程):系建筑在地面以下及山体内部的各类建筑物. 性能:隔热,隐蔽,防震,节约耕地,不受气候影响. 分类天然洞室人工洞室
1.1地下洞室位置的选择
位置-区域构造,进洞山体和洞口及洞轴方向. 一,地形条件 1.进洞山体的选择 (1)山体高度能满足安全防护或工程需要 (2)山形完整,地形切割和起伏不能太强烈
σ θ=
P 2
r0 2 P 3 r0 4 c o s 2θ 1 + 2 1 + 4 r 2 r
坐标转换:令θ'=θ+∏/2
则得到双向受压应力状态:
σr =
P0 1 r0 2 r 2
σ θ=
P0
r0 2 1 + r 2
a-洞半径;r,θ -极坐标 (1)弹性状态 r=a时: σr =0 , σθ= 2P r=∞时: σr =P , σθ= P (2)塑性状态 r=a时: σr =0 , σθ= 0 r=∞时: σr =P , σθ= P
r0 Pi = (P0+ce×ctgφe)(1-sinφe) R 0
2 Sinφ e 1 Sinφ e
-(ce×ctgφe)
o φ o φ σ 3 = σ1 × tg 45 2 × c × tg 45 2 2
工程实例:
1 ,工程概况
洛卢路嵩县至旧县公路改扩建工程, 属国家投资扶贫项目,该路线设计沿伊河阶地逆行而上,两岸为中低山系,相对高差不大.二标段内前范岭隧道,设计长度720 m,净宽 10.5 m,净高7.8 m,自进口 K11+800向里穿越地层依次为强风化, 安山岩弱风化安山岩,围岩极破碎, 裂隙节理发育,粘土充填裂隙中,岩石整体性极差,节理滑面多,施工难度大.隧道进口洞门,部分设计在冲沟冲积层内,形成了半明洞开挖,只有选择合理的施工方案,才能确保洞门施工安全.

土木工程地质第6章

５)人为的大爆破、机械振动,可能引起滑坡.
２.滑坡的类型
上一页下一页
返回
６.１
滑坡
• 为了对滑坡进行深入研究和采取有效的防治措施,需要对滑坡进行分
类.但是,由于自然地质条件的复杂性,而且分类的目的、原则和指标也
不尽相同,因此,对滑坡的分类至今尚无统一的认识.结合我国的区域地
质特点和工程实践,如铁路和公路部门认为,按滑坡体的主要物质组成
• １)张拉裂缝.２)剪切裂缝.３)鼓张裂缝.４)扇形张裂缝.
• (１０)主滑线.滑坡滑动时,滑坡体滑动速度最快的纵向线叫作主滑线.
其代表滑坡整体的滑动方向,它可能为直线或曲线,主滑线常位于滑体
最厚、推力最大的部位.上述滑坡的形态特征和结构,是滑坡的重要组
成要素,也是识别滑坡的重要标志.
• ６.１.２
• (３)地质构造条件.
• １)活动性强的大断裂带及不同构造单元的交接带,滑坡较多.
• ２)断层破碎带有利于地表水、地下水活动,易于形成滑坡.
上一页下一页
返回
６.１
滑坡
• ３)褶曲轴部岩层较破碎,滑坡分布较集中.
• ４)与区域主要构造线平行的铁路线,滑坡分布较多.
• ５)逆断层上盘是断裂构造活动中移动距离大、变形严重的一盘,层间
滑坡常复活或出现新滑坡.
• ３)山间盆地边缘区、起伏平缓的丘陵地貌是岩石滑坡和黏性土滑坡
集中分布的地貌单元.
• ４)凸形山坡或凸形山嘴,在岩层倾向临空面时,可产生层面岩石滑坡;
有断层通过时,可产生构造面破碎岩石滑坡.
上一页下一页
返回
６.１
滑坡
•
•
•
•
•
５)单面山缓坡区常产生构造面破碎岩石滑坡.

工程地质课件第六章不良地质现象的工程地质问题

6.2.3 河岸掏蚀破坏的预测和防护
河岸掏蚀破坏保护首先是要确定河岸掏蚀破坏地段。
对河岸掏蚀破坏地段的防护措施可分为两类： 1. 直接防护边岸不受冲蚀作用的措施，如抛石、铺
砌、混凝土块堆砌、混凝土板、护岸挡墙、岸坡绿化等； 2. 调节径流以改变水流方向、流速和流量的措施。
6.3 滑坡
滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。
6.6.2 地震级和地震烈度（2）
基本烈度是指代表一个地区的最大地震烈度。建筑场地烈度也称小区域烈度，它是指建筑场地
内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起基本烈度的降低或提高的烈度。设计烈度是指抗震设计所采用的烈度，它是根据建筑物的重要性、永远性、抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。
6.1 风化作用
位于地壳表面或接近于地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及生物活动等因素的影响，岩石会发生破坏或成分变化，这种变化的过程称为风化。风化作用可以理解为岩石中的物理和化学作用，而引起这些作用发生的风化因素统称为风化营力。风化作用的结果导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑条件起着不良的影响。此外，许多滑坡、崩塌等不良地质现象大部分都是在风化作用的基础上逐渐形成和发展起来的。
6.6.1 地震的一般特点
在地震的时候，通常地面的振动最初在短时间内不断微动，接着便发生剧烈振动，经过短时间以后才逐渐消失，在大地震时像这样一系列的振动要反复发生若干次。其中最初发生的小振动称为前震。前震活动逐渐增加后，接着发生激烈的大地震，称为主震。主震之后继续发生的大量的小地震称为余震。余震是成群的，最初发生的频度很高往后逐渐衰减，持续时间长短不一。

工程地质学第6章

6.1.4 岩石风化的治理岩石风化的治理方法可采用挖除和防治两种措施。（一）挖除方法。这种措施是采取挖除一部分危及建筑物安全的风化厉害的岩层，挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性质和工程要求等来确定。挖除风化岩石是一个困难而耗费时间的过程，因而宜少挖。（二）防治方法。这种方法是采取制止风化作用继续发展，或采用人工方法加固风化岩的措施。 △覆盖防止风化营力入侵的材料，如沥青、水泥、粘土盖层等； △灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、粘土等浆液，使其起到封闭和胶结岩石裂隙的作用； △整平地区，加强排水----防止风化。
● 氧化作用氧化作用常是在有水存在时发生的，在水溶液，低氧化合物、硫化物和有机化合物发生了氧化反映。如：低价铁---氧化---变成高价铁。黄铁矿（FeS2）--氧化---硫酸亚铁（FeSO4和硫酸（H2SO4），而硫酸有腐蚀作用。能溶蚀岩石中某些矿物，形成一些洞穴和斑点，致使岩石破坏。
●水解作用水解作用是指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。如正长石（KAlSi3O8）经水解后形成高岭土（A12O3· 2SiO2· H2O）、石英（SiO2）和氢氧化钾（KOH）。再如大气中和水中经常含有二氧化碳（CO2），它与围岩矿物相互作用形成碳酸化合物，称其为碳酸盐化作用。 ● 溶解作用溶解作用是指水直接溶解岩石矿物的作用，使岩石遭到破坏。最容易溶解的是卤化盐类（岩盐、钾盐），其次是硫酸盐（石膏、硬石膏），再次是碳酸盐类（石灰岩、白云岩等）。如：在石灰岩地区经常有溶洞、溶沟等岩溶现象，就是这种溶解作用造成的。

5、风化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采取防护措施。风化的岩石更不宜作建筑材料。因此，从工程建筑观点来研究岩石的风化特性、分布规律，对选择建筑物的合理位置，如隧道的进出口位置，路堑边坡坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的意义。

中职教育-《土木工程地质》课件：第六章不良地质现象及其防治(一)(人民交通出版社).ppt

• 平均每年因地质灾害死亡和失踪1050人，直接经济损失55.2亿元，其中70%的地质灾害是人为原因造成。
• 三、本章主要内容 • 崩塌与岩堆 • 滑坡 • 泥石流 • 岩溶 • 地震
• 4、小型：因灾死亡和失踪 3 人以下或者直接经济损失100万元以下的。
• （三）我国地质灾害现状
• 我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的易发区面积约占国土面积的65%，据统计，目前全国约有地质灾害隐患点近23万处，其中特大型和大型滑坡、崩塌、泥石流地质灾害隐患点25000处。
崩塌—高速公路的破坏
• 2、滑坡：是指斜坡上的岩土体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象。
滑坡—房屋的破坏
滑坡—高速公路的破坏
• 3、泥石流：是山区特有的一种自然现象。它是由于降水而形成的一种带大量泥沙、石块等固体物质条件的特殊洪流。
泥石流—房屋的破坏
地震—核电站破坏
地震—核泄漏
• 二、地质灾害
• 是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用。
• （一）人为因素 • 1、开挖坡脚：修建公路、铁路、依
山建房等。
• 2、蓄水排水：水渠和水池的漫溢和漏水，工业生产用水和废水的排放，农业灌溉等。
• 3、堆填加载：在斜坡上大量兴建楼房，大量堆放土石、矿渣等。
岩溶—公路塌陷
• 5、地震：地壳在内、外营力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起的地面颤动。
地震-毁灭性破坏
2008年5月12日汶川地震死亡69227多人，失踪 17923多人，直接经济损失8451亿人民币。

第3节`影响地下洞室围岩稳定性的地质因素第2节`洞室围岩的变形与破坏

坚硬岩体中的块体滑移
层状弯折和拱曲
岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。平缓岩层，当岩层层次很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。
在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。
在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。
岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变
形和破坏的形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。
水电站引水隧洞的塑性变形与塌方
第3节、影响地下地下洞室围岩稳定性的地质因素
地下建筑位置的选择，除取决于工程目的要求外，需要考虑围岩的稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等因素的影响。理想的建洞山体应具备以下条件： 1)建洞区地质构造简单，岩层厚、节理组数少，间距大，无影响整个山捧稳定的断裂带； 2)岩体坚硬完整； 3)地形完整，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。无岩溶或岩溶很不发育； 4)地下水影响小； 5)无有害气体和异常影响围岩稳定的基本因素之一，洞室位置应尽量选在坚硬完整岩石中。岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。
凝灰岩、粘土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下洞室。
松散及破碎岩石稳定性极差，选址时应尽量避开。
对地下洞室选址影响地质因素
地形条件（geographic conditions）
岩性条件（rock and soil engineering characters）
地质构造条件（geologecal structure conditions）褶皱(fold) 断裂(fault) 岩层产状（attitude of layer）地下水（水文地质hydrogeological conditions）地应力（natural stress）

6章3节洞室围岩变形及破坏的基本类型

从已有资料来看，造成突水的多是有丰富的地表水，沿着溶洞、暗河或断层破碎带以及节理发育的背斜、向斜轴部等良好通道进入地下洞室通过部位，形成局部富水区，当洞室开挖时便突然产生大量突水。
第三节地下洞室特殊地质问题
涌水量预测方法：
（1）相似比拟法： ① 由实测导坑涌水量推算：
Q

F F0

S S0
Q0
② 由于开挖地段涌水量推算：
Q

L L0
Q0
第三节地下洞室特殊地质问题（2）水均衡法：Q 1000 F A
T
（3）地下水动力学法： ① 潜水含水层中的完整型隧道：
Q B K H 2 h2 R
② 承压水含水层中的完整型隧道：
[M (2H M ) h2 ] Q BK
隧道变型破坏
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
二. 围岩构造控制的变形与破坏指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的沿结构面剪切滑移。
v
v H
H H
v
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
三. 松散围岩的变形与破坏： 1. 重力坍塌：固结程度差的散体结构围岩，开挖后在重力作用下自由坍落。
Ⅳ
<2.5 高岩爆活动，有很强的爆裂声
注：fr—岩石单轴抗压强度：σ1-地应力的最大主应力。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
6. 塑性挤出：软弱岩体在洞室开挖后，当围岩应力超过其屈服强度时，向洞内产生的塑性挤出的现象。
7. 膨胀内鼓：在膨胀岩地区，洞室开挖后水分向松动圈集中，导致岩石吸水膨胀，并向洞内鼓出的现象。
（三）地温：
G＝1℃／33m≈ ℃∕m
（四）瓦斯：（以甲烷为主的有害气体的总称，主要发生

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
二次应力在围岩中形成的塑性圈
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低＝Hv 侧压力系数较高
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石
R、K、J红层及T灰岩等中的含膏地层泥炭、淤泥、沼泽等地我国东南沿海有红树林残体的冲积层我国长江以南的酸性红土含硫矿床的地下水层冶炼厂、化工厂、废渣场、堆煤场等地的地下水层
第三节地下洞室特殊地质问题
T＝T0 (H h)G
0.05 k
（三）地温：
G＝1℃／33m≈ ℃∕m
第三节地下洞室特殊地质问题
造成地下洞室大量突水的条件是：
①洞室通过溶洞发育的石灰岩地段，尤其是遇到蓄水洞穴或地下暗河系统时，可能有大量的突水，其突水量可达几百至几千吨/小时。
②洞室通过厚层的含水砂砾石层，突水量可达几百吨/小时。 ③遇到富水的断层破碎带，特别是它又与地表水连通时，也会发生大量的突水，突水量一般也在几十至几百吨/小时。 ④洞室通过节理发育的背斜、向斜轴部，当其富水时。
（二）腐蚀：
1. 腐蚀类型：
芒硝型腐蚀
结晶类腐蚀：石膏型腐蚀
钙矾型腐蚀
此外：还有冰劈作用
分解类腐蚀：一碳般酸酸型型腐腐蚀蚀
结晶分解复合类腐蚀
第三节地下洞室特殊地质问题
2. 腐蚀严重程度：
无腐蚀弱腐蚀局部砂浆剥落 3. 腐蚀易中强发等腐生腐地蚀区蚀：局局部部呈骨豆料腐外碴露状，深度达20cm以上
（四）瓦斯：（以甲烷为主的有害气体的总称，主要发生
在含煤地层）
危害条件：瓦斯浓度小于5－6％；能在高温下燃烧
瓦斯浓度为5 ~ 6％－14 ~ 16%；易爆炸。
（特别是含量为8％时）
瓦斯浓度为42 ~ 57％时，易使人窒息。
施工要求：瓦斯浓度大于1％，不准装药放炮。瓦斯浓度大于2％，工作人员撤离现场。
7. 膨胀内鼓：在膨胀岩地区，洞室开挖后水分向松动圈集中，导致岩石吸水膨胀，并向洞内鼓出的现象。
隧道变型Байду номын сангаас坏
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
二. 围岩构造控制的变形与破坏指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的沿结构面剪切滑移。
v
v H
H H
v
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
抗拉强度，引起岩石破裂，导至洞顶塌落的现象。 2. 劈裂剥落：切向应力导至洞室周边岩石形成平行洞壁的密集破裂，并产生剥落的现象。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形成松动圈的现象。
4. 弯折内鼓：径向应力挤压薄层围岩，使之向洞内弯折内鼓，甚至坍倒的现象。
② 由于开挖地段涌水量推算：
Q
L L0
Q0
第三节地下洞室特殊地质问题
（2）水均衡法：
Q 1000 F A
（3）地下水动力学法：
T
① 潜水含水层中的完整型隧道：
② 承压水Q含水B层中K的H完2整型h隧2道： R
[M (2H M ) h2 ] Q BK
R
第三节地下洞室特殊地质问题
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
5. 岩爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性应变能突然释放而发生的岩石弹射或抛出的现象。岩爆特点：
发生在高应力地区的坚硬岩石中岩爆时，尚伴有声音岩爆过程分为启裂阶段，应力调整阶段、岩爆阶段岩爆发生的临界深度为200m
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
岩爆分级 Ⅰ
fr /i
>14.5
说明无岩爆发生、也无声发射现象
Ⅱ 14.5～5.5 低岩爆活动，有轻微声发射现象
Ⅲ 5.5～2.3 中等岩爆活动，有较强的爆裂声
Ⅳ
<2.5 高岩爆活动，有很强的爆裂声
注：fr—岩石单轴抗压强度：σ1-地应力的最大主应力。
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
6. 塑性挤出：软弱岩体在洞室开挖后，当围岩应力超过其屈服强度时，向洞内产生的塑性挤出的现象。
常温、常压下各种易爆炸气体与空气合成的混合物的爆炸界限值
气体名称爆炸限度含量气体名称爆炸限度含量
甲烷（沼气）
5%～16%
一氧化碳 12.5%～74%
氢气
4.1%～74%
乙烯
3%
乙烷
3.2%～12.5%
苯
1.1%～5.8%
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
隧道掌子面
隧道掌子面开挖
隧道掌子面开挖
隧道盾构施工
隧道盾构施工
隧道锚喷支护
隧道衬砌施工
建好的地下厂房（二滩电站）
第二节洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏 1. 围岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力
三. 松散围岩的变形与破坏： 1. 重力坍塌：固结程度差的散体结构围岩，开挖后在重
力作用下自由坍落。
塑流涌出：当开挖饱水断层破碎带时，松散物质常形成碎屑流涌出。
第三节地下洞室特殊地质问题
一. 突水突泥：突水突泥是指隧道开挖过程中，突然产生大量的水或泥涌入隧道的现象。地下洞室中，地下水影响可归纳为以下几个方面： 1．以静水压力的形式作用于同室衬砌。 2．使岩石和结构面软化，使其强度降低。 3．促使围岩中的软弱夹层泥化，减少层间阻力，造成岩体易于滑动。 4．石膏、岩盐及某些以蒙脱石为主的粘土岩类，在地下水的作用下将易发生剧烈的溶解或膨胀。随着膨胀的产生，将会出现附加的山岩压力。 5．含水层由于大量地下水的流出，在动水压力作用下，将出现流砂及渗透变形。 6．如地下水的化学成分中含有害化合物(硫酸、侵蚀性二氧化碳、硫化氢、亚硫酸)时。对衬砌将产生侵蚀作用。 7．最为不利的影响是发生突然的大量突水突泥。这种突然突水
从已有资料来看，造成突水的多是有丰富的地表水，沿着溶洞、暗河或断层破碎带以及节理发育的背斜、向斜轴部等良好通道进入地下洞室通过部位，形成局部富水区，当洞室开挖时便突然产生大量突水。
第三节地下洞室特殊地质问题
涌水量预测方法：
（1）相似比拟法： ① 由实测导坑涌水量推算：
Q
F F0
S S0
Q0