层状结构岩体中大型地下洞室的围岩变形与处理分析

层状岩体中地下洞室围岩的变形分析研究的开题报告一、选题的背景和意义近年来，地下洞室建设越来越广泛，其存在着许多潜在的地质风险，如地下水涌出、洞室围岩破坏等，这些风险会对洞室的使用安全和持久性造成危害。

层状岩体作为地下洞室的一种典型围岩类型，其具有层理面的分布特征，容易受到水的渗透与分层面的卸荷等因素的影响，导致其变形。

因此，研究层状岩体中地下洞室围岩的变形规律对于洞室的工程设计与施工具有重要意义。

二、研究内容和方法本研究将以某地下洞室为对象，选取其周围层状岩体作为研究对象，以综合勘探资料为依据，采用现场地质实测、电测法、第二类应力监测方法等多种方法，对层状岩体中地下洞室围岩变形规律进行分析和研究。

同时，将开展室内岩石力学试验，采集洞室周围岩样进行物理力学测试，探究其岩石特性与变形机理，并结合现场监测数据进行分析和验证。

三、研究预期成果和意义本研究将对层状岩体中地下洞室围岩的变形规律进行全面深入的研究，探究其岩石物理力学性质与变形机理，并利用现代工程技术手段进行监测与分析，推导出变形模型，为层状岩体地下洞室的工程设计与施工提供科学依据和技术支持。

同时，对于深入了解层状岩体围岩变形规律及其对地下洞室工程的影响具有一定的理论借鉴价值。

四、研究计划及进度安排第一年：开展现场勘探，进行室内试验与数据处理，形成层状岩体围岩物理力学性质和变形机理的基础资料，完成文献调研和初步方案设计。

第二年：开展现场监测与实验，逐步深入探究变形规律，并进行建模模拟探究变形模型，形成前期研究成果。

第三年：对研究所得到的数据进行理论分析，并将理论研究结果与实际应用相结合，纠错修复问题，最终完成硕士论文撰写。

五、研究难点及风险与应对措施层状岩体围岩变形的规律比较复杂，需要综合运用多种实验方法进行研究，并对采集的数据进行深入分析，针对变形规律进行建模，难点主要在于变形过程的复杂性和数据分析的正确性。

针对风险，主要是由于现场监测和实验过程面临不同的情况，并可能出现数据丢失或数据不准确等问题，需要在采集的数据上多角度思考，采用多种方法进行相互验证，采取有效的预警机制和风险应对措施。

地下洞室围岩稳定性分析在进行地下洞室围岩稳定性分析时，一般需要考虑以下几个主要因素：1.岩层的力学性质：岩层的力学性质是岩石稳定性的基础。

要进行稳定性分析，首先需要获取岩层的力学参数，如岩石的强度、弹性模量和剪胀性等。

通常可以通过室内试验、现场调查和实测等方法获得这些参数，或者借助已有的类似工程的资料进行评估。

2.地下水：地下水是地下洞室稳定性分析中重要的一项因素。

地下水对围岩的稳定性产生的主要影响是增加孔隙水压，降低岩层的有效应力，促使岩体产生破坏。

因此，需要充分考虑地下水对岩层的影响，包括水位高度、水质状况、渗流特性等。

3.岩体结构：岩体的结构对于岩层稳定性具有重要影响。

岩体的结构主要表现为节理、裂隙、岩体层理等。

这些结构特征对洞室的稳定性有直接影响，形成控制洞室稳定的主要因素之一、因此，在进行稳定性分析时，需要对岩体的结构特征进行详细调查和分析，选择合适的建模方法进行模拟。

4.洞室开挖方式和支护措施：洞室的开挖过程和支护措施对围岩稳定性有着直接的影响。

开挖过程中，洞室周围会受到剪切应力和变形等影响，进而对围岩稳定性产生影响。

因此，在稳定性分析中需要考虑洞室开挖方式和支护措施的影响，选择合适的岩体应力场和支护材料。

在进行地下洞室围岩稳定性分析时，常用的方法包括力学分析法、数值模拟法和现场监测法等。

力学分析法通过分析力学参数和地质参数，计算岩体的稳定系数，从而评估围岩的稳定性。

数值模拟法通过建立数学模型，采用有限元或边界元方法，模拟洞室周围围岩的变形和破坏过程，预测洞室的稳定性。

现场监测法是指通过安装监测点，对洞室周围的围岩变形和破坏进行实时监测，从而评估围岩的稳定性。

综上所述，地下洞室围岩稳定性分析是一个复杂的工程问题，需要考虑多个因素的综合影响。

只有充分了解地下洞室周围的地质和力学条件，选择合适的分析方法和模型，才能有效评估围岩的稳定性，并制定出合理的支护措施，确保地下洞室的安全和持续稳定。

地下岩体溶洞围岩变形与破坏规律研究地下岩体溶洞是一种由于溶蚀作用形成的地下空洞，在地下工程和矿山开发中扮演着重要的角色。

然而，随着时间的推移，地下岩体溶洞围岩会经历变形与破坏，给地下工程的安全造成威胁。

因此，研究地下岩体溶洞围岩的变形与破坏规律对于保障地下工程的安全具有重要意义。

地下岩体溶洞围岩的变形与破坏受到多种因素的影响，包括地下水的侵蚀、岩溶构造特征以及地应力等。

在地下岩体溶洞形成的过程中，地下水的流动会导致边坡的溶蚀，进而引起围岩的塌陷和位移。

此外，岩溶构造特征如节理、裂隙等也会对围岩的稳定性产生重要影响。

而地下洞室的开挖和地下工程的施工过程，往往会改变地应力分布，进一步加剧了围岩的变形与破坏。

对于地下岩体溶洞的围岩变形与破坏规律的研究，既需要实地观测，又需要数值模拟和理论分析相结合。

通过对地下洞室开挖前后的围岩变形进行监测，可以得到围岩的位移、变形等数据，从而对围岩的稳定性做出评估。

同时，利用数值模拟方法对地下岩体溶洞的围岩进行模拟，可以模拟不同因素对围岩的影响，进而预测围岩的变形与破坏情况。

此外，通过理论分析，如岩体力学理论、水文地质学理论等，可以更好地理解围岩变形与破坏的机制。

围岩变形与破坏的机制是一个复杂而多样的过程。

围岩的变形主要表现为岩石的弯曲、破碎和位移等，而破坏则包括岩体的弹性破坏、塑性破坏和剪切破坏等。

这些变形与破坏的机制可以通过摩尔圈理论来解释。

摩尔圈理论认为，岩石的变形和破坏主要是由于岩体内部的应力状态失稳所导致的。

当岩体内部的应力达到临界状态时，就会发生岩体的剪切破坏。

除了摩尔圈理论，围岩变形与破坏的机制还可以通过承压裂纹理论来解释。

承压裂纹理论认为，当岩石受到外部应力的作用时，岩石内部会产生裂纹，进而导致岩石的破坏。

在地下岩体溶洞中，裂纹的生成和扩展是围岩破坏的主要过程之一。

通过对承压裂纹的研究，可以更好地了解围岩的变形与破坏规律，并提出相应的防治措施。

总之，地下岩体溶洞围岩的变形与破坏规律是一个复杂而关键的问题。

深部大断面硐室围岩变形及控制技术苏晓建【摘要】采用数值模拟方法分析了赵固二矿－800 m泵房围岩变形原因及控制技术。

认为深部大断面硐室围岩应力集中区距离硐室中心较远，但底鼓较为明显，支护方案设计时应重点关注。

基于此提出了主动支护与被动支护联合支护方案，首先锚网喷支护，其次双底拱刚性支架联合支护，第三围岩注浆加固。

工程应用表明，锚注＋刚性支架支护能有效控制围岩变形，满足泵房保持长期稳定的要求。

%Deformation mechanism and control technology of surrounding rocks of -800 m water pump house in Zhaogu No. 2 Coal Mine were analyzed by using numerical simulation. It was thought that the distance from stress concentration area to the center of chamber was rela-tively far,so the obvious floor heave should be the key point of supporting scheme. Based on the condition,combined supporting scheme of initiative and passive support was proposed which in-cluded bolt-mesh-spurting supporting,rigid support with double bottom arch and grouting rein-forcement. The result showed bolting-grouting and rigid support could effectively control the surrounding rock deformation and meet the requirement of chamber's long-term stability.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】4页(P75-78)【关键词】深部硐室;大断面;围岩控制;联合支护;数值模拟【作者】苏晓建【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083; 河南能源化工集团焦煤公司赵固二矿，河南省辉县市，453633【正文语种】中文【中图分类】TD353赵固二矿Ⅰ盘区－800 m泵房布置在二1煤层下方20 m左右的砂质泥岩中,埋深约900 m。

层状岩体围岩变形破坏特征及稳定性评价夏彬伟;陈果;康勇;周东平【摘要】层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,具有明显的各向异性力学性质,其变形破坏特征与均值岩体相比表现得更为复杂.根据共和隧道地质调查和地应力量测的资料分析,隧道围岩偏压现象与地应力和岩性有极大的相关性.通过对隧道初期支护开裂段围岩位移收敛、围岩接触压力、锚杆轴向力监测和松动圈探测,其结果表明,围岩变形及应力和松动圈都在右拱肩处最大,即靠河侧大于靠山侧,与初始地应力的最大主应力方向不一致.因此,通过现场监测提前了解围岩一支护结构的变形及受力状况,及时修改了支护参数,避免了隧道垮塌等恶性事件的发生,从而有效指导了隧道施工和设计.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2010(037)004【总页数】5页(P48-52)【关键词】层状岩体;围岩变形特征;稳定性评价【作者】夏彬伟;陈果;康勇;周东平【作者单位】重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆锦程工程咨询有限公司,重庆,401147;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044【正文语种】中文【中图分类】TU457在隧道以及地下工程的建设中，随着埋深的增加，水平地应力和垂直地应力大致相等［1］。

层状岩体是隧道及地下工程常穿越的一种岩体，受层状岩体各向异性力学性质的影响，其变形和强度特征与均值岩体相比表现更为复杂，围岩破坏、变形发展在不同位置也存在差异［2～6］。

因此，易引起隧道偏压现象［7～10］。

因此，在施工过程中必须依据新奥法思想，利用现场监测手段对围岩和支护体变形及应力变化进行实时监测，及时反馈围岩－支护体的力学动态及其变化状况，既监视围岩是否安全稳定，又检验支护结构是否合理［11～12］，从而对围岩－支护体进行稳定性评价，这是信息化施工十分有效的途径，在安全施工和优化设计中具有重要意义。

地下洞室围岩大变形分类研究摘要：围岩大变形是隧道常见病害之一。

基于围岩应力-应变曲线，将围岩大变形分为正常弹性变形、轻微变形、显著变形、严重变形以及剧烈变形。

根据工程经验将工程中的围岩大变形分为硬质岩类大变形以及软质岩类大变形，并指出这些分类的基本特征。

关键词：隧道工程；分类研究；大变形；围岩；隧道1 引言本文根据围岩大变形特性对大变形分类进行研究，研究成果有助于围岩工程分级及工程施工指导。

2 大变形分类研究2.1 理论曲线分类由于各种岩石的弹性模量、受荷状态不同，所形成的变形量有很大差异。

即使在相同的应力状态下，对于弹性模量不同的岩石变形显然是不同的。

变形有大小之分，而对于那些产生小变形的岩石在工程中是允许的甚至是可以忽略的。

我们所需要研究的是岩石产生的较大变形，但不同性质的岩体它所具有的变形量亦相差很大，如对于软质岩体，即使在小应力下，在长期受荷状态下也会产生较大的变形。

而对于硬质岩体在强应力状态下还没有产生较大的变形就已经发生破坏。

因此为适用于工程应用和区别，基于岩体受荷破坏变形过程提出理论大变形和工程应用大变形。

通过岩石应力-应变曲线将应力应变过程大致分为压密阶段、弹性阶段、稳定破裂阶段、不稳定破裂阶段（累进破坏阶段）和强度丧失阶段。

如图1所示，从应力应变曲线中可以看出，最能反应变形变化率的是变形的切线斜率，因此基于变形的过程变化速率对应力应变曲线弹性变形阶段取切线变形，切线变形表达式为累进破坏阶段曲线取最大切线变形重新划分区段①、②、③、④、⑤区段，如图1所示。

理论大变形指当岩石在单向受压或三向应力状态下，岩石变形超过进入③、④、⑤阶段而强度其尚未完全丧失，或岩石受单向受拉超过弹性变形阶段而未达到峰值阶段的变形，此时的围岩还具有自稳能力，但发展下去就会发生较大的变形。

因此把变形分为以下几种：1）正常弹性变形：，即变形在①阶段，变形为弹性变形；2）轻微变形：，即变形进入②区段，变形为稳定破坏，基本为塑性变形；3）显著变形：，即变形进入③区段，变形为累进破坏；4）严重变形：，即变形进入④区段，应力急剧减小，强度基本丧失，变形速度较快。

洞室围岩
洞室围岩
围岩基岩岩基
边坡岩体
本质
相对稳定和平衡
卸荷回弹二次应力洞室围岩应力
一般过程
造成卸荷和应力重分布及其他环境因素变化
塑性屈服和变形破坏
洞室周边最大压或拉应力集中
问题引出
•重新分布后的应力为何会导致围岩失稳？
•洞室顶部的岩石会不会坍落？洞室侧面的岩石会不会倒下？•洞室要不要支护和衬砌？
•如果不进行支护与衬砌，围岩的失稳范围会持续发展吗？•若需要支护和衬砌，则岩石对支护和衬砌的压力有多大？•在进行支护和衬砌中要考虑哪些因素？
地下洞室围岩稳定与否
围岩足够强固释放荷载应力重分布若因洞室周围岩体应力状态变化大或因岩体强度低释放荷载大于岩体强度
地下建筑的施工和运营造成危害
围岩岩性岩体结构变形破坏形式产生机制
脆性围岩块体状结构及厚
层状结构
张裂塌落拉应力集中造成的张裂破坏
劈裂剥落压应力集中造成的压致拉裂
剪切滑移及剪切碎裂压应力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂
岩爆压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏中薄层状结构弯折内鼓卸荷回弹或压应力集中造成的弯曲拉裂碎裂结构碎裂松动压应力集中造成的剪切松动
塑性围岩层状结构
塑性挤出压应力集中作用下的塑性流动
膨胀内鼓水分重分布造成的吸水膨胀散体结构
塑性挤出压应力作用下的塑流
塑流涌出松散饱水岩体的悬浮塑流
重力坍塌重力作用下的坍塌
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洞室围岩稳定性因素分析
影响围岩稳定性的因素有天然的，也有人为的，其中天然因素起控制作用，如下：1、岩石特性：坚硬完整的岩石一般对围岩稳定性影响较小，而软弱岩石由于强度低、抗水性差、受力容易变形和破坏，对围岩稳定性影响较大。

2、地质构造：洞室通过坚硬和软弱相间的层状岩体时，易在接触面形成坍落。

洞室应尽量设置在坚硬岩层中，或尽量把坚硬岩层作为顶围。

褶皱的形式、疏密程度及轴向与洞室轴线的交角不同，围岩稳定性也不同。

洞身横穿褶皱轴，比平行褶皱轴有利。

洞室沿背斜轴部通过，顶围向两侧倾斜，由于拱的作用，有利于围岩稳定。

洞室通过断层，若断层宽度愈大，走向与洞轴交角愈小，它在洞内出露的距离便越长，对围岩稳定性影响便越大。

3、岩体结构：层状或块状岩体中围岩破坏常由几组结构面组合构成，一定几何形体的结构体，即围岩分离体的坍落、滑塌。

4、地下水与岩溶：洞室通过含水层便成为排水通道，改变了原来地下水动力条件。

裂隙水常以管状或脉状方式溃入洞内。

5、构造应力：构造应力具有明显的方向性，它控制着地下洞室围岩的变性和破坏。

构造应力最大主应力方向水平或近乎水平并垂直洞轴的情况下，可使顶围和底围不出现拉应力，所以它对顶围、底围的稳定有利。

这种应力较大时，加大洞室跨度能增大顶围的稳定。