地下洞室围岩稳定性评价

地下洞室围岩工程地质分类方法地下洞室围岩根据围岩的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状及地应力等综合因素，并结合工程实际情况，采用巴顿Q系统及水电围岩分类系统，对围岩稳定性进行综合性评价。

巴顿Q 系统分类见表C-1，水电围岩工程地质分类”见表C-3。

表C-1 巴顿Q系统分类见表续表C-1 巴顿Q系统分类表根据上述各项指标，按Q=（RQD/Jn）×（Jr/Ja）×（Jw/SRF）计算出Q 值，并依据Q值大小，划分出五类围岩如下表。

表C-2 Q值确定的围岩类别表C-3 水电围岩工程地质分类注：1. Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，当其强度应力比S小于本表规定时，围岩类别宜相应降低一级。

2. 表中：Rb—岩石饱和单轴抗压强度（MPa）（详见表1-1、表1-7），Kv—岩体完整性系数（见本手册附录A），σm—围岩最大主应力（MPa）。

水电围岩工程地质分类各项因素的评分标准如下：（1）岩石强度评分，见下表（表C-4）。

表C-4 岩石强度评分（A）注：1.岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度评分为30；2.当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石强度评分大于20的，按20评分。

（2）岩体完整程度评分，见下表（表C-5）。

表C-5 岩体完整程度评分（B）注：1.当60MPa≥Rb＞30MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于65时，按65评分；2.当30 MPa≥Rb＞15MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于55时，按55评分；3.当15MPa≥Rb＞5MPa，岩体完整程度与结构面状态评分之和大于40时，按40评分；4.当Rb≤5MPa，属特软岩，岩体完整程度与结构面状态不参加评分；（3）结构面状态评分，见下表（表C-6）。

表C-6 结构面状态评分（C）注：1.结构面的延伸长度小于3m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分增加3分，软岩增加2分；结构面的延伸长度大于10m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分减3分，软岩减2分；2.当结构面张开宽度10mm，无充填时，结构面状态评分为0。

第5期2021年5月广东水利水电G U A N G D O N G WA T E R R E S O U R C E S A N D H Y D R O P OW E RN o .5M a y 2021岩体地下洞室块体稳定性分析及对策杨继华1,张 辉1,崔 臻2(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南郑州 450003;2.中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉 430071)摘 要:针对地下洞室块体稳定问题,以江门地下实验站为背景,基于块体理论和块体稳定分析程序U NW E D G E ,通过开挖过程中的节理统计,对不同节理组合条件下的块体进行了稳定分析,采用U NW E D G E 计算得出了块体的安全系数,对于安全系数不满足要求的块体,提出了采用锚杆及喷射混凝土的支护加固措施,支护后块体安全系数均大于2.5,保证了块体的稳定㊂关键词:地下洞室;块体稳定性;U NW E D G E 程序;安全系数;锚杆;喷射混凝土中图分类号:T U 457 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(2021)05-0023-05收稿日期:2021-01-05;修回日期:2021-03-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:52079133);黄河勘测规划设计研究院有限公司自主研究开发项目(编号:2018-k y10)㊂作者简介:杨继华(1980-),男,博士,高级工程师,主要从事工程地质勘察㊁设计与研究工作㊂1 概述岩体是一种由结构面和结构体组成的复杂介质,结构面一般包括岩体中存在的断层面㊁节理面㊁层理面㊁片理面等㊂在地下洞室开挖中,由结构面的发育情况和结构体(岩石)的强度决定的岩体基本质量是岩体稳定的主要影响因素[1]㊂研究表明,在相同的岩石强度条件下,围岩的稳定主要由结构面的性质控制,如结构面的发育密度㊁产状㊁力学特性等㊂地下洞室开挖后,打破了围岩原有的静力平衡状态,当有临空面存在时,受结构面切割的岩石块体可能滑塌或掉落,造成围岩的失稳,影响地下洞室的施工安全㊁增加支护及衬砌的工程量[2-3]㊂在地下洞室开挖过程中,根据岩体结构面的性质,选择合适的方法对围岩进行块体稳定性分析并提出处理措施对保障施工安全㊁降低施工成本具有重要的意义㊂针对此问题,国内外较多的学者及工程技术人员开展了相关问题的研究㊂文献[4]针对锦屏一级水电站泄洪洞,采用了赤平投影㊁统计分析等方法,对不稳定块体进行了分析预测,研究了不同节理组合条件下块体的破坏模式,提出了支护措施;文献[5]根据裂隙优势结构面组合,对阜康抽水蓄能电站地下厂房围岩进行了块体稳定性分析,结果表明,对于安全系数小于1.0的块体采用系统锚固或局部加强支护后,可保证块体的安全;文献[6]以大岗山水电部地下厂房为背景,统计分析了厂房的地质素描图,对随机块体进行了搜索并进行了稳定性评价,为支护提供了依据;文献[7]考虑岩体节理的随机特性,在块体理论中应用了概率分析方法,结合工程实例进行了洞室随机块体稳定性分析,得到了块体安全所需的锚固力㊂不同地下工程的地质条件,如地层岩性特征㊁结构面发育特征等影响围岩块体稳定的因素均有较大的差别,某个工程的分析结果难以直接应用到其它工程,因此,需要具体问题具体分析,以便采取的措施具有针对性㊂本文以江门某地下实验站工程地下洞室为背景,采用块体稳定分析程序U NW E D G E ,对施工斜井㊁竖井及超大跨度地下洞室进行块体稳定性分析,并提出支护㊁加固处理措施㊂2 工程概况江门市某地下实验站工程主要由斜井㊁竖井㊁实验厅及附属洞室等组成㊂其中斜井入口高程为64.27m ,末㊃32㊃端高程为-460.00m ,斜长为1340.60m ,水平长为1233.79m ,坡度i =0.4249,断面为城门洞型,宽为5.40m ,高为5.50m ;竖井入口高程为132.00m ,底部高程为-484.30m ,深为616.30m ,断面为圆形,直径为5.50m ;实验厅最大埋深约700m ,55.25mˑ48.00mˑ27.00m (长ˑ宽ˑ高),为超大跨度地下洞室,实验厅下部水池内径为42.50m ,水池最大高度为42.50m ㊂工程区的地层主要为燕山期第三期侵入花岗岩体(γ52(3)),岩性为灰白色中细粒白云母㊁黑云母二长花岗岩㊁中细粒二长花岗岩,微风化-新鲜,岩体以块状结构为主,局部次块状,微-新风化花岗岩饱和抗压强度一般为80~120M P a ,平均值约为97M P a㊂根据地表工程地质测绘及已开挖竖井㊁斜井揭露的地质情况,工程区主要发下以下5组节理:L 1:170ʎ~180ʎø70ʎ,节理面起伏粗糙,张开 紧闭,充填铁质㊁岩屑,间距为0.3~0.5m ,最大延伸长度为20m ;L 2:190ʎ~200ʎø54ʎ,节理面平直粗糙,张开,无充填,间距为0.2~0.3m ,最大延伸长度为40m ;L 3:10ʎ~20ʎø15ʎ,节理面平直粗糙,紧闭,无充填,间距大于3m ,最大延伸长度为20m ;L 4:180ʎ~190ʎø84ʎ,节理面平直粗糙,张开,充填岩屑,间距为0.4~0.5m ,最大延伸长度为5~10m ;L 5:220ʎ~230ʎø73ʎ,节理面起伏粗糙,紧闭 微张,无充填,间距为0.5~1.0m ,最大延伸长度为40m ㊂节理面的赤平投影见图1所示,据初步分析,缓倾角节理(L 3)对大厅顶拱稳定不利,与其他4组节理组合,特别是走向相同的节理(L 2)组合可能在顶拱局部产生不稳定块体㊂不同的节理组合形成不稳定块体的位置及规模需要进一步的分析㊂图1 节理面赤平投影示意3 U NW E D G E 程序简介U NW E D G E 是加拿大的R o c s c i n c e 公司针对地下洞室围岩块体稳定性开发的可视化分析软件,其理论基础为G o o d m a n 和S h i 在1985年提出的块体理论[8-9]㊂通常情况下,块体被定义为四面体岩石,其中包括3条节理面及1个开挖临空面,当块体的位置确定后,块体的几何特征如体积㊁表面积及滑动方向即可确定[10]㊂块体的受力可分为主动力和被动力,主动力一般是指使块体失稳的滑动力,被动力是指块滑动的阻滑力㊂主动力和被动力是由每个滑面上各个力的矢量和组成㊂主动力由式(1)计算:A =W +C +X +U +E(1)式中 A 为块体主动力之和;W 为块体重力;C 为混凝土重力;X 为块体的主动压力;U 为地下水压力;E 为地震力㊂被动力由式(2)计算:P =H +Y +B(2)式中 P 为被动力之和;H 为喷射混凝土的抗剪力;Y 被动压力;B 为锚杆力㊂U NW E D G E 程序采用安全系数F 来定量评价块体的稳定性,其主要分析块体3种状态的安全系数:直接滑落块体安全系数F f ,无支护块体安全系数F u 及支护块体安全系数F s ㊂安全系数F 由式(3)定义: F =阻滑力滑动力(3)1)直接滑落块体安全系数F f U NW E D G E 程序在计算直接滑落块体安全系数时假定块体的阻滑力只包括被动支护力和拉力,一般不考虑节理面的剪切强度及滑动方向等影响因素㊂滑动力主要包括块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力,滑动方向为各滑动力的矢量和的方向㊂其安全系数由下式计算:F f =-P ㊃s 0^+ð3i =1T iA ㊃s 0^(4)T i =σt i a i s i n θi(5)s 0^=AA(6)㊃42㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021式中 T i 为第i 条节理拉力;σt i 为第i 条节理抗拉强度;a i 为第i 条节理面积;θi 为第i 条节理与滑动方向的夹角;s 0^为块体滑落方向㊂2)无支护块体安全系数F u U NW E D G E 程序在计算无支护块体安全系数时假定块体阻滑力只有节理面的剪切力和抗拉力产生,不考虑被动支护力的作用㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动力只考虑由法向力产生的剪切力,不考虑阻滑力法向力产生的剪切力㊂F u =ð3i =1(J ui+T i )A ㊃s^(7)J ui =τi a i c o s θi(8)式中 J ui 为第i 条节理产生的剪切力;τi 为第i 条节理的剪切强度㊂3)支护块体安全系数F s U NW E D G E 程序在计算支护条件下的块体安全系数时假定块体的阻滑力由节再面的剪切力㊁抗拉力和支护力组成㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动方向为块体所受的各个滑动力矢量和方向㊂F s =-P ㊃s^+ð3i =1(J si +T i )A ㊃s^(9)4 块体稳定性分析在江门地下实验站洞室开挖过程中,对揭露的节理裂隙进行了统计,发现洞室围岩以Ⅱ类为主,围岩整体基本稳定,但由洞室跨度大㊁边墙高,节理裂隙及开挖临空面组合,形成不稳定块体,局部会掉块和滑塌等破坏,需要进一步分析块体稳定性㊂4.1 块体稳定性系数采用U NW E D G E 程序对不同节理组合条件下块体进行了稳定性分析㊂分析中采用的参数如下:节理摩擦角为30ʎ,节理面凝聚力为0.08M P a,节理面抗拉强度为0,花岗岩岩石密度为2.70g /c m 3,锚杆拉力为20.0t ,喷射混凝土剪切强度为2.0M P a,混凝土密度为2.60g /c m 3㊂根据第2节的节理统计,5组节理可产生10组组合,不同节理组合条件下块体稳定性计算结果如表1及图2所示㊂实际开挖过程中,对分析的块体位置进行了现场复核,发现分析的位置与实际块体的出露位置基本符合,但分析中稳定性系数低于1.0的块体多数并未发生失稳破坏,其主要原因如下:U NW E D G E 程序计算时,考虑的是块体的最大尺寸,即节理面的延伸长度是无限的,实际多数节理的延伸长度有限,当与其他节理未连通时,并不能形成不稳定块体,因此,不会发生破坏㊂但对于围岩内部的节理延伸情况㊁连通情况等很难查清,为安全起见,仍需要对分析的不稳定块体进行支护㊂块体的安全系数一般认为大于1.5即可视为稳定㊂通过图2及表1可以看出,江门地下实验站洞室在不同节理组合条件共形成13处不稳定块体,需要进行支护加固,支护措施主要为锚杆及喷射混凝土,支护后13处不稳定块体的安全系数均大于2.5,说明支护措施有效,可保证块体的稳定性㊂(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 2㊁L 5)(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 4㊁L 5) (L 2㊁L 3㊁L 5) (L 2㊁L 4㊁L 5)图2 江门地下实验站不稳定块体示意4.2 节理面摩擦角与块体稳定性系数相关性分析节理面参数对边坡及洞室围岩等的稳定性影响较大,如摩擦角与凝聚力等[11-12],其中摩擦角影响最大,为分析摩擦角对块体稳定性的影响,以块体表1中的块体1为例,计算摩擦角取值范围25ʎ~35ʎ条件㊃52㊃2021年5月 第5期广东水利水电N o .5 M a y 2021下块体的稳定性系数,计算结果如图3所示㊂由图3可以看出,随着节理面摩擦角取值的提高,块体稳定性系数基本上呈线性增加,可为块体的稳定支护措施提供另个一个思路,除了锚杆㊁喷混凝土等措施之外,可采用对节理裂隙进行固结灌浆的方法,以提高节理面的摩擦角,进而提高块体的稳定性系数㊂表1 江门实验站地下洞室块体稳定性分析块体编号块体出露部位节理面组合情况块体重量/t 支护前安全系数支护后安全系数锚杆及喷混凝土支护形式1试验大厅顶拱L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ247.206.91 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为2.0m ,喷射混凝土厚为20c m2下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ523.30.454.52 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为1.5m ,喷射混凝土厚为20c m3下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ772.80.818.90 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20c m4下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ55.60.956.99 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m5下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ687.60.494.92 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m6下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ154.90.726.07 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m7下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ210.20.438.87 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m8下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ1190.10.302.50 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m9下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ208.11.1721.26 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m10下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ252.40.466.70 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m11下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ782.10.898.10 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m12下部水池边墙北侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ35.90.6321.24 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m13下部水池边墙东侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ3268.80.722.63锚杆长为15.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20cm图3 节理面摩擦角与块体稳定性关系示意5 结语江门地下实验站洞室跨度大,存在开挖过程中的不稳定块体的破坏问题,采用U NW E D G E 程序对开挖过程中的顶拱及下部水井边墙的块体进行稳定性分析,发现多处稳定性系数小于1.0的块体,针对不同稳定性系数㊁位置㊁尺寸㊁重量的块体采用不同的锚杆㊁喷射混凝土支护后,能保证块体的稳定性要求㊂㊃62㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021U NW E D G E只能考虑四面体的块体,但在工程实际中,所遇到的块体不一定都是四面体,可能还有五面体,甚至六面体,虽然五面体㊁六面体可以拆分成若干四面体,但增加了分析难度㊂U NW E D G E程序搜索的是3组节理组合出现的最大的不利块体组合,因此,需要随着开挖的进行,尽可能多地收集资料,及时根据新的资料利用节理发育(间距㊁延伸长度等)特点在程序中调整节理的实际延伸长度㊂参考文献:[1]工程岩体分级标准:G B/T50218 2014[S].北京:中国计划出版社,2014.[2]张发明,余成,胡梦蛟,等.大跨度地下洞室群围岩多尺度块本稳定性预测方法[J].地球科学与环境学报,2015, 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第八章地下洞室围岩稳定性分析第一节概述地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。

从围岩稳定性研究角度来看，这些地下构筑物是一些不同断面形态和尺寸的地下空间。

较早出现的地下洞室是人类为了居住而开挖的窑洞和采掘地下资源而挖掘的矿山巷道。

如我国铜绿山古铜矿遗址留下的地下采矿巷道，最大埋深60余米，其开采年代至迟始于西周(距今约3000年)。

但从总体来看，早期的地下洞室埋深和规模都很小。

随着生产的不断发展，地下洞室的规模和埋深都在不断增大。

目前，地下洞室的最大埋深已达2 500m，跨度已超过30m；同时还出了多条洞室并列的群洞和巨型地下采空系统，如小浪底水库的泄洪、发电和排砂洞就集中分布在左坝肩，形成由16条隧洞(最大洞径14.5m)并列组成的洞群。

地下洞室的用途也越来越广。

地下洞室按其用途可分为交通隧道、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房和仓库、地下铁道及地下军事工程等类型。

按其内壁是否有内水压力作用可分为有压洞室和无压洞室两类。

按其断面形状可分为圆形、矩形、城门洞形和马蹄形洞室等类型。

按洞室轴线与水平面的关系可分为水平洞室、竖井和倾斜洞室三类。

按围岩介质类型可分为土洞和岩洞两类。

另外，还有人工洞室、天然洞室、单式洞室和群洞等类型。

各种类型的洞室所产生的岩体力学问题及对岩体条件的要求各不相同，因而所采用的研究方法和内容也不尽相同。

由于开挖形成了地下空间，破坏了岩体原有的相对平衡状态，因而将产生一系列复杂的岩体力学作用，这些作用可归纳为：(1)地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。

(2)在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。

如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。

(3)围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。

水电站施工中地下洞室围岩稳定性分析作者：严凯来源：《装饰装修天地》2018年第21期摘要：在水电站工程施工过程中，地下洞室过程中，为了保证施工质量，应当展开水电站地下洞室围岩稳定性的分析。

文章以实际工程为例，对水电站施工中地下洞室围岩稳定性进行了分析，以期优化施工效果。

关键词：水电站施工；地下洞室；围岩稳定性1 前言随着水电开发技术的日益成熟，大型水电枢纽工程的开发与建设受地区地形条件限制，多采用地下厂房式布置，进而形成了规模巨大的地下厂房洞室群，其洞室高边墙及洞室之间围岩的稳定性成为工程建设中成败的关键因素。

2 地下洞室围岩稳定性分析概述地下洞室的稳定性课题属于一项非线性力学问题，较为复杂，一般而言具有非均匀性、非连续性变形以及大位移等特征。

围岩稳定性的主要影响因素主要包括两个方面：天然地质条件以及工程因素。

天然地质条件方面涉及到初始地应力场、地质构造、地下水情况、围岩结构等；工程因素涵盖了洞室实际情况、洞室开挖施工、支护形式等。

近年来，岩石力学理论以及测试技术不断发展，电子计算机技术以及有限元方法得到了推广和应用，再加上科研工作者坚持不懈的努力，涌现出了许多新的研究方法，在岩体构造以及力学特征、地下围岩不稳定机理以及支护受力机制方面的研究，新设计理论以及方法等方面的研讨都取得了可喜的成果，为地下围岩的稳定性分析与评价提供了支持和途径。

然而作为地下工程的根源问题之一的围岩失稳分析，现阶段尚没有构成统一理论，针对地下围岩稳定性进行分析，主要是通过分析与考虑具体的地质条件和工程的情况要求，结合多种方法进行综合评价，因此有必要总结目前的地下洞室稳定性分析，以助力工程实践中可以进行科学判断。

3 地下洞室围岩稳定性分析思路洞室围岩稳定性分析是多学科理论方法、专家经验、监测量与计算机技术综合集成的科学。

洞室失稳是一个极其复杂的力学过程，在实际工程中更是受到了许多因素的影响。

通常伴随着非均匀性、非连续性变形和大位移，是一个高度非线性的问题。

地下洞室围岩稳定性分析与评价地下洞室围岩稳定性是地下工程中非常重要的问题之一，对地下工程的安全和经济运行具有重要意义。

地下洞室围岩稳定性的分析与评价可以帮助我们判断洞室围岩的稳定程度和寿命，为洞室工程的设计和施工提供可靠的依据。

首先，对地下洞室围岩的力学性质进行测试和分析。

这包括围岩的弹性模量、抗压强度、抗剪强度等力学参数的测定。

通过测试和分析得到的力学参数可以为后续的围岩稳定性分析提供基础数据。

其次，对围岩的岩性和结构进行详细的地质调查和研究。

通过对围岩的地质构造、结构洞的位置、破碎度和节理特征等进行详细的调查和研究，可以了解围岩的变形和破坏机理，为后续的稳定性分析提供依据。

然后，进行数值模拟和分析。

根据实际工程情况，可以使用有限元方法或者其他数值模拟方法对围岩的稳定性进行模拟和分析。

通过模拟和分析，可以得到围岩的应变、应力分布以及稳定性指标，进一步评价围岩的稳定性。

最后，根据分析和评价结果，对围岩稳定性进行评价。

根据实际工程要求和标准，可以将围岩的稳定性进行分级评价，确定围岩的稳定等级，并提出相应的建议和措施，以提高围岩的稳定性。

在地下洞室围岩稳定性分析与评价过程中，需考虑不同因素对围岩稳定性的影响。

例如，水文地质条件、地应力状态、围岩的强度参数、地震和地下水位变化等因素都会对围岩的稳定性产生重要影响，需要对这些因素进行综合分析和评价。

总之，地下洞室围岩稳定性的分析与评价是地下工程设计和施工的重要环节。

通过科学的测试、调查、分析和数值模拟，可以全面、准确地评价围岩的稳定性，为地下洞室工程的建设提供可靠的基础。

第６、7章 地下工程围岩稳定性分析学习指导：本章主要介绍了两部分内容：（一）山岩压力与围岩稳定性分析，（二）有压隧洞稳定性分析。

前部分介绍了围岩应力重分布，地下洞室脆性围岩和塑性围岩的变形破坏形式，影响地下工程岩体稳定的因素，着重介绍了山岩压力与围岩稳定性分析方法，其中包括山岩压力的概念、影响因素，太沙基理论；后部分重点介绍了围岩内附加应力的计算、有压隧洞围岩和衬砌的应力计算。

重 点：1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布2 地下洞室围岩的变形破坏3 地下工程岩体稳定性的影响因素4 洞室围岩稳定性分析6.1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布由于在岩体内开挖洞室，洞室围岩各质点的原有应力的平衡状态就受到破坏，各质点就要产生位移调整，以达到新的平衡位置。

岩体内某个方向原来处于紧张压缩状态，现在可能发生松胀，另一个方向可能反而挤压的程度更大了。

相应地，围岩内的应力大小和主应力方向也发生了改变，这种现象叫做围岩应力重分布。

围岩应力重分布只限于围岩一定范围内，在离洞壁较远的岩体内应力重分布甚微，可以略去不计。

地下开挖引起的围岩变形是有一定规律的。

变形终止时围岩内的应力就是重新分布的应力。

这个重新分布的应力对于评价围岩的稳定性具有重要意义。

为了便于说明起见，我们在这一节中对于最简单的条件(即在连续的均质的各向同性的岩体内开挖圆形隧洞，而且岩体的侧压力系数10=K ，即静水压力式的初始应力状态)下的围岩应力重分布问题，作定性分析，以便对于应力重分布的情况有一概念。

如图6-1所示，设岩体为连续的、均质的以及各向同性的，其侧压力系数为10=K ，亦即岩体的初始应力状态为静水压力式的。

此外，洞室的长度远较横截面的尺寸为大，所以可作为平面应变问题来研究。

在地下开挖以前，岩体内任一点A 的应力，即等于该点的自重应力v p ，而且由于10=K ，所以通过该点任何方向的应力都是v p 。

如果用极坐标来表示该点的应力状态，则该点的应力为：v r p =0σv p =0θσ式中 0r σ 岩体的径向应力；0θσ 岩体的切向应力。

青海某抽水蓄能电站地下厂房洞室群围岩稳定性及支护效果研
究
丁宝晶;孙俊明
【期刊名称】《大坝与安全》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】青海某抽水蓄能电站地下厂房属典型深埋大型地下厂房洞室群,具有埋深大、跨度大、边墙高的特点,且受厂区内小断层发育等地质条件限制,其围岩稳定性问题复杂且重要。

通过现场实测结合数值模拟计算的方法,对地下厂房洞室群围岩稳定性及支护效果进行了研究。

研究表明,地下洞室以降低围岩受开挖扰动的程度和维持围压水平的方式进行支护,支护后围岩塑性区深度、变形均改善,支护结构受力情况较好,说明洞室间距合理,围岩整体稳定,具备成洞条件。

本研究对类似地下洞室群的设计和施工具有参考意义。

【总页数】7页(P57-63)
【作者】丁宝晶;孙俊明
【作者单位】华东勘测设计院(福建)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV731
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