地下工程地質問題

1、17地下工程地質問題本章要點：主要的地下工程地質問題的分析及保障地下洞室圍巖穩(wěn)定性的處理措施。學習目標：1、知道圍巖壓力變形破壞的基本類型，圍巖壓力的表現形式。2、知道地下洞室圍巖穩(wěn)定與哪些因素有關，主要的地下工程地質問題。3、知道保障地下洞室圍巖穩(wěn)定性的處理方法。在巖（土）體內，為各種目的經人工開鑿形成的地下工程構筑物稱為地下洞室。研究地下洞室圍巖穩(wěn)定性的實質，是研究巖體在開鑿洞室后，力學變化機理和巖體中應力分布狀況。一般情況下，在查

2、明巖體結構特征和地應力條件的基礎上，根據巖體的強度和變形特點就可以判別圍巖的穩(wěn)定性。目前用于研究圍巖穩(wěn)定性的方法有：數學力學計算方法，圍巖的變形和破壞機制分析方法，圍巖地質結構分析和圍巖穩(wěn)定性分類方法，模擬試驗方法等。本章的主要內容有：以巖體結構及地應力理論為基礎；系統(tǒng)的分析巖體變形與破壞機制和基本類型；介紹圍巖的工程分類及其應用。此外還要討論圍巖穩(wěn)定性的評價方法，常見地下工程地質問題。7.1地應力與洞室圍巖的變形及破壞地應力也稱天然應

3、力、原巖應力、初始應力、一次應力，是指存在于地殼巖體中的應力。由于工程開挖，使一定范圍內巖體中的應力受到擾動而重新分布，則稱為二次應力或擾動應力，在地下工程中稱圍巖應力。地應力包括巖體自重應力、地質構造應力、地溫應力、地下水壓力以及結晶作用、變質作用、沉積作用、固結脫水作用等引起的應力。洞室開挖后，地下形成了自由空間，原來處于擠壓狀態(tài)的圍巖，由于解除束縛而向洞室空間松脹變形；這種變形大小超過了圍巖所能承受的能力，便發(fā)生破壞，從母巖中分離

4、、脫落，導致坍塌、滑動、隆破和巖爆等。洞室圍巖的變形與破壞程度，一方面取決于地下天然應力、重分布應力及附加應力；另一方面與巖土體的結構及其工程地質性質密切相關。一、圍巖的變形導致圍巖變形的根本原因是地應力的存在。地下洞室開挖前，巖（土）體處于自然平衡狀態(tài)，內部儲蓄著大量的彈性能，地下洞室開挖后，這種自然平衡狀態(tài)被打破，彈性能釋放，一定范圍內的圍巖發(fā)生彈性恢復變形。另一方面，由于圍巖應力重新分布，各點的應力狀態(tài)發(fā)生變化，導致圍巖產生新的彈

5、性變形。這種彈性變形是不均勻的，從而導致地下洞室周邊位移的不均勻性。重新分布的圍巖應力在未達到或超過其強度以前，圍巖以彈性變形為主。一般認為，彈性變形速度快、量值小，可瞬間完成，一般不易覺察。當應力超過圍巖強度時，圍巖出3?????產生涌水。貫通裂縫，暴雨時可能已開挖洞室：與地面有生涌水?；虻叵掳岛拥?，可能產破碎帶，蓄水洞穴又富含水的節(jié)理、斷層開挖洞室：遇相互貫通（2）涌水預測方法：1）相似比擬法：①由實測導坑涌水量推算：000QSSF

6、FQ???②由于開挖地段涌水量推算：00QLLQ??2）水均衡法：TAFQ?????10003）地下水動力學法：①潛水含水層中的完整型隧道：RhHKBQ22???②承壓水含水層中的完整型隧道：RhMHMKBQ])2([2????2、有害氣體天然存在的有害氣體能夠充滿巖石中的孔隙。這種氣體或許處于壓力之下，并且曾有過受壓氣體突然進入地下井巷使巖石受爆炸力破壞的情況。很多氣體是危險的，例如甲烷，即沼氣，可在上石炭統(tǒng)煤系中碰到。如：瓦斯：（以

7、甲烷為主的有害氣體的總稱，主要發(fā)生在含煤地層）?????％時，易使人窒息。瓦斯?jié)舛葹椋r）量為；易爆炸。（特別是含％－瓦斯?jié)舛葹椋?；能在高溫下燃燒。－瓦斯?jié)舛刃∮谖：l件：57~428%16~146~565???。％，工作人員撤離現場瓦斯?jié)舛却笥冢?，不準裝藥放炮。瓦斯?jié)舛却笥谑┕ひ螅?13、地溫地殼中溫度有一定變化規(guī)律。地表下一定深度處的地溫、常年不變的稱為常溫帶。常溫帶以下，地溫隨深度增加，地熱增溫率為深度增加100m時地溫的增加值