工程地质第六章68725.pptVIP

第六章 地下洞室围岩稳定性分析 地下洞室(地下工程):系建筑在地面以下及山体内部的各类建筑物. 性能:隔热、隐蔽、防震、节约耕地、不受气候影响。 分类 天然洞室人工洞室 1.1地下洞室位置的选择 位置-区域构造、进洞山体和洞口及洞轴方向。 一、地形条件 1.进洞山体的选择 （1）山体高度能满足安全防护或工程需要 （2）山形完整，地形切割和起伏不能太强烈 （3）进洞山体边坡稳定，以反向坡为好 （4）磅山隧洞必须具有一定的保护厚度。 坚硬岩体：h=（1.0-1.5）B；中等岩体：h=（1.5-2.0）B； 软弱岩体：h=（2.0-3.0）B； h-保护厚度；B-隧洞半径 2.洞口的选择 （1）洞口应选在新鲜的岩体上 （2）洞口不宜选在冲沟、分水岭等水源侵蚀地段 （3）洞口边坡应下陡上缓 （4）高边坡洞口不宜削坡，一般做边坡支护或人工洞口 二、岩性条件 （1）坚硬完整岩体-日进尺快，造价便宜，安全性好 （2）软弱松散岩体-日进尺慢，造价昂贵，安全性差 三、构造条件 区域构造线-地层走向、褶皱轴向、断裂走向 （1）洞轴轴向与区域构造线垂直或大角度相交 （2）地层倾角越陡越好 （3）顺倾向开挖好于反倾向开挖 （4）沿地层走向不宜布置在褶皱核部 （5）沿断层走向应避开断层带 四、其他地质条件 （1）地应力：σh=（0.8-1.2）σv，轴向应平行于σ2 （2）地下水 （3）地温 （4）瓦斯 工程实例： 1 、工程概况 洛卢路嵩县至旧县公路改扩建工程， 属国家投资扶贫项目，该路线设计 沿伊河阶地逆行而上，两岸为中低 山系，相对高差不大。二标段内前 范岭隧道，设计长度720 m，净宽 10．5 m，净高7．8 m，自进口 K11+800向里穿越地层依次为强风化、 安山岩弱风化安山岩，围岩极破碎， 裂隙节理发育，粘土充填裂隙中，岩 石整体性极差，节理滑面多，施工难度大。隧道进口洞门，部分设计在冲沟冲积层内，形成了半明洞开挖，只有选择合理的施工方案，才能确保洞门施工安全。 ② 半明洞开挖，做半人工洞口。即按隧道原设计位置施工半人工洞口。优点：按原设计施工，不修改设计，边坡、仰坡加固工程量少，所需费用低，施工工期短，约需半个月。缺点：存在偏压问题，施工难度大，要求高。 3 、洞门加固及施工 （1）明挖及清基：施工前首先将右侧及下部的虚土浮碴全部清除干净，露出坚固的岩层，然后用压力水进行清洗 洗完后，在硬岩上按中线及高程线把洞门轮廓线画出，悬空(即明挖)部分用水泥袋装上砂子把口扎紧，然后摆到轮廓线内，直到悬空部分全部覆盖严。 （2）布置半人工洞口：在上部加固与原岩接触面，向原岩内打双排生根钢筋眼，间距为0．6 m，眼深2．5 m。下部硬岩上打双排生根钢筋眼，眼距0．6 m，眼深2．5 m，两端钢筋分别插入眼底后，向里面灌注水泥砂浆。然后中间折弯，纵向和横向钢筋均采用焊接布置的双层钢筋，钢筋选用φ22 mm 螺纹钢。 （3）砌筑洞身： h=（1.5-2.0）B 。钢筋网焊好后，开始砌筑片石喷射混凝土。在填筑片石的过程中，每0．3—0．4 m厚放置一层φ6 mm规格为0．2 m×0．2 m 的钢筋网片，然后喷射C20混凝土，直至达到设计高度。 （4）开挖半人工洞口：沿洞门轮廓线打入超前钢插管，轮廓线以内采用风镐人工挖掘。开挖深度达1 m，立即架钢格栅拱架，打锚杆、挂网、喷射混凝土 ，循序渐近，直到通过加固段。现该隧道已施工完毕，洞门加固至今，未发现加固部位裂缝位移，下沉量在允许范围之内。取得了较好的社会和经济效益。 4 、施工中的几点体会 (1)施工必须因地制宜，结合实际情况，采取相应的施工方法。 (2)施工时，加固段的混凝土、钢筋质量必须达到设计要求，确保洞门安全。 (3)开挖洞身时，距洞口较近位置严禁放炮，采用风镐开挖，确需放炮时，采取措施，放小炮或加密分段起爆。 6.2围岩稳定分析 一、围岩应力分析 1.围岩应力分布特征 （1）开挖前（初始应力）： σr=σθ=P（边界压力）=∑γihi （2）开挖后（二次应力）： 平板圆孔双向受压 单向受压：σr =σθ= 坐标转换：令θ’=θ+∏/2 则得到双向受压应力状态： σr =σθ= a-洞半径；r、θ -极坐标 （1）弹性状态 r=a时： σr =0 ， σθ= 2P r=∞时： σr =P ， σθ= P （2）塑性状态 r=a时： σr =0 ， σθ= 0 r=∞时： σr =P ， σθ= P2.围岩破坏条件库仑-摩尔屈服准则（又称极限平衡方程）： 二、围岩变形特点 1.完整结构岩体：硬岩-岩爆、弹性变形压力。软岩-膨胀内鼓、塑性挤入。 2.层状结构岩体：水平岩层-冒顶、底鼓倾斜岩层-滑动、片帮直立岩层-轻微片帮