第10章地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析(編輯修改稿)
2025-03-26 01:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表 106圍巖的變形破壞形式及其與圍巖巖性及結(jié)構(gòu)的關(guān)系 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 脆性圍巖的變形破壞 脆性圍巖包括各種塊體狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬或半堅(jiān)硬的脆性巖體。 這類圍巖的變形和破壞，主要是在 回彈應(yīng)力和重分布的應(yīng)力作用下 發(fā)生的，水分的重分布對(duì)其變形和破壞的影響較為微弱。 脆性圍巖變形破壞的形式和特點(diǎn)．除與由巖體初始應(yīng)力狀態(tài)及洞形所決定的圍巖的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，主要取決于 圍巖結(jié)構(gòu) ，一般有 彎折內(nèi)鼓 、 張裂塌落 、 劈裂剝落 、 剪切滑移 以及 巖爆 等不同類型 . 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (1)彎折內(nèi)鼓 層狀、特別是薄層狀圍巖變形破壞的主要形式。 從力學(xué)機(jī)制來看，它的產(chǎn)生可能有兩種情況：一是 卸荷回彈 的結(jié)果；二是應(yīng)力集中使洞壁處的 切向壓應(yīng)力超過薄層狀巖層的抗彎折強(qiáng)度 所造成的 . 卸荷回彈所造成的變形破壞主要發(fā)生 在初始應(yīng)力較高的巖體內(nèi) (或者洞室埋深較大 ,或者水平地應(yīng)力較高 ),而且總是在與巖體內(nèi)初始最大主應(yīng)力垂直相交的洞壁上表現(xiàn)得最強(qiáng)烈 .故當(dāng)薄層狀巖層與此洞壁平行或近于平行時(shí) ,洞室開挖后 .薄層狀圍巖就會(huì)在回彈應(yīng)力的作用下發(fā)生回彈應(yīng)力的作用下發(fā)生彎曲、折裂和折斷 ,最終擠入洞內(nèi)而坍倒 . 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 壓應(yīng)力集中所造成的變形破壞 主要發(fā)生在洞室周邊上有較大的壓應(yīng)力集中的部位，通常是洞室的角點(diǎn)或與巖體內(nèi)初始最大主應(yīng)力平行或近于平行的洞壁，故當(dāng)薄層狀巖體的層面與這類應(yīng)力高度集中部位平行或近于平行時(shí)，切向壓應(yīng)力往往超過薄層狀圍巖的抗彎折強(qiáng)度，從而使圍巖發(fā)生彎折內(nèi)鼓破壞。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (2) 張裂塌落 張裂塌落通常發(fā)生于厚層狀或塊體狀巖體內(nèi)的洞室頂拱。當(dāng)那里產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，且其值超過圍巖的抗拉強(qiáng)度時(shí)，頂拱圍巖就將發(fā)生張裂破壞，尤其是當(dāng)那里發(fā)育有近垂直的構(gòu)造裂隙時(shí)、即使產(chǎn)生的 拉應(yīng)力很小也可使巖體拉開產(chǎn)生垂直的張性裂縫 。 被垂直裂縫切割的巖體在自重作用下變得很不穩(wěn)定 ， 特別是當(dāng)有近水平方向的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育 ， 巖體在垂直方向的抗拉強(qiáng)度較低時(shí)，往往造成頂供的塌落 。但是在N?0的情況下，頂拱坍塌引起的洞室寬高比的減小全使頂拱處的拉應(yīng)力集中也隨之而減小，甚至變?yōu)閴簯?yīng)力。當(dāng)項(xiàng)拱處的拉應(yīng)力減小至小于巖體的抗拉強(qiáng)度時(shí)．頂拱因巖韶趨于穩(wěn)定。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 (3) 劈裂剝落、剪切滑移及碎裂松動(dòng) 這兩種破壞形式都發(fā)生于壓應(yīng)力、特別是最大壓應(yīng)力集中的部位。 a）劈裂剝落 過大的切向壓應(yīng)力使圍巖表部發(fā)生平行于洞室周邊的破裂。一些平行的破裂將圖巖切割成厚度由兒厘米到幾十厘米的薄板，它們往往沿壁面剝落。破裂的范圍一般不超過洞室的半跨。當(dāng)切向壓應(yīng)力大于劈裂巖板的抗彎強(qiáng)度時(shí)，這些劈裂板還可能按壓彎、折斷并造成塌方，轉(zhuǎn)化為類似于彎折內(nèi)鼓類型的破壞。 劈裂剝落多發(fā)生于厚層狀或塊體狀結(jié)構(gòu)的巖體內(nèi)，視圍巖應(yīng)力條件的不同，可發(fā)生于頂拱，也可發(fā)生于邊墻之上，前者造成頂供的片狀冒落，后者則造成通常所謂的片幫。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 b） 剪切滑移 這種形式的破壞多發(fā)生于厚層狀或塊體狀結(jié)構(gòu)的巖體內(nèi)。隨圍巖應(yīng)力條件的不同，可發(fā)生在邊墻上，也可發(fā)生于頂拱。 在水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力的應(yīng)力場(chǎng)中 (N＞ 1)，這類破壞多發(fā)生在頂拱壓應(yīng)力集中程度較高，且有斜向斷裂發(fā)育的部位。由于切向應(yīng)力 σ θ 很大，而徑向應(yīng)力 σ r很小，故沿?cái)鄬用孀饔玫募魬?yīng)力，比較高，而正應(yīng)力卻比較小，所以，沿?cái)鄬用孀饔玫募魬?yīng)力往往會(huì)超過其抗剪強(qiáng)度，引起沿?cái)鄬拥募羟谢啤? 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 c）碎裂松動(dòng) 碎裂松動(dòng)是碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形、破壞的主要形式， 洞體開挖后，如果圍巖應(yīng)力超過了圍巖的屈服強(qiáng)度，這類圍巖就會(huì)因沿多組已有斷裂結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)而松馳，并圍繞洞體形成一定的碎裂松動(dòng)帶或松動(dòng)屈。這類松動(dòng)帶本身是不穩(wěn)定的，特別是當(dāng)有地下水的活動(dòng)參與時(shí)，極易導(dǎo)致頂拱的坍塌和邊墻的失穩(wěn)。由于松動(dòng)帶的厚度會(huì)隨時(shí)間的推移而逐步增大，因此為了防止這類圍巖變形、破壞的過度發(fā)展，必須及時(shí)采取加固措施。 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 167。 地下洞室圍巖的變形破壞 塌落線塌落線FFFFFF
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