地下工程地質(zhì)問(wèn)題

1、17地下工程地質(zhì)問(wèn)題本章要點(diǎn)：主要的地下工程地質(zhì)問(wèn)題的分析及保障地下洞室圍巖穩(wěn)定性的處理措施。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道圍巖壓力變形破壞的基本類(lèi)型，圍巖壓力的表現(xiàn)形式。2、知道地下洞室圍巖穩(wěn)定與哪些因素有關(guān)，主要的地下工程地質(zhì)問(wèn)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(nèi)，為各種目的經(jīng)人工開(kāi)鑿形成的地下工程構(gòu)筑物稱(chēng)為地下洞室。研究地下洞室圍巖穩(wěn)定性的實(shí)質(zhì)，是研究巖體在開(kāi)鑿洞室后，力學(xué)變化機(jī)理和巖體中應(yīng)力分布狀況。一般情況下，在查

2、明巖體結(jié)構(gòu)特征和地應(yīng)力條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖體的強(qiáng)度和變形特點(diǎn)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(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算方法，圍巖的變形和破壞機(jī)制分析方法，圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和圍巖穩(wěn)定性分類(lèi)方法，模擬試驗(yàn)方法等。本章的主要內(nèi)容有：以巖體結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力理論為基礎(chǔ)；系統(tǒng)的分析巖體變形與破壞機(jī)制和基本類(lèi)型；介紹圍巖的工程分類(lèi)及其應(yīng)用。此外還要討論圍巖穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，常見(jiàn)地下工程地質(zhì)問(wèn)題。7.1地應(yīng)力與洞室圍巖的變形及破壞地應(yīng)力也稱(chēng)天然應(yīng)

3、力、原巖應(yīng)力、初始應(yīng)力、一次應(yīng)力，是指存在于地殼巖體中的應(yīng)力。由于工程開(kāi)挖，使一定范圍內(nèi)巖體中的應(yīng)力受到擾動(dòng)而重新分布，則稱(chēng)為二次應(yīng)力或擾動(dòng)應(yīng)力，在地下工程中稱(chēng)圍巖應(yīng)力。地應(yīng)力包括巖體自重應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、地溫應(yīng)力、地下水壓力以及結(jié)晶作用、變質(zhì)作用、沉積作用、固結(jié)脫水作用等引起的應(yīng)力。洞室開(kāi)挖后，地下形成了自由空間，原來(lái)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(guò)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(dǎo)致坍塌、滑動(dòng)、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(yīng)力、重分布應(yīng)力及附加應(yīng)力；另一方面與巖土體的結(jié)構(gòu)及其工程地質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。一、圍巖的變形導(dǎo)致圍巖變形的根本原因是地應(yīng)力的存在。地下洞室開(kāi)挖前，巖（土）體處于自然平衡狀態(tài)，內(nèi)部?jī)?chǔ)蓄著大量的彈性能，地下洞室開(kāi)挖后，這種自然平衡狀態(tài)被打破，彈性能釋放，一定范圍內(nèi)的圍巖發(fā)生彈性恢復(fù)變形。另一方面，由于圍巖應(yīng)力重新分布，各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生新的彈

5、性變形。這種彈性變形是不均勻的，從而導(dǎo)致地下洞室周邊位移的不均勻性。重新分布的圍巖應(yīng)力在未達(dá)到或超過(guò)其強(qiáng)度以前，圍巖以彈性變形為主。一般認(rèn)為，彈性變形速度快、量值小，可瞬間完成，一般不易覺(jué)察。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)圍巖強(qiáng)度時(shí)，圍巖出3?????產(chǎn)生涌水。貫通裂縫，暴雨時(shí)可能已開(kāi)挖洞室：與地面有生涌水?；虻叵掳岛拥?，可能產(chǎn)破碎帶，蓄水洞穴又富含水的節(jié)理、斷層開(kāi)挖洞室：遇相互貫通（2）涌水預(yù)測(cè)方法：1）相似比擬法：①由實(shí)測(cè)導(dǎo)坑涌水量推算：000QSSF

6、FQ???②由于開(kāi)挖地段涌水量推算：00QLLQ??2）水均衡法：TAFQ?????10003）地下水動(dòng)力學(xué)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(mǎn)巖石中的孔隙。這種氣體或許處于壓力之下，并且曾有過(guò)受壓氣體突然進(jìn)入地下井巷使巖石受爆炸力破壞的情況。很多氣體是危險(xiǎn)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(chēng)，主要發(fā)生在含煤地層）?????％時(shí)，易使人窒息。瓦斯?jié)舛葹椋r(shí)）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(xiàn)場(chǎng)瓦斯?jié)舛却笥冢?，不?zhǔn)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(chēng)為常溫帶。常溫帶以下，地溫隨深度增加，地?zé)嵩鰷芈蕿樯疃仍黾?00m時(shí)地溫的增加值