第七章地下洞室围岩稳定性的工程地质研究

《岩体力学》课后习题附答案一、绪论岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。

.二、1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容：1）岩体的地质特征及其工程分类。

2）岩体基本力学性质。

3）岩体力学的试验和测试技术。

4）岩体中的天然应力状态。

5）模型模拟试验和原型观测。

6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。

7）岩体工程性质的改善与加固。

2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？1）工程地质研究法。

2）试验法。

3）数学力学分析法。

4）综合分析法。

二、岩块和岩体的地质基础一、1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。

有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。

2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。

3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。

4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。

它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。

5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。

6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。

7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。

8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。

9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。

10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

地下厂房洞室群围岩稳定性方法研究地下厂房洞室群围岩稳定性是指地下厂房洞室周围岩体的稳定性问题。

地下厂房洞室通常是为了满足人们的生产、生活和储存需求，因此洞室群围岩的稳定性对于地下厂房的长期运行、人员安全和资产保障至关重要。

在研究地下厂房洞室群围岩稳定性时，需要考虑以下几个方面的问题：首先，需要分析洞室群围岩的物理力学特性，包括岩石的强度、变形特性和破坏模式。

通过适当的岩石力学试验和野外观测，可以获取岩石的力学参数，如抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

这些参数对于稳定性分析和设计起着重要的作用。

其次，需要考虑工程参数的影响，如洞室尺寸、埋深和周边岩性的条件。

洞室尺寸对岩体稳定性有直接影响，尤其是高宽比较大的洞室，容易导致岩体的变形和破坏。

洞室的埋深也会影响岩体的应力状态，从而影响岩体的稳定性。

周边岩性的条件决定了岩体的强度和变形特性，需要对周边岩性进行综合分析。

此外，岩体的结构面、节理和隐伏断层等地质构造的影响也需要考虑。

岩体中存在的结构面和节理体，会导致岩体的开裂和滑动，对岩体的稳定性产生不利影响。

隐伏断层的活动可能导致岩体的滑动和破坏，需要对其进行综合分析和评估。

最后，需要进行数值模拟和力学分析，包括有限元分析、离散元分析和解析方法等。

通过数值模拟可以模拟地下厂房洞室群围岩的应力-应变状态，预测岩体的破坏形态和稳定性。

数值模拟还可以进行灵敏度分析，评估不同参数对岩体稳定性的影响，为优化设计和工程措施提供依据。

综上所述，地下厂房洞室群围岩稳定性的研究是一项复杂的工作，需要考虑岩石力学特性、洞室尺寸与周边岩性、地质构造和数值模拟等多个方面的问题。

通过综合分析和评估，可以为地下厂房洞室的设计和建设提供科学依据，保障其长期稳定和安全运行。

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。

第七章 各类建筑岩⼟⼯程勘察房屋建筑与构筑物岩⼟⼯程勘察地下洞室的岩⼟⼯程勘察与评价道路（路基）岩⼟⼯程勘察桥梁岩⼟⼯程勘察其他建筑场地岩⼟⼯程勘察岩⼟⼯程勘察要求岩⼟⼯程勘察要点评价与计算岸边⼯程管道与架空线路⼯程废弃物处理⼯程核电⼯程基坑⼯程既有建筑物的增载与保护泥⽯流场地概述主要⼯程地质问题岩⼟⼯程勘察要求勘察要点概述勘察要点场地评价地基⼟的均匀性评价地基承载⼒地基变形计算常⻅岩⼟⼯程问题路线选择⼯程地质论证路基的主要⼯程问题路基边坡稳定性路基基底变形与稳定性道路冻害建筑材料⼭岭区平原区沿河线越岭线展线⼭坡路线路基道路灾害筑材选择概述岩⼟⼯程勘察的基本要求着重查明勘察要点场地评价可⾏性研究阶段的勘察初步设计阶段的勘察施⼯图设计阶段的勘察地貌单元地貌单元交界区段的复杂地层以及⾼灵敏度软⼟、混合⼟、层状构造⼟和⻛化岩岩坡坍塌、滑坡、冲淤、潜蚀、管涌等不良地质现象停靠船舶、波浪冲击、潮汐变化、⽔压⼒等的荷载组合概述勘察要求主要⼯作分析评价与设计计算建议概述勘察要求勘察⼯作内容理论计算法原位测试规范法当地经验法概述⼯业废渣堆场垃圾填埋场概述岩⼟⼯程勘察要求勘察⼯作内容勘察评价垃圾（废弃物）的分类垃圾填埋场堪察其搜集资料垃圾填埋场勘察测试垃圾填埋场勘察的岩⼟⼯程评价管道⼯程架空线路⼯程穿越及跨越⼯程可⾏性研究勘察初步设计勘察施⼯图纸设计勘察评价初步设计勘察施⼯图设计勘察⼯业废渣堆场勘察要点⼯业废渣堆场勘察评价可⾏性研究勘察初步勘察详细勘察初步勘察的勘探⼯作取样与原位测试概述⼯程地质问题桥梁岩⼟⼯程勘察要点桥址选择⼯程地质论证一般规定勘探点的布置勘探深度采样与原位测试开挖后与资料不符协同处理初步勘察阶段详细勘察阶段原位测试与室内试验资料要求桥墩台地基稳定性问题桥台的偏⼼受压问题桥墩台地基的冲刷问题概述岩⼟⼯程勘察主要⼯作岩⼟⼯程条件分析评价地下洞室围岩应⼒地下洞室围岩变形与破坏地下洞室围岩压⼒围岩的变形破坏形式及其产⽣机制定性分析定量分析稳定性破坏的主要形式脆性围岩塑性围岩塑性挤出或膨胀流动塌落岩爆和⽚状剥落层状结构散体结构塑性挤出塑流涌出重⼒坍塌塑性挤出膨胀内⿎重⼒作⽤下的坍塌⽔压重分布造成的吸⽔膨胀压应⼒集中作⽤下的塑性流动松散饱⽔岩体的悬浮塑流压应⼒作⽤下的塑流围岩的⾃稳时间围岩的整体稳定性计算围岩的局部稳定性计算块体状结构及厚层状结构中薄层结构碎裂结构碎裂松动弯折内⿎压应⼒集中造成的剪切松动卸荷回弹或压应⼒集中造成的弯曲拉裂张裂崩落劈裂剥落剪切滑移及剪切破裂岩爆压应⼒⾼度集中造成的突然⽽猛烈的脆性破坏压应⼒集中造成的剪切破裂及滑移拉裂压应⼒集中造成的压致拉裂拉应⼒集中造成的张裂破坏可⾏性研究勘察初步勘察详细勘察施⼯勘察。

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。