第2章地下工程地质环境及围岩分级ppt课件.ppt

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1、第2章地下工程地质环境及围岩分级（类）2.1概述2.2围岩结构分类及其破坏特征2.3围岩的初始应力场2.4围岩稳定性影响因素及围岩分级因素与指标2.5国内外主要地下工程围岩分类标准2.1概述地下结构与地面结构的异同同：均为结构体系异：1、地面结构一般由结构和地基组成2、地下结构由地层和支护结构组成地层地下结构承受的荷载主要是结构体系本身即地层，称为地层压力或围岩压力。地层既承受荷载也是荷载的来源。在地下结构中，地层起主导作用。地质环境包括地层特征、地下水状况、地层原始应力状态等。围岩开挖后应力发生重分布的地层。地下工程围岩的稳

2、定性地层被挖成隧道等地下空间后的稳定程度。稳定性问题包括围岩破坏或变形性演变规律、围岩稳定的影响因素、表征围岩稳定的指标和判定准则、分析围岩稳定性的方法等。围岩的原始地应力围岩的变形与破坏的根本作用力。2.2围岩结构分类及其破坏特征围岩范围围岩的边界是不受开挖影响即开挖后位移为0的地方。围岩范围一般约为开挖断面6至10倍的洞径。围岩的工程性质：强度和变形。主要与岩体结构、岩体的物理力学性质、原始应力、地下水等有关。6岩块(rock或rockb1ock)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。岩块称为结构体(s

3、tructuralelement)、岩石材料(rockmaterial)及完整岩石(intactrock)等等。岩块与岩体1、岩块(rock或rockb1ock)7结构面(structureplane)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界面或带，它包括物质分界面和不连续面，如层面、不整合面、节理面、断层、片理面等。国内外一些文献中又称为不连续面(discontinuities)或节理(joint)。在结构面中，那些规模较大、强度低、易变形的结构面又称为软弱结构面。2、结构面(st

4、ructureplane)8结构面的类型构造结构面：受构造应力作用所产生的破裂面次生结构面：在外营力（如风化、卸荷、应力变化、地下水、人工爆破等）作用下而形成的结构面原生结构面：成岩过程中形成的结构面沉积结构面：层面、软弱夹层不整合面岩浆结构面：接触面、蚀变带原生节理变质结构面：片理、片岩夹层节理、断层、劈理以及层间错动面910111213结构面的等级：I级结构面：大断层、区域性断裂带；延伸数公里~数十公里，宽数十米~数百米。II级结构面：较大断层、区域性地质界面；延伸数百米~数公里，宽数十厘米~数米。Ⅲ级结构面：控制工程岩体

5、稳定的断层、节理；延伸数十米~数百米，宽数厘米~1米左右。IV级结构面：影响工程岩体稳定的小断层、裂隙；延伸20~30米，宽数厘米~数十厘米。V级结构面：微结构面，影响岩快的物理力学性质。14结构面的统计分析裂隙的产状、间距、宽度和面积裂隙统计图15岩体(rockmass)是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体(或称岩块)和结构面网络组成的，具有一定的结构并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。岩体结构面岩块不连续面：包括节理、裂隙、孔隙、断面、孔洞、层面3、岩体(rockmass)16岩体结构包括两个组成部

6、分：结构面和结构体17182.2.1岩体结构类型:由于岩体中结构面的性质、规模、切割密度等因素的不同，岩体的物理力学性质也就不同。因此，有人就根据结构面的等级和组合方式，把岩体结构类型分成四个大类与九个亚类。整体结构岩体的变形主要是结构体的变形块状和层状结构岩体的变形主要是结构面的变形，岩体的破坏主要是沿软弱结构面的滑动；碎裂和散体结构岩体的变形，开始是将裂隙或孔隙压密，随后是结构体变形，并伴随着结构面张开。21222.2.2围岩的失稳与破坏地下开挖后，岩体中形成一个自由变形空间，使原来处于挤压状态的围岩，由于失去了支撑而发生

7、向洞内松胀变形；如果这种变形超过了围岩本身所能承受的能力，则围岩就要发生破坏，并从母岩中脱落形成坍塌、滑动或岩爆，称前者为变形，后者为破坏。地下工程围岩失稳破坏形态一、各类结构围岩的变形破坏特点1、整体状和块状岩体围岩岩体具有很高的力学强度和抗变形能力，主要结构面是节理，很少有断层，含有少量的裂隙水。在力学属性上可视为均质、各向同性、连续的线弹性介质，应力应变呈近似直线关系。围岩具有很好的自稳能力，其变形破坏形式主要有岩爆、脆性开裂及块体滑移等。这类围岩的整体变形破坏可用弹性理论分析，局部块体滑移可用块体极限平衡理论来分析。岩

8、爆是高地应力地区，由于洞壁围岩中应力高度集中，使围岩产生突发性变形破坏的现象。脆性开裂出现在拉应力集中部位。块体滑移是块状岩体常见的破坏形成。它是以结构面切割而成的不稳定块体滑出的形式出现。其破坏规模与形态受结构面的分布、组合形式及其与开挖面的相对关系控制。坚硬块状岩体中的块