第10章地下洞室勘察及评价.ppt

第10章 地下洞室的勘察与评价;地下洞室：埋置于地下岩土体内的各种构筑物。 地下洞室的开挖引起的问题： 1应力状态的变化 会引起不同程度的变形甚至破坏。 2地下洞室围岩的变形对周围环境的影响。;锦屏二级水电站超长引水隧洞; ; ; 初始应力 岩体中的初始应力状态是相当复杂的，要受到地质构造、岩性、地形地貌等多种因素的影响。初始应力可以划分为自重应力场和构造应力场。; ; ;距地表较浅的岩体且存在大量地表裂隙的情况。; ;很深的岩体;围岩应力计算简图;采用弹性力学中有孔板在周围外荷载作用下的公式;洞室边界附近切向应力产生集中现象;3. 其他洞室; 山岩压力;1. 压力拱理论; 通常采用普罗托奇耶可诺夫的压力拱理论，简称为普氏压力拱理论。该理论将洞室周围的岩石看 作是没有黏聚力的散粒体，计算出洞室上方任何一点的垂直压力为：; 压力拱理论要求洞室上方的岩石能够形成自然平衡拱，因此要求洞室上方有足够厚度且相当稳定的岩体，对于洞室埋藏浅、围岩为粉砂或饱和软黏土等情况不能应用压力拱理论。;围岩内的弹塑性应力分布; 洞室开挖后，随着塑性松动圈的扩展，对支护产生的压力用下式计算：;3. 地质分析法;10.2 围岩的变形和破坏形式;岩土工程勘察;脆性破坏;块体运动;;弯曲折断破坏; 洞顶的岩层受到力作用下沉弯曲，进而开裂、折断，形成塌落体；侧墙可能发生弯曲倾倒破坏或弯曲鼓出破坏。;松动解脱 碎裂结构岩体在泥质软弱结构面含量较少的情况下有一定的承载压力的能力，但是在张力、单轴压力及振动力作用下容易松动，解脱成为碎块散开或脱落。工程中洞顶表现为崩塌，而在边墙则为碎块滑塌、坍塌。 比如压碎岩带，如果挤压很紧，而且有的胶结良好，无泥质物充填，施工起来很是顺利。 相反，如果节理裂隙间有较多泥质充填，裂隙张开，岩石松动，则塌方的可能性就比较大，尤其是在地下水及震动力作用下较易失稳。;塑性变形和剪切破坏;10.3 围岩分类; 《工程岩体分级标准》(GB50218-94)采用定性与定量相结合的方法，分两步确定岩体级别，先确定岩体基本质量，再结合具体工程特点确定岩体级别。;1. 定性分析 定性分析中岩体的基本质量指标由岩石坚硬程度和岩体完整性两个因素来确定。;岩石坚硬程度的定性划分 表3.2.1 ; 岩石风化程度的划分 表3.2.2 ; 岩体完整程度的定性划分 表3.3.1 ;结构面结合程度的划分 表3.3.2 ;2. 定量指标及两者的对应关系; 岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指 数 Kv ，Kv 应采用实测值。当无条件取得实测值时， 也可用岩体体积节理数 Jv ，按表3.4.3确定对应的 Kv 值。 ;3. 确定基本质量等级;岩体基本质量分级 表4.1.1 ; 岩体基本质量指标（BQ），应根据分级因素的定量指标 Rc 的兆帕数值和 Kv，按下式计算： BQ＝90＋3Rc＋250Kv 注：使用上式时，应遵守下列限制条件： ①当Rc＞90Kv＋30时，应以Rc＝90Kv＋30和Kv代入计算BQ值。 ②当Kv＞0.04Rc＋0.4时，应以Kv＝0.04Rc＋0.4和Rc代入计算BQ值。;4. 修正;[BQ]＝BQ－100（K1＋K2＋K3） 式中 [BQ]-岩体基本质量指标修正值； BQ-岩体基本质量指标； K1-地下水影响修正系数； K2-主要软弱结构面产状影响修正系数； K3-初始应力状态影响修正系数。 其中K1、K2、K3值，可分别按表D.0.1-1、D.0.1-2、D.0.1－3确定。无表中所列表情况时，修正系数取零。[BQ]出现负值时，应按特殊问题处理。;地下水影响修正系数K1 表D.0.1－1 ;结构面产状及其与 洞轴线的组合关系 ; 确定了岩体级别后，可根据岩体级别评价岩体的物理力学参数和围岩自稳能力。;地下工程岩体自稳能力 表E.0.1 ;公路隧道围岩分级;注 ：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，当围岩强度应力比小于本表规定时，围岩类别降低一级。 ; RMR 分类;RMR 岩体工程分类参数及评分