层状结构岩体中大型地下洞室的围岩变形与处理分析
第七章第2节—硐室围岩破坏的主要类型剖析
5. 岩 爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性 应变能突然释放而发生的岩石弹射或抛出 的现象。
6. 塑性挤出：软弱岩体在洞室开挖后，当围岩应力超过 其屈服强度时，向洞内产生的塑性挤出的 现象。
7. 膨胀内鼓：在膨胀岩地区，洞室开挖后水分向松动圈 集中，导致岩石吸水膨胀，并向洞内鼓出 的现象。
第七章 地下工程地质问题
第二节：洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏
1. 围 岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力
发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低
＝
H v
侧压力系数较高
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石 抗拉强度，引起岩石 破裂，导至洞顶塌落 的现象。 2. 劈裂剥落：切向应力导至洞室 周边岩石形成平行 洞壁的密集破裂， 并产生剥落的现象。
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形 成松动圈的现象。
二. 围岩构造控制的变形与破坏 指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的 沿结构面剪切滑移。 v
v
v H
H H
三. 松散围岩的变形与破坏： 1. 重力坍塌：固结程度差的散体结构围岩，开挖后在重 力作用下自由坍落。
2. 塑流涌出：当开挖饱水断层破碎带时，
层状岩体中地下洞室围岩的变形分析研究的开题报告
层状岩体中地下洞室围岩的变形分析研究的开题报告一、选题的背景和意义近年来，地下洞室建设越来越广泛，其存在着许多潜在的地质风险，如地下水涌出、洞室围岩破坏等，这些风险会对洞室的使用安全和持久性造成危害。
层状岩体作为地下洞室的一种典型围岩类型，其具有层理面的分布特征，容易受到水的渗透与分层面的卸荷等因素的影响，导致其变形。
因此，研究层状岩体中地下洞室围岩的变形规律对于洞室的工程设计与施工具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究将以某地下洞室为对象，选取其周围层状岩体作为研究对象，以综合勘探资料为依据，采用现场地质实测、电测法、第二类应力监测方法等多种方法，对层状岩体中地下洞室围岩变形规律进行分析和研究。
同时，将开展室内岩石力学试验，采集洞室周围岩样进行物理力学测试，探究其岩石特性与变形机理，并结合现场监测数据进行分析和验证。
三、研究预期成果和意义本研究将对层状岩体中地下洞室围岩的变形规律进行全面深入的研究，探究其岩石物理力学性质与变形机理，并利用现代工程技术手段进行监测与分析，推导出变形模型，为层状岩体地下洞室的工程设计与施工提供科学依据和技术支持。
同时，对于深入了解层状岩体围岩变形规律及其对地下洞室工程的影响具有一定的理论借鉴价值。
四、研究计划及进度安排第一年：开展现场勘探，进行室内试验与数据处理，形成层状岩体围岩物理力学性质和变形机理的基础资料，完成文献调研和初步方案设计。
第二年：开展现场监测与实验，逐步深入探究变形规律，并进行建模模拟探究变形模型，形成前期研究成果。
第三年：对研究所得到的数据进行理论分析，并将理论研究结果与实际应用相结合，纠错修复问题，最终完成硕士论文撰写。
五、研究难点及风险与应对措施层状岩体围岩变形的规律比较复杂，需要综合运用多种实验方法进行研究，并对采集的数据进行深入分析，针对变形规律进行建模，难点主要在于变形过程的复杂性和数据分析的正确性。
针对风险，主要是由于现场监测和实验过程面临不同的情况，并可能出现数据丢失或数据不准确等问题，需要在采集的数据上多角度思考，采用多种方法进行相互验证，采取有效的预警机制和风险应对措施。
大型地下洞室围岩稳定性分析及实践探讨
。建筑 与工程 ０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２０ ０ ８年
第 ２ 期 ｌ
大型地下洞室围岩稳定性分析及实践探讨
（． １河海大 学 土木 工程 学院 江苏
冯 科锋 ’ 杨师 东 郭纹华 南京 ２ ０ ９ ； ． １ ０ ８ ２ 中南 勘测 设计研 究 院
形情况， 得尤为重要。 显 本 文 分 析 了某 电站 地 下 厂 房 开 挖 过 程 中 的 围 岩 变 形 特 征 ， 论 了 讨 围岩 支 护 的 合 理 时 间 及 重 要 性 ， 类 似 洞 室 的 设 计 、 挖 提 供 有 效 的 为 开 参考 。
２ 工程 概 况 ．
２１工 程 简 介 ． 该 水 电 站 装 机 容 量 ６ ０ ＭＷ ，枢 纽 建 筑 物 主要 有混 凝 土 重 力 坝 、 ００
影 响 。
图 １ 主 厂 房 轴 线 地 质 剖 面 示 意 图
３ 围岩 变 形 监 测 、 形 时 效 特 征 分 析 及 其 回 归 曲 线 ． 变
３ １ 形 监测 ．变
图 ３ Ｍ ４断商各深度围岩变形一 时间曲线 ４
髑
岩 体 作 为 一种 非 线 性 介 质 ． 室 开 挖 后 围 岩 中发 生 的 物 理 、 学 变 形 趋 势 会 越 来越 平 缓 ． 现 了水 利 工 程 地 下 洞 室 开 挖 的 洞 室 群 效要 有 两 大 类 ： 是 由岩 体 结 构 面 和 开 挖 面 组 合 形 成 一 的局 部 块 体 稳 定 性 问 题 口 另 一 类 是 由岩 体 强 度 和 岩 层 层 面 、 间 破 碎 ： 层 带 或 断 层 控 制 的洞 室 整 体 稳 定 性 问 题 。 于 大 型地 下 洞 室 跨 度 一 般 较 由 大 ， 深 较 深 ， 以 施 工 难 度 较 高 ， 开 挖 的 过程 中 ， 时 掌 握 围岩 的变 埋 所 在 及
深部矿井大硐室围岩变形特性实测与分析
． ２ｍ，． １ 用 左右。因此巷道 的施 工具有 深部开采 、 高地应力 、 岩石 条件差 等 ２５ｍ， １ ５ｍ， ｍ， 以量测硐室的 围岩深部位移变化情况。 监测元件采用 自行设计加工的多点位移计 ， 结构如 图 ２所示。 其 特点 ， 巷道的稳定性 面临严峻 的挑战。 为 了获得深埋超 大断 面硐 室 围岩变形特 性与支 护结构 工作 荷载 的变化规律 ， 在望峰岗煤 矿二 副井 一９ ０Ｉ 水平 中央水 泵房 ６ Ｉ Ｔ
图 ３ 大 断面 深 埋 硐 室 围 岩 表 面收 敛 测 试 结 果
孽
注 ： 一 ； Ｅ尺 架 ； － 节 螺 母 ； 一 外壳 ； －塑 料 盖 ； 一 显 示 窗 口 ； 卜 钩 ２ ３－调 ４ ５－ ６ 卜 张 力 窗 口 ；Ｅ 联 尺 架 ；－ 尺 卡 ；Ｏ ８ ９－ １一尺 孔 销 ；ｌ 带 钢 尺 １一 Ｌ
硐 室 （ 面为 ８ｍ×８ｍ） 立 了 测站 ， 行 围岩 深 部 和 表 面 位 移 监 断 建 进
测， 以及锚索支护受力监 测 ， 而反 映水 泵房硐 室 的围岩变形 特 从
性 和支 护 效 果 。 一９ ０ｍ 中 央 水 泵 房 巷 道 开 挖 形 式 是 直 墙 半 圆 ６
拱 ， 支护方式主要是 采用 喷、 、 其 锚 网和锚索联 合支护方式 ， 中 其
・
９ ・ ０
第 ３ ６卷 第 ３ Ｏ期 ２０１０年 １０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ（ ＵＲＥ
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文 章编 号 ：０ ９６ ２ （００ ３ —０ ００ １ ０ ．８ ５ ２ １ ）００ ９ —２
亲 鉴０ Ｓ ３ Ａ型 数 显 收 敛计 结 构 图
地下洞室围岩稳定性分析
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。
地下岩体溶洞围岩变形与破坏规律研究
地下岩体溶洞围岩变形与破坏规律研究地下岩体溶洞是一种由于溶蚀作用形成的地下空洞，在地下工程和矿山开发中扮演着重要的角色。
然而，随着时间的推移，地下岩体溶洞围岩会经历变形与破坏，给地下工程的安全造成威胁。
因此，研究地下岩体溶洞围岩的变形与破坏规律对于保障地下工程的安全具有重要意义。
地下岩体溶洞围岩的变形与破坏受到多种因素的影响，包括地下水的侵蚀、岩溶构造特征以及地应力等。
在地下岩体溶洞形成的过程中，地下水的流动会导致边坡的溶蚀，进而引起围岩的塌陷和位移。
此外，岩溶构造特征如节理、裂隙等也会对围岩的稳定性产生重要影响。
而地下洞室的开挖和地下工程的施工过程，往往会改变地应力分布，进一步加剧了围岩的变形与破坏。
对于地下岩体溶洞的围岩变形与破坏规律的研究，既需要实地观测，又需要数值模拟和理论分析相结合。
通过对地下洞室开挖前后的围岩变形进行监测，可以得到围岩的位移、变形等数据，从而对围岩的稳定性做出评估。
同时，利用数值模拟方法对地下岩体溶洞的围岩进行模拟，可以模拟不同因素对围岩的影响，进而预测围岩的变形与破坏情况。
此外，通过理论分析，如岩体力学理论、水文地质学理论等，可以更好地理解围岩变形与破坏的机制。
围岩变形与破坏的机制是一个复杂而多样的过程。
围岩的变形主要表现为岩石的弯曲、破碎和位移等，而破坏则包括岩体的弹性破坏、塑性破坏和剪切破坏等。
这些变形与破坏的机制可以通过摩尔圈理论来解释。
摩尔圈理论认为，岩石的变形和破坏主要是由于岩体内部的应力状态失稳所导致的。
当岩体内部的应力达到临界状态时，就会发生岩体的剪切破坏。
除了摩尔圈理论，围岩变形与破坏的机制还可以通过承压裂纹理论来解释。
承压裂纹理论认为，当岩石受到外部应力的作用时，岩石内部会产生裂纹，进而导致岩石的破坏。
在地下岩体溶洞中，裂纹的生成和扩展是围岩破坏的主要过程之一。
通过对承压裂纹的研究，可以更好地了解围岩的变形与破坏规律，并提出相应的防治措施。
总之，地下岩体溶洞围岩的变形与破坏规律是一个复杂而关键的问题。
深部大断面硐室围岩变形及控制技术
深部大断面硐室围岩变形及控制技术苏晓建【摘要】采用数值模拟方法分析了赵固二矿－800 m泵房围岩变形原因及控制技术。
认为深部大断面硐室围岩应力集中区距离硐室中心较远，但底鼓较为明显，支护方案设计时应重点关注。
基于此提出了主动支护与被动支护联合支护方案，首先锚网喷支护，其次双底拱刚性支架联合支护，第三围岩注浆加固。
工程应用表明，锚注＋刚性支架支护能有效控制围岩变形，满足泵房保持长期稳定的要求。
%Deformation mechanism and control technology of surrounding rocks of -800 m water pump house in Zhaogu No. 2 Coal Mine were analyzed by using numerical simulation. It was thought that the distance from stress concentration area to the center of chamber was rela-tively far,so the obvious floor heave should be the key point of supporting scheme. Based on the condition,combined supporting scheme of initiative and passive support was proposed which in-cluded bolt-mesh-spurting supporting,rigid support with double bottom arch and grouting rein-forcement. The result showed bolting-grouting and rigid support could effectively control the surrounding rock deformation and meet the requirement of chamber's long-term stability.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】4页(P75-78)【关键词】深部硐室;大断面;围岩控制;联合支护;数值模拟【作者】苏晓建【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083; 河南能源化工集团焦煤公司赵固二矿，河南省辉县市，453633【正文语种】中文【中图分类】TD353赵固二矿Ⅰ盘区－800 m泵房布置在二1煤层下方20 m左右的砂质泥岩中,埋深约900 m。
层状岩体围岩变形破坏特征及稳定性评价
层状岩体围岩变形破坏特征及稳定性评价夏彬伟;陈果;康勇;周东平【摘要】层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,具有明显的各向异性力学性质,其变形破坏特征与均值岩体相比表现得更为复杂.根据共和隧道地质调查和地应力量测的资料分析,隧道围岩偏压现象与地应力和岩性有极大的相关性.通过对隧道初期支护开裂段围岩位移收敛、围岩接触压力、锚杆轴向力监测和松动圈探测,其结果表明,围岩变形及应力和松动圈都在右拱肩处最大,即靠河侧大于靠山侧,与初始地应力的最大主应力方向不一致.因此,通过现场监测提前了解围岩一支护结构的变形及受力状况,及时修改了支护参数,避免了隧道垮塌等恶性事件的发生,从而有效指导了隧道施工和设计.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2010(037)004【总页数】5页(P48-52)【关键词】层状岩体;围岩变形特征;稳定性评价【作者】夏彬伟;陈果;康勇;周东平【作者单位】重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆锦程工程咨询有限公司,重庆,401147;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044【正文语种】中文【中图分类】TU457在隧道以及地下工程的建设中，随着埋深的增加，水平地应力和垂直地应力大致相等［1］。
层状岩体是隧道及地下工程常穿越的一种岩体，受层状岩体各向异性力学性质的影响，其变形和强度特征与均值岩体相比表现更为复杂，围岩破坏、变形发展在不同位置也存在差异［2～6］。
因此，易引起隧道偏压现象［7～10］。
因此，在施工过程中必须依据新奥法思想，利用现场监测手段对围岩和支护体变形及应力变化进行实时监测，及时反馈围岩－支护体的力学动态及其变化状况，既监视围岩是否安全稳定，又检验支护结构是否合理［11～12］，从而对围岩－支护体进行稳定性评价，这是信息化施工十分有效的途径，在安全施工和优化设计中具有重要意义。
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１９ ｌ
ｌ５ ５
０７ ．１
６． ７４
８ ． ０２ ３６ １２ ．５ ． ３． ９１ ２． ５２
Ｏ８ ７ ． ．５ ７８
层 凝 灰 岩
微
～
新 ２６ ２７ Ｏ３ Ｏ１ ．９ ． －７ ．】
１ ８７ ７ ． ４ ３
１ ５１ ３． １ ８
２ ． ３４ ４】 （５ ．
互 层
ｌ ８１ ３．
ｌ ２６ ０ ．
０７ ８ ． ．４ ２２
Ｏ２ ２４ ．５ ．～
３８ ．
第 ３ 期
张 小春
层 状 结 构 岩体 中 大 型 地 下 洞 室 的 围 岩 变 形 与 处 理分 析
４ ７
有少 量 集 中渗流 外 ， 般 都 是裂 隙性 渗水 。 一 １ ． 主 厂 房 地 质 条 件 ．３ ２ 地下 厂 房 布置 在左 岸 山体 内 ，主厂 房 洞 轴线 方 向 Ｎ ０ Ｗ ，岩 层 走 向 Ｎｌ ｏ １ 。 ．倾 向 Ｎ ５ 。 ５。 ０～ ５Ｗ Ｅ ７～ １３支 护 参 数 Ｉ
０７ ８ ． ．６ ３９ ０４ ４１７ ．５ ．
ｏ５－ ．４ ０８ ．８
０２ ．４
５４ ．
２ ． ０７
强 风化 ２６ ２７ ３６ １ ４ ．８ ．７ ．９ ． ２
泥 板 岩 弱 风 化 ２７ ２７ １ ７ ０５ ４ ．－ ５８ ．３ ．７ ． ．１ ４ ３５ ４ ．
挖 高度 达 ８ ． 是 当今世 界上 规模最 大 的地下厂 房 １ ｍ。 ３
表 １ 室 内岩 石 物 理 力 学特 性 表
岩 石 分 风 化 密 度 饱 和 平 均 单 轴抗 压 强 度 （ ａ 软 化 弹 性模 量 （Ｐ ） ＭＰ） Ｇａ 抗 拉 抗 折 水 压 致 （ 比重 孔 隙 吸 水 泊 桑 强度 强度 裂 强度 类 程 度 率（ ％） 干 燥 饱 和 系 数 静 弹 动 弹 比 ｃ３ ｍ１ 率（ ％） （ ａ ＭＰ） （ ａ ＭＰ １ （ ａ ＭＰ ）
在左 岸地下式 厂房 系统 ０５ ｍ 的 区域 内布置有 ．ｋ ｚ 大小 洞 室 １ ０多 条 ， 中 主厂 房 总 长 ３ ８９ ｍ。 部 ２ 其 ９ ．０ 上
中统板 纳 组 轻微 变 质 的浅海 深 水 相 碎 屑沉 积 岩组 ， 由厚 层钙 质砂 岩 、 粉砂 岩 、 泥板 岩互 层夹少 量 层凝 灰 岩 、 质泥 质灰 岩组成 。其 中砂岩 、 硅 粉砂 岩 占 ６ ．％， ８２
灰 岩 占 １ 属 坚 硬 或 中硬 岩石 ； 板岩 占 ３ ．％， ％， 泥 ０８ 是
板 纳组 中强度 相对较 低 的岩层 。 １ ． 岩 石 物 理 力 学特 性 ．２ ２ 地 下 洞 室 围 岩 物 理 力 学 特 性 见 表 １ 。
开挖 跨 度 为 ３ ． ｍ． 部 开 挖 跨 度 ２ ． ｍ， 大 开 ００ 下 ７ ８０ 最 ９
支 护参 数 随 围 岩 类 别或 结 构 特 征 而异 ，主厂 房
各 类 围 岩 系 统 支 护 参 数 见 表 ２ 。
１４监 测 仪 器 ．
６。 ０ 。围岩 为层 状结 构 岩体 ， 间错 动较 发育 ， 层 变形 与 稳 定 条 件 较 复 杂 。 其 新 鲜 砂 岩 饱 和 抗 压 强 度
据洞室变形观测资料 ， 结合＿ Ｔ况分析 ， 有针对性地提 出特殊情况下的应对措施 ， 确保 了同岩稳定 ， 为沉积岩地区大
型 洞 室设 计 、 理 、 ＿ 积 累 了 经 验 。 监 施 Ｉ ＝ 关 键 词 层 状结 构 岩 体 大型 地 下 洞 室 围岩 变 形 分析 处理
１ 工 程 简介
１１工 程 概 况 ．
之一 。
１２工 程 地 质 ．
１２１ 地 层 岩 性 ．．
龙 滩 水 电站 是 红 水河 梯 级 开 发 中 的骨 干 工程 ．
龙 滩 水 电 站 厂 房 系 统 地 下 洞 室 群 围 岩 为 三 叠 系
位 于广 西壮 族 自治 区天峨 县 境 内 的红水 河 上 ， 程 工 规 模为 大（ 型， Ｉ Ｉ 为 等工 程 。枢纽 左岸 布置 地 下引 水 ） 发 电系统 ， 装机 容量 ９ ７ ０ ￣ ０ ＭＷ。
１ ０ ａ 泥 板 岩 ４ ～ ０ ａ 主 厂 区 ８ ％ 以 上 属 质 量 ３ ＭＰ ． ０ ８ ＭＰ ． ０
在 主厂房 不 同部 位， 根据 围岩结 构特 征。 共设 置 ７ 个监 测 断 面 ，各 断面 不 同高 程 安 装 有 多 点 位移 计 ， ３ 点式 、 式 锚 杆 应力 计 ， ４点 锚索 测 力计 ， 于监 测 围 岩 用
２０ 年９ ０９ 月
中 南 水 力 发 电
第３ 期
层 状 结构 岩 体 中 大型 地 下 洞 室 的 围 变形 与 理分 析 岩 又７ — ｊ Ｉ＿ Ｊ 处
张 小春
（ 中国水 利水 电建设 工程 咨询 中南公 司 ， 南 长 沙 湖 ４０ １） １０ ４
摘 要 以龙 滩 水 电站 地 下 厂 房 主厂 房 工 程施 工 实 例 ， 用 动 态 监控 、 息 化 管 理 的 方 法 进行 开挖 、 护施 工 ， 采 信 支 根
强 风 化 ２６ ２７ ２１ ０７ ．７ ．２ ．１ ．３ １８ ２ ７ ８ ０６ ５ ． ．１ ５９
砂 岩
弱风 化 ２６ ２７ １３ ０５ ．８ ．２ ．８ ．
微 新 ２７ ２７ Ｏ ３ ０１ ．３ ．４ －５ ．７
ｌ８ ６
１３ ８
微
～
～
５． ５３
８ ． １ ６ ７． ６２ ０２ ２６ ．７ ． ３ ． ４３ ３３ －
新 ２７ ２７ Ｏ７ ０２ ．５ ．７ ．３ ．６
８ ．—１ ２ ３８ ４
６． ０２
～
ｏ ４ ．－ ５
０７ ．２
８５ ４ ．
砂 岩 与 泥板 岩 微 ～ ２７ ２７ Ｏ７ ０２ 新 ．４ ．６ ．３ ．５