第五章地下工程地质问题课件

工程地质工程地质Geology in EngineeringGeology in Engineering1工程地质Geology in Engineering1第五章第五章 地下工程地质问题地下工程地质问题 概述概述第一节第一节 地下洞室变形及破坏的基本类型地下洞室变形及破坏的基本类型第二节第二节 地下洞室特殊地质问题地下洞室特殊地质问题第三节第三节 围岩分级及其应用围岩分级及其应用2第五章 地下工程地质问题 概述2地下工程：地下工程：是指建筑是指建筑是指建筑是指建筑在地面以下及在地面以下及在地面以下及在地面以下及山体内部的各山体内部的各山体内部的各山体内部的各类建类建类建类建(构构构构)筑物，筑物，筑物，筑物，也称为地下硐也称为地下硐也称为地下硐也称为地下硐室，如地下工室，如地下工室，如地下工室，如地下工厂、地下车库、厂、地下车库、厂、地下车库、厂、地下车库、地下商店、仓地下商店、仓地下商店、仓地下商店、仓库等。库等。库等。库等。3地下工程：3一、岩体及岩体结构的概念一、岩体及岩体结构的概念二、地应力二、地应力主要内容主要内容概概 述述4一、岩体及岩体结构的概念主要内容概 述4一、岩体及岩体结构的概念一、岩体及岩体结构的概念（一）岩（一）岩 体体 岩体具有不连续性、非均质性和各向异岩体具有不连续性、非均质性和各向异岩体具有不连续性、非均质性和各向异岩体具有不连续性、非均质性和各向异性的特点。性的特点。性的特点。性的特点。5一、岩体及岩体结构的概念（一）岩 体5（二）结构面（二）结构面1.1.原生结构面原生结构面2.2.构造结构面构造结构面3.3.次生结构面次生结构面6（二）结构面6结构体类型结构体类型 (a)(a)(a)(a)方柱（块）体；方柱（块）体；方柱（块）体；方柱（块）体；(b)(b)(b)(b)菱形柱体；菱形柱体；菱形柱体；菱形柱体；(c(c(c(c）三棱柱体）三棱柱体）三棱柱体）三棱柱体 ；(d)(d)(d)(d)楔形体；楔形体；楔形体；楔形体；(e)(e)(e)(e)锥形体锥形体锥形体锥形体;(f);(f);(f);(f)板状体板状体板状体板状体;(g);(g);(g);(g)多角柱体多角柱体多角柱体多角柱体;(h);(h);(h);(h)菱形块体菱形块体菱形块体菱形块体（三）结构体（三）结构体7结构体类型 (a)方柱（块）体；(b)菱形柱体；(c）三 结构体形状、大小、产状和所处位置不同，结构体形状、大小、产状和所处位置不同，结构体形状、大小、产状和所处位置不同，结构体形状、大小、产状和所处位置不同，其工程稳定性大不一样。其工程稳定性大不一样。其工程稳定性大不一样。其工程稳定性大不一样。8 结构体形状、大小、产状和所处位置不同，其工程稳定性大（四）岩体结构及类型（四）岩体结构及类型表表表表 5-1 5-1 5-1 5-1 岩体结构岩体结构-岩体中结构面和结构体岩体中结构面和结构体 的组合关系的组合关系 岩体结构类型岩体结构类型-岩体中结构面和岩体中结构面和 结构体的组合类型结构体的组合类型9（四）岩体结构及类型表 5-1 岩体结构-岩体中二、地应力二、地应力 岩体中的地应力场是各种不同成因、不同时期应岩体中的地应力场是各种不同成因、不同时期应岩体中的地应力场是各种不同成因、不同时期应岩体中的地应力场是各种不同成因、不同时期应力场叠加综合的结果。力场叠加综合的结果。力场叠加综合的结果。力场叠加综合的结果。构造应力和自重应力是地应力中最主要和经常起构造应力和自重应力是地应力中最主要和经常起构造应力和自重应力是地应力中最主要和经常起构造应力和自重应力是地应力中最主要和经常起作用的因素。作用的因素。作用的因素。作用的因素。地应力基本规律：地应力基本规律：地应力基本规律：地应力基本规律：10二、地应力 岩体中的地应力场是各种不同成因、不同时期应力场一、围岩应力引起的变形与破坏一、围岩应力引起的变形与破坏二、二、围岩构造控制的变形与破坏围岩构造控制的变形与破坏三、松散三、松散围岩的变形与破坏围岩的变形与破坏主要内容主要内容第一节第一节 地下洞室变形及破坏的基本类型地下洞室变形及破坏的基本类型11一、围岩应力引起的变形与破坏主要内容第一节 地下洞室变形及破 围岩：地下洞室挖开后，洞室周围地应力变化围岩：地下洞室挖开后，洞室周围地应力变化围岩：地下洞室挖开后，洞室周围地应力变化围岩：地下洞室挖开后，洞室周围地应力变化范围内的岩体。一般在地下洞室横剖面最大尺寸范围内的岩体。一般在地下洞室横剖面最大尺寸范围内的岩体。一般在地下洞室横剖面最大尺寸范围内的岩体。一般在地下洞室横剖面最大尺寸的的的的 3-5 3-5 3-5 3-5 倍范围内。倍范围内。倍范围内。倍范围内。围岩应力的变化将引起围岩变形与破坏。围岩应力的变化将引起围岩变形与破坏。围岩应力的变化将引起围岩变形与破坏。围岩应力的变化将引起围岩变形与破坏。一、围岩应力引起的变形与破坏一、围岩应力引起的变形与破坏12 围岩：地下洞室挖开后，洞室周围地应力变化范围内的岩体。一般 卸荷回弹：卸荷回弹：洞室周边围岩应力差异最大，变形洞室周边围岩应力差异最大，变形与破坏首先从洞室周边开始。与破坏首先从洞室周边开始。（一）围岩应力的变化规律（一）围岩应力的变化规律13 卸荷回弹：（一）围岩应力的变化规律13（二）围岩应力引起的变形与破坏类型（二）围岩应力引起的变形与破坏类型（二）围岩应力引起的变形与破坏类型（二）围岩应力引起的变形与破坏类型1.1.1.1.张裂塌落张裂塌落张裂塌落张裂塌落2.2.2.2.劈裂剥落劈裂剥落劈裂剥落劈裂剥落14（二）围岩应力引起的变形与破坏类型143.3.碎裂松动碎裂松动4.4.弯折内鼓弯折内鼓153.碎裂松动155.5.岩岩 爆爆6.6.塑性挤出塑性挤出7.7.膨胀内鼓膨胀内鼓165.岩 爆16二、二、围岩构造控制的变形与破坏围岩构造控制的变形与破坏 在构造控制下以沿在构造控制下以沿结构面（断裂面）剪结构面（断裂面）剪切滑移为主。切滑移为主。17二、围岩构造控制的变形与破坏 在构造控制下以沿结构面（断裂面三、松散三、松散围岩的变形与破坏围岩的变形与破坏1.1.重力坍塌重力坍塌2.2.塑流涌出塑流涌出18三、松散围岩的变形与破坏1.重力坍塌18一、洞室涌水一、洞室涌水二、腐二、腐 蚀蚀三、地三、地 温温四、瓦四、瓦 斯斯五、岩五、岩 爆爆主要内容主要内容第二节第二节 地下洞室特殊地质问题地下洞室特殊地质问题19一、洞室涌水主要内容第二节 地下洞室特殊地质问题19一、洞室涌水一、洞室涌水（一）相似比拟法（一）相似比拟法1.1.由实测导坑涌水量推算由实测导坑涌水量推算2.2.由已开挖地段涌水量推算由已开挖地段涌水量推算（二）水均衡法（二）水均衡法20一、洞室涌水（一）相似比拟法20（三）地下水动力学法（三）地下水动力学法（1 1）（2 2）21（三）地下水动力学法（1）（2）21（一）腐蚀类型（一）腐蚀类型（二）腐蚀标准（二）腐蚀标准（三）腐蚀严重程度（三）腐蚀严重程度1.1.无腐蚀无腐蚀2.2.弱腐蚀弱腐蚀3.3.中等腐蚀中等腐蚀4.4.强腐蚀强腐蚀（四）腐蚀易发生地区（四）腐蚀易发生地区二、腐二、腐 蚀蚀22（一）腐蚀类型二、腐 蚀22三、地三、地 温温地热增温率地热增温率 G 约为：约为：1/33 m1/33 m洞室埋深处的温度估算：洞室埋深处的温度估算：T=TT=T0 0+（H-hH-h）G G23三、地 温地热增温率 G 约为：23四、瓦四、瓦 斯斯瓦斯瓦斯(gasgas):):地下洞室有害气体的总称，地下洞室有害气体的总称，其中以甲烷（其中以甲烷（CHCH4 4）为主。）为主。甲烷甲烷 为空气重量的为空气重量的 0.55 0.55 倍，常聚积在倍，常聚积在洞室的顶部。洞室的顶部。24四、瓦 斯瓦斯(gas):地下洞室有害气体的总称，24五、岩五、岩 爆爆25五、岩 爆25一、围岩分级一、围岩分级二、围岩稳定性分析方法二、围岩稳定性分析方法主要内容主要内容第三节第三节 围岩分级及其应用围岩分级及其应用26一、围岩分级主要内容第三节 围岩分级及其应用26（一）围岩质量分级（一）围岩质量分级（二）（二）N.Barton 岩体分类岩体分类（三）铁路隧道围岩分级（三）铁路隧道围岩分级一、围岩分级一、围岩分级27（一）围岩质量分级一、围岩分级27（一）围岩分级评价法（一）围岩分级评价法（二）解析法（二）解析法1.1.连续介质力学分析方法连续介质力学分析方法2.2.极限平衡分析方法极限平衡分析方法（三）图解分析法（三）图解分析法（四）模型、模拟试验法（四）模型、模拟试验法二、围岩稳定性分析方法二、围岩稳定性分析方法28（一）围岩分级评价法二、围岩稳定性分析方法2829293030