08第8-1章地下洞室围岩稳定性问题
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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。
造价工程师《土建工程》精讲:地下洞室围岩稳定性导语:造价工程师是通过全国造价工程师执业资格统一考试或者资格认定、资格互认,取得中华人民共和国造价工程师执业资格,并按照《注册造价工程师管理办法》注册,取得中华人民共和国造价工程师注册执业证书和执业印章,从事工程造价活动的专业人员。
下面和小编来看看2017造价工程师《土建工程》精讲:地下洞室围岩稳定性。
希望对大家有所帮助。
地下洞室围岩稳定性要高度重视地下洞室围岩的稳定性问题,防止围岩掉块、片帮乃至塌方等事件。
围岩稳定受区域、山体稳定性和地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等多方面的影响。
例如,山体完整性差、洞顶及傍山侧山体厚度不足、洞口地段的边坡上陡下缓甚至有滑坡、崩塌等现象存在、岩层倾向山外,围岩是黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩、破碎松散及风化岩体、吸水易膨胀的岩体,围岩处于向斜褶曲核部、断层破碎带及断层交汇区,洞室轴线沿充填胶结差的大断层或断层带布置,洞室走向与缓倾岩层走向平行,围岩处于地下水量大、有高压含水层的岩体内,围岩内压应力集中或出现拉应力,这些都对围岩的稳定性不利。
地下工业工程布置1.遵循厂房工艺流程的基本要求合理的工艺流程要求做到短、顺、不交叉、不逆行。
因此,从保证生产的合理和提高生产效率出发,要求安排好各主体厂房、各主要通道在相互位置和高程上的关系,使这一关系适应工艺流程的要求,并经过洞口把地下部分的生产与地面上联系起来。
这种布置方式与现场的地形、地质等具体结合起来,就基本上确定了地下厂房的总体布置方案。
(1)工艺流程比较简单,对厂房布置没有严格的要求。
例如,没有固定产品的生产,为科研服务的生产,或新产品的研制等,常常没有固定的工艺流程,可以的从地质、结构和施工等方面考虑厂房的合理布置。
(2)工艺流程有严格的顺序,但厂房布置的灵活性仍较大。
这种情况在机械制造类的生产中比较明显。
从原料运入,到机械加工和装配,由各种运输方式互相连接,形成一条比较严格的生产流水线。
第八章地下洞室围岩稳定性分析
一、地下洞室围岩稳定性
地下洞室围岩稳定性是指开挖地下洞室时,所受水、渗、力、温度变
化作用下,围岩在洞室形成过程中,确保其稳定性,防止发生失稳破坏的
能力。
地下采掘洞室围岩稳定性受到岩性、受力形式、受力程度、渗透性、温度变化、洞室形状及支护形式等多种因素的影响,是复杂的工程力学问题。
二、稳定性分析指标
1、岩体的稳定性
假设在洞室围岩失稳前,围岩的状态是完全稳定的,所以在洞室围岩
的稳定性分析中,首先要对围岩的物理力学性质进行研究,确定洞室围岩
的初始稳定性或不稳定性,对洞室围岩的加载稳定性进行评价,并确定必
要的加固措施。
2、洞室围岩作用的潜在施工影响
稳定性分析还要考虑洞室的施工对围岩的影响,如渗漏的影响,支撑
结构的影响,排水管的影响,洞室入口封闭的影响等。
这些因素会对洞室
围岩的稳定性造成一定影响。
三、稳定性分析方法
1、岩层垂直受力平衡分析法
岩层垂直受力平衡分析法是指将洞室每一层的垂直受力状况按照垂直
受力平衡原理,进行层层分析,以确定每一层的受力及稳定情况。
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)。
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。
第八章地下洞室围岩稳定性分析第一节概述1.地下洞室(underground cavity):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。
2.我国古代的采矿巷道,埋深60m,距今约3000年左右(西周)。
目前,地下洞室的最大埋深已达2500m,跨度已过50m,同时还出现有群洞。
3.分类:按作用分类:交通隧洞(道)、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房仓库、地铁等等;按内壁有无水压力:有压洞室和无压洞室;按断面形状为:圆形、矩形或门洞形和马蹄形洞室等;按洞轴线与水平面间的关系分为:水平洞室、竖井和倾斜洞室三类;按介质,土洞和岩洞。
4.地下洞室→引发的岩体力学问题过程:地下开挖→天然应力失衡,应力重分布→洞室围岩变形和破坏→洞室的稳定性问题→初砌支护:围岩压力、围岩抗力(有内压时)(洞室的稳定性问题主要研究围岩重分布应力与围岩强度间的相对关系)第二节围岩重分布应力计算1.围岩:指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化,而这部分被改变了应力状态的岩体。
2.地下洞室围岩应力计算问题可归纳的三个方面:①开挖前岩体天然应力状态(一次应力、初始应力和地应力)的确定;②开挖后围岩重分布应力(二次应力)的计算;③支护衬砌后围岩应力状态的改善。
3.围岩的重分布应力状态(二次应力状态):指经开挖后岩体在无支护条件下,岩体经应力调整后的应力状态。
一、无压洞室围岩重分布应力计算1.弹性围岩重分布应力坚硬致密的块状岩体,当天然应力()c v h σσσ21≤、,地下洞室开挖后围岩将呈弹性变形状态。
这类围岩可近似视为各向同性、连续、均质的线弹性体,其围岩重分布应力可用弹性力学方法计算。
重点讨论圆形洞室。
(1)圆形洞室深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室,可以用柯西求解,看作平面应变问题处理。
无限大弹性薄板,沿X 方向的外力为P ,半径为R 0的小圆孔,如图8.1所示。
任取一点M (r ,θ)按平面问题处理,不计体力。
则:……………………①式中Φ为应力函数,它是x 和y 的函数,也是r 和θ的函数。
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)。