隧道圍巖穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析-展示頁
2024-09-26 21:53本頁面
【正文】 摩擦力，從而增加了圍巖坍塌、滑落的可能性；動水壓力的作用促使巖塊沿水流方向移動，也沖刷和帶走裂隙內(nèi)的細小礦物顆粒，從而增加裂隙的張開程度，增加圍巖破壞的程度。根據(jù)經(jīng)驗，沿構(gòu)造應(yīng)力最大主應(yīng)力方向延伸的地下洞室比垂直最大主應(yīng)力方向延伸的地下洞室穩(wěn)定；地下洞室的最大斷面尺寸沿構(gòu)造應(yīng)力最大主應(yīng)力的方向延伸時較為穩(wěn)定，這是由圍巖應(yīng)力分布決定的。 ?（ 2）巖體結(jié)構(gòu) 塊狀結(jié)構(gòu)的巖體作為地下洞室的圍巖，其穩(wěn)定性主要受結(jié)構(gòu)面的發(fā)育和分布特點所控制，這時的圍巖壓力主要來自最不利的結(jié)構(gòu)面組合，同時與結(jié)構(gòu)面和臨空面的切割關(guān)系有密切關(guān)系；碎裂結(jié)構(gòu)圍巖的破壞往往是由于變形過大，導(dǎo)致塊體間相互脫落，連續(xù)性被破壞而發(fā)生坍塌，或某些主要連通結(jié)構(gòu)面切割而成的不穩(wěn)定部分整體冒落，其穩(wěn)定性最差。 如果地下洞室圍巖強度較低、裂隙發(fā)育、遇水軟化，特別是具有較強膨脹性圍巖，則二次應(yīng)力使圍巖產(chǎn)生較大的塑性變形，或較大的破壞區(qū)域。 2 隧道圍巖變形破壞方式 圍巖巖性 巖體結(jié)構(gòu) 變形破壞形式 產(chǎn)生機制 脆性圍巖 塊體狀結(jié)構(gòu)及厚層狀結(jié)構(gòu) 張裂塌落 拉應(yīng)力集中造成的張裂破壞 劈裂剝落 壓應(yīng)力集中造成的壓致拉裂 剪切滑移及剪切碎裂 壓應(yīng)力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂 巖爆 壓應(yīng)力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破壞 中薄層狀結(jié)構(gòu) 彎折內(nèi)鼓 卸荷回彈或壓應(yīng)力集中造成的彎曲拉裂 碎裂結(jié)構(gòu) 碎裂松動 壓應(yīng)力集中造成的剪切松動 塑性圍巖 層狀結(jié)構(gòu) 塑性擠出 壓應(yīng)力集中作用下的塑性流動 膨脹內(nèi)鼓 水分重分布造成的吸水膨脹 散體結(jié)構(gòu) 塑性擠出 壓應(yīng)力作用下的塑流 塑流涌出 松散飽水巖體的懸浮塑流 重力坍塌 重力作用下的坍塌 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 2 隧道圍巖變形破壞方式 3 隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素 地下洞室圍巖的穩(wěn)定與巖性、巖體結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等自然因素有關(guān)，與開挖方式、支護形式及時間等人為因素也有關(guān)。 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (3) 塑流涌出 當(dāng)開挖揭穿了飽水的斷裂帶內(nèi)的松散破碎物質(zhì)時，這些物質(zhì)就會和水一起在壓力下呈央有大量碎屑物的泥漿狀突然地涌人洞中．有時甚至可以堵塞坑道，給施工造成很大的困難。 另一類是含硬石膏的地層 ,如硬石膏退水后就會發(fā)水化而轉(zhuǎn)化為石膏，體積隨之而增大。 ? ⑤表現(xiàn)形式： 局部鼓出或突起 2 隧道圍巖變形破壞方式 幾種發(fā)生塑性擠出的地質(zhì)條件 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (2) 膨脹內(nèi)鼓 洞室開挖后圍巖表部減壓區(qū)的形成往往促使水分由內(nèi)部高應(yīng)力區(qū)向圖巖表部轉(zhuǎn)移 ,結(jié)果常使某些易于吸水膨脹的巖層發(fā)生強烈的膨脹內(nèi)鼓變形，這類膨脹變形顯然是由圍巖內(nèi)部的水分重分布引起的。 ? ③力學(xué)機制： 壓應(yīng)力集中使洞壁處的切向應(yīng)力超過圍巖的屈服強度。 這類圍巖的變形與破壞，主要是在應(yīng)力重分布和水分重分布的作用下發(fā)生的．主要有 塑性擠出、膨脹內(nèi)鼓、塑流涌出和重力坍塌 等不同類型，現(xiàn)分述如下： 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (1) 塑性擠出 ? ①結(jié)構(gòu)條件 : 層狀及類似層狀結(jié)構(gòu)的巖體 (通過具有軟硬相間的特征 ) ? ② 巖性條件： (a)固結(jié)程度較差的泥巖、粘土巖； (b)各種富含泥質(zhì)的沉積或變質(zhì)巖層 (如泥巖、頁巖、板巖和千枚巖等 )中的擠壓剪切破碎帶 。小者也能威脅工人的安全。大型巖爆通常伴有劇烈的氣浪和巨響．甚至還伴有周圍巖體的振動。 塌落線塌落線FFFFFF2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (4) 巖爆 在地下開挖或開采過程中突然地以爆炸的形式表現(xiàn)出來，這就是所謂的巖爆。 這類松動帶本身是不穩(wěn)定的，特別是當(dāng)有地下水的活動參與時，極易導(dǎo)致頂拱的坍塌和邊墻的失穩(wěn)。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。 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，前者造成頂拱的片狀冒落，后者則造成通常所謂的片幫。 2 隧道圍巖變形破壞方式 2 隧道圍巖變形破壞方式 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (3) 劈裂剝落、剪切滑移及碎裂松動 a）劈裂剝落 圍巖表部發(fā)生平行于洞室周邊的破裂。 從力學(xué)機制來看，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度 所造成的 . 2 隧道圍巖變形破壞方式 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? (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 。 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，水分的重分布對其變形和破壞的影響較為微弱。當(dāng)天下午發(fā)生的這次塌方事故造成至少 3人受傷， 1人失蹤 ， 天汕高速廣福隧道塌方 12人被困，該隧道是雙洞分離式高速公路隧道，出事點離出口約 463米、離工作面約 80米；原設(shè)計該段巖層為較堅固的 V類圍巖，開挖后發(fā)現(xiàn)實際變更為較差的 III類圍巖 2 隧道圍巖變形破壞方式 ? 地下洞室開挖常能使圍巖的性狀發(fā)生很大變化，促使圍巖性狀發(fā)生變化的因素，除了卸荷回彈和應(yīng)力重分布之外，還有水分的重分布。習(xí)慣上將此范圍內(nèi)的巖體稱為“ 圍巖 ” 。 1 基本概念 開挖洞室引起的應(yīng)力狀態(tài)的重大變化局限在洞周一定范圍之內(nèi)。 1 基本概念 ? 地下洞室的分類 ① 按用途：礦山巷道 （ 井 ） 、 交通隧道 、 水工隧道 、 地下廠房 （ 倉庫 ） 、 地下軍事工程 ② 按洞壁受壓情況：有壓洞室 、 無壓洞室 ③ 按斷面形狀：圓形 、 矩形 、 城門洞形 、 橢圓形 ④ 按與水平面關(guān)系：水平洞室 、 斜洞 、 垂直洞室 （ 井 ） ⑤ 按介質(zhì)類型：巖石洞室 、 土洞 ⑥ 按應(yīng)力情況：單式洞室 、 群洞 1 基本概念 廣州地鐵東（山口）～楊（箕）區(qū)間隧道 公路隧道 ? 圍巖及圍巖應(yīng)力
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