地下工程课程设计
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地下工程课程设计地下工程课程设计是一门涉及地下空间利用和地下工程建设的专业课程。
通过该课程的学习,学生可以了解地下工程的设计原理、施工技术以及管理方法,为未来从事地下工程相关工作打下坚实的基础。
地下工程是指在地下空间进行的各类工程建设,包括地下隧道、地下车库、地下管网等。
这些工程通常是为了解决城市发展带来的土地资源有限的问题,利用地下空间进行补充和扩展,以满足城市的需求。
在地下工程课程设计中,学生需要参与到一个实际的地下工程项目中,从立项到设计再到施工,全面了解地下工程的整个过程。
首先,学生需要对项目进行调研和勘察,了解地质条件、地下水位以及其他可能影响工程建设的因素。
然后,根据调研结果,制定地下工程的设计方案,包括结构设计、防水设计、通风与排水设计等。
在设计方案确定后,学生需要进行施工图的绘制,并编制施工组织设计和施工方案,确保地下工程的安全和顺利进行。
在地下工程的施工过程中,学生需要学习和掌握各种地下工程施工技术。
例如,地下隧道的施工需要使用掘进机械和爆破技术,地下车库的施工则需要考虑通风和排水等问题。
同时,学生还需要了解和遵守相关的法律法规,确保地下工程的施工符合规范和标准。
除了技术和管理方面的内容,地下工程课程设计还需要注重培养学生的创新能力和团队合作精神。
学生需要在团队中扮演不同的角色,分工合作,共同完成地下工程项目的设计和施工。
在这个过程中,学生需要学会与他人进行有效的沟通和协调,解决问题和应对挑战。
地下工程课程设计是一门重要的专业课程,通过该课程的学习,学生可以掌握地下工程的设计和施工技术,并培养创新能力和团队合作精神。
这将为他们未来从事地下工程相关工作提供有力的支持和保障。
地下建筑工程课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握地下建筑工程的基本概念、分类及主要用途;2. 使学生了解地下建筑工程的施工方法、技术要求及质量控制要点;3. 引导学生认识地下建筑工程在城市建设中的重要性及其与环境保护的关系。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际地下建筑工程问题的能力;2. 提高学生在团队协作中沟通、讨论和总结的能力;3. 培养学生利用现代信息技术手段收集、整理和展示地下建筑工程相关知识的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对地下建筑工程领域的兴趣,培养其探索精神和创新意识;2. 引导学生关注地下建筑工程的社会效益和环境保护,树立绿色建筑理念;3. 培养学生尊重劳动者,认同建筑工人的辛勤付出,树立正确的价值观。
本课程旨在通过理论教学与实践操作相结合,使学生全面了解地下建筑工程的知识体系,提高解决实际问题的能力,培养团队合作精神,同时注重情感态度价值观的培养,使学生在掌握专业知识的同时,具备良好的社会责任感和职业道德。
二、教学内容1. 地下建筑工程概述:包括地下建筑工程的定义、分类、用途及其在城市建设中的作用;教材章节:第一章 地下建筑工程概述2. 地下建筑工程设计原则与要求:介绍地下建筑工程设计的基本原则、设计流程及主要技术要求;教材章节:第二章 地下建筑工程设计3. 地下建筑工程施工技术:讲解地下建筑工程常用的施工方法、技术要点及质量控制措施;教材章节:第三章 地下建筑工程施工技术4. 地下建筑工程结构与支护:分析地下建筑工程的结构类型、受力特点及支护技术;教材章节:第四章 地下建筑工程结构与支护5. 地下建筑工程防水与排水:探讨地下建筑工程防水与排水的原理、方法及施工要求;教材章节:第五章 地下建筑工程防水与排水6. 地下建筑工程环境保护与节能:阐述地下建筑工程在施工过程中对环境保护的措施及节能技术;教材章节:第六章 地下建筑工程环境保护与节能7. 地下建筑工程实例分析:通过分析典型地下建筑工程案例,使学生了解实际工程中的应用及问题解决;教材章节:第七章 地下建筑工程实例分析教学内容按照教材章节进行组织,注重理论与实践相结合,循序渐进地引导学生掌握地下建筑工程的知识体系。
第1篇一、设计背景随着城市化进程的加快和地下空间利用需求的增加,地下工程施工技术在我国得到了广泛应用。
为了提高学生对地下工程施工技术的理解和掌握,本课程设计旨在让学生通过实际操作和理论分析,深入了解地下工程施工的基本原理、施工方法和施工组织,培养其解决实际工程问题的能力。
二、设计目标1. 理解地下工程的概念、分类和特点;2. 掌握地下工程施工的基本原理、施工方法和施工组织;3. 培养学生分析、解决实际工程问题的能力;4. 提高学生的团队合作精神和沟通能力。
三、设计内容1. 地下工程概况(1)地下工程的分类:按领域用途、空间位置等进行分类;(2)地下工程的特点:如施工环境复杂、安全风险高、施工难度大等;(3)地下工程施工的基本要求:如保证施工质量、安全、环保等。
2. 地下工程施工方法(1)明挖法:放坡开挖、非放坡开挖等;(2)暗挖法:浅埋暗挖法、盾构法、沉管法等;(3)特殊施工方法:如冻结法、顶管法等。
3. 地下工程施工组织(1)施工组织设计:包括施工进度、施工方案、施工资源、施工质量、安全、环保等方面的内容;(2)施工平面布置:包括施工场地、施工道路、临时设施、施工设备等;(3)施工资源配置:包括人力、物力、财力等。
4. 地下工程施工案例分析选择典型地下工程案例,分析其施工过程中的关键技术、施工组织、施工管理等方面的问题,总结经验教训。
四、设计步骤1. 确定设计题目,收集相关资料;2. 分析地下工程概况,确定施工方法;3. 制定施工组织设计,进行施工平面布置;4. 进行施工资源配置,确定施工进度;5. 撰写课程设计报告,进行答辩。
五、设计评价1. 设计报告的完整性、合理性;2. 施工方案的科学性、可行性;3. 施工组织设计的合理性、有效性;4. 案例分析的真实性、深度;5. 团队合作精神和沟通能力。
通过本次地下工程施工课程设计,学生将全面了解地下工程施工技术,提高其解决实际工程问题的能力,为今后从事地下工程相关工作奠定坚实基础。
地下洞室工程课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解地下洞室工程的基本概念、分类及其在土木工程中的应用。
2. 掌握地下洞室工程的勘察、设计和施工的基本原理与方法。
3. 了解地下洞室工程的稳定性分析及其相关防治措施。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识对地下洞室工程进行初步设计和分析的能力。
2. 提高学生运用专业软件和工具进行地下洞室工程计算和绘图的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达和解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对地下洞室工程学科的兴趣,激发他们探索未知、追求真理的精神。
2. 增强学生的工程意识,使他们认识到地下洞室工程在国民经济建设中的重要性。
3. 引导学生关注工程与环境的关系,培养他们的环保意识和责任感。
课程性质分析:本课程为土木工程专业高年级选修课程,旨在帮助学生将理论知识与工程实践相结合,提高解决实际问题的能力。
学生特点分析:高年级学生已具备一定的专业知识基础,具有较强的自学能力和动手能力,但可能对实际工程缺乏了解。
教学要求:1. 注重理论与实践相结合,强化案例教学。
2. 创设情境,引导学生主动参与、积极思考。
3. 加强团队合作,培养学生解决实际问题的能力。
4. 注重过程评价,全面评估学生的学习成果。
二、教学内容1. 地下洞室工程概述:包括地下洞室的定义、分类、应用领域和发展趋势。
教材章节:第一章 地下洞室工程概述2. 地下洞室勘察与设计:介绍地下洞室勘察的基本要求、方法和技术,以及设计原理和步骤。
教材章节:第二章 地下洞室勘察与设计3. 地下洞室施工技术:讲解地下洞室施工方法、工艺流程及施工组织设计。
教材章节:第三章 地下洞室施工技术4. 地下洞室稳定性分析:分析地下洞室稳定性影响因素、评价方法和防治措施。
教材章节:第四章 地下洞室稳定性分析5. 地下洞室工程实例分析:结合实际工程案例,分析地下洞室工程的设计与施工过程。
教材章节:第五章 地下洞室工程实例分析6. 地下洞室工程计算与绘图:运用专业软件和工具进行地下洞室工程计算和绘图。
《地下工程课程设计》目录一、目的 (2)二、设计资料 (2)三、隧道设计 (2)四、管片衬砌结构设计 (7)五、轨道设计 (12)六、参考文献 (13)地铁区间盾构隧道建筑限界的确定与横断面设计一.目的:通过课程设计,使学生掌握地铁区间隧道车辆轮廓线、车辆限界、设备限界和建筑限界的计算过程与影响因素,车辆类型,支护结构类型,轨道类型,受电弓知识,直线与曲线隧道计算超高的办法及其对隧道建筑限界的影响等知识,使学生能够在任一速度和曲线半径下,选择车型和轨道设计,进行隧道衬砌选择和衬砌管片的选择,并且设计出管片的厚度和二次衬砌的厚度(若需要),绘出给定条件下的隧道建筑限界图(车辆轮廓线图、车辆限界图、设备限界图和建筑限界图),并给出具体控制点的坐标值,绘出单(复)线隧道直线和曲线条件下的衬砌内轮廓图,绘出衬砌设计图,绘出管片设计图等。
二.设计资料:取之于“广州地铁某线某区间盾构隧道设计”。
圆形盾构地铁区间隧道,底层参数为:粉粘土,上覆地层高12.0m,容重18.0kN/m3,地面超载20.0kN/m3,侧压力系数0.5,地基抗力系数30.0MPa/m。
设计要求:1)直线隧道,时速80km/h2)曲线段隧道,时速70 km/h,半径750m,车型B1,减震轨枕。
三.隧道设计:本隧道设计选择B1车型中的下部受流型车型,其车辆主要参数如下:1.车辆长度:19000mm2. 车辆宽度:2800mm3. 车辆高度:3800mm4. 车体重量:1) 空车:24000kg(钢车)2)重车:42600kg(钢车)●车辆轮廓线B1型计算车辆轮廓线坐标值(mm)如下表:点号0 1 2 3 4 5 6 27 28X 0 840 950 1129 1229 1299 1318 1332 1387Y 3800 3800 3750 3636 3538 3406 3315 3077 3063点号29 30 7 8 9 —10d 11d 12dX 1413 1358 1400 1400 1400 —1255 1255 1255Y 2621 2605 1860 1100 600 —600 355 160点号13d 14d 15d 16d 17d 20d 21 22 23X 1440 1441 1230 1065 1065 818 818 717.5 717.5Y 160 120 85 85 165 165 0 0 -25点号24 25 26 —12e 13e 14e ——X 676.5 676.5 0 —-1255 -1428 -1428 ——Y -25 80 80 —222 222 190 ——注:表中第0~9、10d点是车体上的控制点;第11d点是车轴上轴箱的控制点;第12d~15d点是转向架构架下受流器的控制点;第16d~20d点为下部受流转向架构架上的控制点;第21、22点为车轮踏面上的控制点;第23、24点为轮缘上的控制点;第25、26为连接在车轴上的齿轮箱最低点;第27~30点为信号灯预留位置。
地下工程监测课程设计一、课程目标通过本课程的学习,学生应该能够:1、了解地下工程监测的基本概念和最新发展;2、掌握各种地下工程监测技术的原理、特点及应用范围;3、学习应用各种监测技术进行地下工程监测、数据处理及成果分析的方法;4、提高学生的实际操作能力,使其具备在国内外地下工程监测项目中进行工作和研究的能力。
二、课程内容1、地下工程监测的基本概念;2、地下工程监测技术分类及其特点;3、地下工程监测设备的组成和使用;4、地下工程监测数据处理和分析方法;5、地下工程监测实例分析。
三、课程安排1、首先介绍地下工程监测的基本概念和应用;2、然后介绍地下工程监测技术的分类、原理和特点;3、接着介绍地下工程监测设备的组成和使用;4、然后教授地下工程监测数据处理和分析方法;5、最后通过实际案例进行分析。
四、教学方法本课程采用讲授、实践和案例分析相结合的教学方法。
注重学生的实际操作能力培养,以案例分析为主要内容,让学生进行分析和解决问题,同时也注重理论知识的讲解和实验室操作的培养。
五、实验设备要求1、地下工程监测设备:包含地下渗透压力计、应变计、位移计、温度计、流量计、水质监测仪等;2、专业软件:包括AutoCAD、DVM、GeoStudio等;3、实验室场地:需要一个有一定空间的实验室场地,方便学生组织实验操作。
六、考核方式本课程的考核方式主要包括平时成绩、实验成绩和论文。
其中平时成绩占40%左右,实验成绩占30%左右,论文占30%左右。
七、参考书目1、地下工程监测导论,张三、李四等编著,科学出版社,2010年;2、地下工程监测技术与应用,王五等编著,化学工业出版社,2014年;3、地下工程监测方法论,赵六等编著,人民交通出版社,2012年。
地下工程课程设计地铁车站主体结构设计(地下矩形框架结构)学院名称:土木工程学院班级:土木2012-7班学生姓名:陈铁卫学生学号: 20120249指导教师:孙克国目录第一章课程设计任务概述 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 设计规范及参考书 (1)1.3 课程设计方案 (1)1.3.1 方案概述 (1)1.3.2 主要材料 (3)1.4 课程设计基本流程 (3)第二章平面结构计算简图及荷载计算 (5)第三章结构内力计算 (8)第四章结构(墙、板、柱)配筋计算 (14)第一章 课程设计任务概述1.1 课程设计目的初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程;通过课程设计学习,熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程;掌握平面简化模型的计算简图、主动荷载及荷载的组合方式、弹性反力及其如何在计算中体现;通过实际操作,掌握有限元建模、划分单元、施加约束、施加荷载的方法;掌握地下矩形框架结构的内力分布特点,并根据结构内力完成配筋工作。
为毕业设计及今后的实际工作做理论和实践上的准备。
1.2 设计规范及参考书1、《地铁设计规范》2、《建筑结构荷载规范》3、《混凝土结构设计规范》4、《地下铁道》(高波主编,西南交通大学出版社)5、《混凝土结构设计原理》教材6、计算软件基本使用教程相关的参考书(推荐用ANSYS )1.3 课程设计方案1.3.1 方案概述某地铁车站采用明挖法施工,结构为矩形框架结构,结构尺寸参数详见表1-2。
车站埋深3m ,地下水位距地面3m ,中柱截面横向尺寸固定为0.8m (如图1-1横断面方向),纵向柱间距8m 。
为简化计算,围岩为均一土体,土体参数详见表1-1,采用水土分算。
路面荷载为2/20m kN ,钢筋混凝土重度3/25m kN co =γ,中板人群与设备荷载分别取2/4m kN 、2/8m kN 。
荷载组合按表1-3取用,基本组合用于承载能力极限状态设计,标准组合用于正常使用极限状态设计。
地下施工课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握地下施工的基本概念、原理和方法;2. 使学生了解地下施工中涉及到的地质、土木工程等相关知识;3. 帮助学生了解地下施工领域的最新技术和发展趋势。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识解决地下施工中实际问题的能力;2. 提高学生在地下施工项目中进行分析、设计和计算的能力;3. 培养学生团队协作和沟通表达能力,能在项目中进行有效的技术交流。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱专业,树立正确的职业观念;2. 增强学生的安全意识,使其明白地下施工安全的重要性;3. 培养学生的环保意识,使其在地下施工过程中关注生态环境保护。
课程性质:本课程为专业实践课程,强调理论与实践相结合,注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:学生具备一定的地质、土木工程基础知识,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:结合学生特点,注重启发式教学,采用案例分析、实验操作等教学方法,提高学生的实践能力。
同时,注重培养学生的安全意识、环保意识和团队协作精神。
通过本课程的学习,使学生达到预定的学习成果,为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 地下施工基本概念:包括地下工程的分类、功能及施工特点;教材章节:第一章 地下工程施工概述2. 地下施工技术与工艺:涵盖隧道开挖、支护、防水、爆破等技术;教材章节:第二章 地下工程施工技术3. 地下工程施工组织与管理:介绍地下工程施工组织设计、进度计划及安全管理;教材章节:第三章 地下工程施工组织与管理4. 地下工程施工计算:包括围岩稳定性分析、支护结构计算等;教材章节:第四章 地下工程施工计算5. 地下工程施工案例:分析典型地下工程施工项目,总结经验教训;教材章节:第五章 地下工程施工案例6. 地下工程施工新技术与发展趋势:介绍地下工程施工领域的新技术、新方法及其发展趋势;教材章节:第六章 地下工程施工新技术与发展趋势教学进度安排:第一周:地下工程施工概述第二周:地下工程施工技术第三周:地下工程施工组织与管理第四周:地下工程施工计算第五周:地下工程施工案例第六周:地下工程施工新技术与发展趋势教学内容确保科学性和系统性,结合课程目标,注重理论与实践相结合,培养学生具备扎实的专业知识和技能。
土木建筑学院课程设计说明书课程名称:地下工程设计题目:新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计专业(方向):土木工程(岩土工程)班级:06设计人:王文远指导教师:乔卫国山东科技大学土木建筑学院09年07 月17 日课程设计任务书专业(方向):岩土工程班级:土木06-1学生姓名:王文远学号: 6一、课程设计题目:新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计二、原始资料:1、新河煤矿-760m暗斜井工程概况2、地质条件3、巷道破坏状况三、设计应解决下列主要问题:1、巷道破坏机理分析2、支护方案选择3、支护参数设计四、设计图纸:1、巷道支护设计断面图五、命题发出日期:09.7.6 设计应完成日期:09.7.17设计指导人(签章):系主任(签章):日期:年月日指导教师对课程设计评语指导教师(签章):系主任(签章):日期:年月日课程设计说明书(题目一)1 原始条件1.1 暗斜井工程概况新河煤矿-760水平暗斜井是由济南煤矿设计院设计。
其中回风暗斜井全长851.83m,倾角250;轨道暗斜井全长960m,倾角220;胶带暗斜井全长996m,倾角210;-760m水平三条暗斜井设计断面均为直墙半圆拱形,支护方式为锚带网,其中锚杆直径为18mm、长为2m的等强金属螺纹钢锚杆,锚杆间排距为800mm×800mm,金属网为直径4.5mm、网孔100mm×100mm的冷拔丝焊结而成。
新河矿暗斜井断面图三条暗斜井均于2005年2月16日前后破土动工,现已掘进300m左右。
其中回风和轨道暗斜井破坏最为严重,后经修复之后,目前仍处于不稳定状态。
1.2 地质条件-760m水平三条暗斜井均位于坡刘庄保护煤柱内,其中向北邻近一采区,向东北邻近工业广场保护煤柱,当三条暗斜井即回风暗斜井、轨道暗斜井及胶带暗斜分别到达大约-430、-456和-512水平时,将穿越嘉祥支三大断层,该断层倾角300,落差在120m~600m之间,预计断层附近断裂构造将较为发育,也有可能伴生其它构造,另外,由于对嘉祥支三大断层勘探资料较少,对断层的赋水性、导水性、断层带的宽度、充填状况、胶结程度等还有待于进一步查明,或者当工程快接近该断层时,用打超前钻孔的办法详细查明断层的赋存状况,以便为采取有针对性的措施提前作好准备。
总之,-760m水平三条暗斜井将绝大部分在3煤顶板岩层中掘进,预计到达-750m 水平左右时可能穿过3煤并进入底板岩层中。
1.3围岩状况分析-760m水平三条暗斜井所穿越的岩层从下往上为细砂岩、3煤、粉砂岩、中砂岩、泥岩、细砂岩、泥岩等等,而目前掘进实际揭露的顶底板及围岩却为泥质软岩,平均坚固性系数在3左右,其特征是易吸湿、易膨胀、易解体、易剥落以及塑性流变性能大等特征,这是泥岩类中属于质量最差、最难控制的一类泥质软岩。
根据现场实际观测、岩样初步实验及数码照片的仔细研究,得出了两点初步结论: (1)三条暗斜井目前已揭露的围岩属于标准的不良地层,其特点是:易吸湿、易膨胀、易解体、易剥落以及塑性流变大等特点,对该类围岩有效控制变形难。
(2)三条暗斜井的围岩经过定量的划分,属于Ⅴ类围岩,该类围岩的力学特点是:不稳定、无自稳能力或自稳时间很短;其破坏方式为:易冒顶、易片帮、易底臌、并随时间的延续会发生较大的塑性流变变形。
1.4 围岩破坏状况-760m水平三条暗斜井几乎是平行掘进,各条掘进进尺大约都在300m左右,比较这三条暗斜井围岩破坏状况可以发现,胶带暗斜井围岩破坏状况稍轻,回风暗斜井和轨道暗斜井破坏状况却极为严重,后经修复加固之后,目前仍处于极不稳定状态。
目前暗斜井的破坏状况如图1—图4所示。
图1 –760m水平回风暗斜井距掘进工作面5m处顶板破坏状况图2 –760m水平回风暗斜井掘进工作面泥岩结构状况图3 –760m水平回风暗斜井右帮围岩破坏状况图4 –760m水平回风暗斜井底臌及侧帮破坏状况根据现场的实际考察和对图1~4的分析研究,暗斜井围岩的破坏状况具有以下特点:(1)爆破后,若支护不及时,顶板岩层便发生大面积的冒落,其冒落高度还有待于进一步观测。
图2~3为顶板岩层在及时支护的情况下,在不到几天的时间里,顶板便发生了严重变形,下沉量达半米之多,同时还出现了喷层剥落及钢筋裸露等现象,并伴有3~5cm宽的顶板断裂缝隙,断缝深度有待测试。
(2)两帮变形也极为严重,在没有及时支护的情况下,将出现大面积的塌落或滑塌。
图4为及时支护之后两帮的变形和破坏情况,虽然没有出现大面积的整体滑塌现象,但却出现了向临空间的整体移动,使得两帮的相对移近量近一米,这样已严重影响了行人安全和设备的正常运转。
(3)底板变形破坏极为严重,即底臌量大,截止到目前为止,底板累计底臌量已达近一米,出现了道轨扭曲,行人台阶松动变位等现象。
图5为最近卧底之后在不到几天的时间里所表现出现的破坏状况,可见底板变形仍处于极不稳定状态,并随着时间的延续还在继续发展,其性质具有塑性流变性。
总之,-760m水平暗斜井无论是顶板、底板、还是两帮其矿压显现都极为严重,这种矿压显现将不同于一般的矿压显现,它还具有随着时间的延续而表现出来的塑性流变性。
所以,针对这种特殊性质的矿压显现,必须采取一种特种支护体系,才能长期而有效的控制住暗斜井变形破坏。
2 巷道破坏机理分析2.1岩体自身属性2.1.1软弱破碎围岩的定义和力学属性[1]对于软弱围岩,一般来说通常可以分为地质软岩和工程软岩,地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层;工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。
地质软岩强调了软、弱、松、散的地质特点,而工程软岩强调软岩强度和工程力荷载的对立统一,揭示了软岩的相对实质,即取决于工程力和岩体强度的相互关系。
根据原始地应力条件的分析,新河煤矿地区的岩体其特征是易吸湿、易膨胀、易解体、易剥落以及塑性流变性能大等特征,这是泥岩类质量最差、最难控制应该属于地质软岩、V类围岩、塑性围岩。
2.1.2围岩变形破坏特征(1)变形破坏方式多变形破坏方式一般有顶底板下沉、坍塌、片帮和底鼓等,围岩表现出强的整体收敛和破坏,变形破坏方式既有结构面控制型,又有应力控制型,以应力控制型为主。
(2)变形量大拱顶下沉大于10cm,不到几天的时间下沉量达到0.5米,两帮挤入20~80cm,相对移近量近一米,底鼓强烈累计底鼓量已达近一米。
(3)变形速度高软弱破碎围岩初期收敛速度快,在使用施工常规的喷锚支护以后,围岩的收敛速度仍然很快,而且其变形收敛速度降低缓慢。
(4)持续时间长由于软弱破碎围岩具有强烈的流变性和低强度,巷道掘进后,围岩的应力重分布持续时间长,围岩变形破坏持续时间很长。
(5)围岩破坏范围大由于软弱破碎围岩的强度与地应力的比值很小,因而围岩的破坏范围大,特别是当支护不及时或支护不及时。
(6)变形破坏位置不一在巷道周边不同部位,变形破坏程度不同,这反映了软弱破碎围岩所处的地应力的强度因方向而异,而且岩体具有强烈的各向异性。
变形破坏在方向上的差异性往往导致支护结构受力不均,在支护结构中产生巨大的弯矩,这对支护结构稳定是非常不利的。
(7)来压快软弱破碎围岩变形收敛速度高,在很短时间内,围岩即与支护结构接触,产生压力。
围岩与支护结构相互作用后,围岩变形破坏并不立即停止,而是继续下去,这是因为围岩具有流变性,在围岩流变过程中,围岩的强度降低,因此,地压随时间而逐步增长。
2.2围岩变形、破坏的影响因素影响巷道围岩变形的因素很多,总体分为地质因素和非地质因素两种类型。
地质因素是影响围岩变形和稳定的基本的决定性因素,主要包括巷道埋深、围岩强度、地下水、岩体结构及裂隙分布、围岩地应力、岩层倾角、特殊地质条件和时间的影响等。
非地质因素是通过地质因素作用而起作用的,主要包括:巷道断面、巷道布置、巷道爆破方式、支护设计不合理的影响。
2.2.1地质因素的影响[2](1)巷道埋深巷道埋深是确定巷道围岩稳定性的基本因素之一,直接决定自重应力的大小。
当巷道围岩处于弹性状态时,围岩变形量不大,围岩变形量与自重应力即巷道埋深成线性关系。
随着矿井开采深度的加大,岩体强度明显降低,围岩移近量将不断增加。
由于采深增加,巷道周边的集中应力超过了围岩的自身强度,致使巷道变形加剧,巷道周边塑性区范围扩大,从而使巷道塑性区范围内岩石内聚力和内摩擦角迅速下降,引起巷道失稳。
此外,巷道埋藏深度增加,使地温升高。
而温度升高会促使岩石由脆性向塑性转化,也容易使巷道围岩产生塑性变形。
因此,巷道维护更加困难。
(2)围岩强度岩石块体自身质量的好坏表现在它的强度、变形和均一性方面,其中强度是最主要的,所以围岩强度是决定巷道变形与破坏的主要因素。
存在软弱岩石或膨胀性岩石的巷道,不仅变形与破坏的速度加快,而且变形与破坏的形式也趋于多元化。
统计资料表明,在-500m水平以下,软岩巷道的破坏率占56%,而在所有变形破坏巷道中,软岩巷道占84%。
(3)地下水地下水对软弱破碎围岩稳定变形的影响分为四个方面:一是对透水围岩来讲,洞室开挖形成的临空面成为地下水的排泄通道,在洞周围产生渗压梯度,在围岩中产生指向洞内的推动力。
二是由于静水压力作用,饱和水部分岩体中有效压应力减小,其应力状态趋于恶化,其抗剪强度减小。
三是围岩内的水降低了结构面摩擦系数和粘聚力。
四是地下水溶解、搬运矿物颗粒或同矿物成分发生化学作用,使围岩强度进一步恶化。
(4)围岩地应力地应力主要有自重应力和构造运动产生的或者残留的应力两种,其对巷道的稳定主要看最大主应力与最小主应力的差值;主应力大小、方向;各主应力构成特征如何、以及主应力与工程相对方位,与岩层主要节理的夹角而定。
在软弱破碎围岩中应力重分布后会产生较大的塑性区及松动区,引起围岩随时间而增大的大变形和挤压破坏。
在洞顶表现为塌落,在侧帮产生挤压和片帮破坏,在底板产生底鼓等。
(5)特殊地质条件当巷道穿过断层破碎带、强风化带、岩溶地区时,巷道围岩变形大,稳定性差而难以维护,在这种地质条件下,往往地下水活动强烈,有强烈的地压现象,围岩属松软破碎的散体结构。
一般来讲,强烈挤压的断层破碎带,紧密褶皱带和较宽的张性断裂以及几条断层交会的地带,是工程不良地质地段。
(6)时间的影响软弱破碎围岩变形和失稳破坏往往是经过一段时间后开始显现,这主要是由于围岩流变性质决定,即围岩的蠕变和松弛现象。
另外时间的增长加剧了围岩的弱化过程,使围岩变形增加、塑性或松动区扩大。
2.2.2非地质因素的影响(1)巷道断面巷道断面的大小与巷道围岩变形量有密切关系。
即巷道宽度增加,顶底板移近量增加;巷道高度增加,两帮移近量也增加。
(2)巷道布置巷道布置于采动影响带,受采动影响,巷道变形明显加快。