岩土工程勘察-第九章-地下洞室的勘察与评价1.ppt

岩土工程勘察地下洞室的勘察与评价地下洞室：埋置于地下岩土体内的各种构筑物。锦屏二级水电站超长引水隧洞地下洞室的开挖引起的问题：应力状态的变化会引起不同程度的变形甚至破坏，地下洞室围岩的变形对周围环境的影响。因此在设计前，进行详细的岩土工程勘察提供设计所需的地质资料，掌握地下洞室所在岩体、土体的地质情况和稳定程度以及周围的环境情况，有十分重要的意义。初始应力岩体中的初始应力状态是相当复杂的，要受到地质构造、岩性、地形地貌等多种因素的影响。初始应力可以划分为自重应力场和构造应力场。围岩应力距地表较浅的岩体且存在大量地表裂隙的情况。很深的岩体围岩应力计算简图采用弹性力学中有孔板在周围外荷载作用下的公式洞室边界附近切向应力产生集中现象3.其他洞室山岩压力1.压力拱理论通常采用普罗托奇耶可诺夫的压力拱理论，简称为普氏压力拱理论。该理论将洞室周围的岩石看作是没有黏聚力的散粒体，计算出洞室上方任何一点的垂直压力为：根据普氏理论，---比较破碎岩体（fK＜2），地下洞室开挖：侧墙：剪切破裂+顶拱“压力拱”.压力拱理论要求洞室上方的岩石能够形成自然平衡拱，因此要求洞室上方有足够厚度且相当稳定的岩体，对于洞室埋藏浅、围岩为粉砂或饱和软黏土等情况不能应用压力拱理论。2.弹塑性理论围岩内的弹塑性应力分布洞室开挖后，随着塑性松动圈的扩展，对支护产生的压力用下式计算：3.地质分析法10.2围岩的变形和破坏形式岩土工程勘察脆性破坏块体运动弯曲折断破坏洞体围岩是泥盆系石英砂岩及板岩互层，产状平缓，洞形为城门洞形。开挖中拱脚以上塌落，形成超挖，成为平板顶，洞体变为梯形断面。松动解脱碎裂结构岩体在泥质软弱结构面含量较少的情况下有一定的承载压力的能力，但是在张力、单轴压力及振动力作用下容易松动，解脱成为碎块散开或脱落。工程中洞顶表现为崩塌，而在边墙则为碎块滑塌、坍塌。比如压碎岩带，如果挤压很紧，而且有的胶结良好，无泥质物充填，施工起来很是顺利。相反，如果节理裂隙间有较多泥质充填，裂隙张开，岩石松动，则塌方的可能性就比较大，尤其是在地下水及震动力作用下较易失稳。塑性变形和剪切破坏10.3围岩分类《工程岩体分级标准》(GB50218-94)采用定性与定量相结合的方法，分两步确定岩体级别，先确定岩体基本质量，再结合具体工程特点确定岩体级别。1.定性分析定性分析中岩体的基本质量指标由岩石坚硬程度和岩体完整性两个因素来确定。岩石坚硬程度的定性划分表3.2.1岩石风化程度的划分表3.2.2岩体完整程度的定性划分表3.3.1结构面结合程度的划分表3.3.22.定量指标及两者的对应关系岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指数Kv，Kv应采用实测值。当无条件取得实测值时，也可用岩体体积节理数Jv，按表3.4.3确定对应的Kv值。3.确定基本质量等级岩体基本质量分级表4.1.1岩体基本质量指标（BQ），应根据分级因素的定量指标Rc的兆帕数值和Kv，按下式计算：BQ＝90＋3Rc＋250Kv注：使用上式时，应遵守下列限制条件：①当Rc＞90Kv＋30时，应以Rc＝90Kv＋30和Kv代入计算BQ值。②当Kv＞0.04Rc＋0.4时，应以Kv＝0.04Rc＋0.4和Rc代入计算BQ值。4.修正[BQ]＝BQ－100（K1＋K2＋K3）式中[BQ]-岩体基本质量指标修正值；BQ-岩体基本质量指标；K1-地下水影响修正系数；K2-主要软弱结构面产状影响修正系数；K3-初始应力状态影响修正系数。其中K1、K2、K3值，可分别按表D.0.1-1、D.0.1-2、D.0.1－3确定。无表中所列表情况时，修正系数取零。[BQ]出现负值时，应按特殊问题处理。地下水影响修正系数K1表D.0.1－1结构面产状及其与洞轴线的组合关系确定了岩体级别后，可根据岩体级别评价岩体的物理力学参数和围岩自稳能力。地下工程岩体自稳能力表E.0.1公路隧道围岩分级注：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，当围岩强度应力比小于本表规定时，围岩类别降低一级。RMR分类用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，连续取芯，回次钻进所取岩芯中，长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分比表示。RMR岩体工程分类参数及评分标准表第二步，修正：根据节理裂隙的产状，按表对RMR值进行修正。RMR岩体工程分类表Q分类岩体质量Q的变化范围从0.001~1000，相当于从严重破碎的糜棱岩化岩体到完整坚硬的岩体，根据Q值将岩体质量分为9类。RSR分类