膨胀围岩压力名词解释
《隧道工程施工》课后习题 (2)
基础知识与技能训练
一、名词解释
1.围岩：是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体（这里的岩体是土体和岩体的总称）。
2.围岩压力：衬砌结构承受的压力，即围岩压力。
3.松动压力：由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力称为松动压力。
4.膨胀压力：当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时，由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。
二、简答题
1.作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益；确定结构上的荷载；确定支护结构的类型和尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准的基础等。
2.可分为：充分稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定。
3．I-VI级。
4．当坑道开挖后，如果任意让其变形、松动和坍塌，最后将看到在坑道上方形成一个相对稳定的拱形洞穴，人们常称之为“天然拱”或“平衡拱”。
它上方的一部分岩体承受着上覆地层的全部重力，如同一个承载环一样，并将荷载重力向两侧传递下去，这就是所谓围岩的成拱作用。
5.一是工程地质因素，主要包括原始应力状态、岩石的力学性质、岩体的结构面等；另一是工程结构因素，包括施工方法、支护设置时间、支护本身的刚度、坑道形状和尺寸、埋置深度等。
6. 围岩压力的确定方法一般有：现场量测法、理论计算法、统计法。
三、实践题
(略)。
地下硐室围岩稳定分析
5.地下洞室围岩稳定性分析―――岩体力学作业之五一、名词释义1.围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。
地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。
2.围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。
作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力。
3.静水应力状态：在岩石力学中，地下深部岩体在自重作用下，岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态。
4.形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。
一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中。
5.松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。
一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。
6.冲击围岩压力：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压力作用下，围岩产生内破坏，发生突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的一种动力现象。
（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。
7.膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出，并在支护结构上形成形变压力的现象。
8.应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。
9.应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值，也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示。
10.侧压系数：岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。
11.围岩（弹性）抗力系数：当隧洞受到来自隧洞内部的压力P时，在内压力作用下，洞壁围岩必然向外产生一定的位移△α，则定义围岩的弹性抗力系数为K＝P／△α。
岩石力学要点 四
岩石力学要点四练习题一、名词解释：1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。
2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。
3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。
4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。
5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。
6、平面应力问题：某一方向应力为0。
（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1．平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。
2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。
3．长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。
4．扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象5．支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
1．平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。
2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。
3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。
4．剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。
5．滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。
1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。
2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。
3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。
5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。
6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。
二、填空题：1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。
岩石力学名词解释
1. RQD 岩石质量指标，评价岩石质量和稳定性好坏的指标之一，以cm及以上岩芯累计长度与钻孔总长度的比值（％）表示。
2. 安全系数 极限应力与许用应力之比。
3. 搬运作用 风化作用和剥蚀作用产生的各种产物，从原地被转移到另一地方的过程搬运作用。
4. 崩塌 是指块状岩体与岩坡分离向前翻落而下。
崩塌一般以边坡表面的破坏现象体现。
5. 边坡蠕动 边坡岩体在自重应力为主的坡体长期作用下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕动。
包括表层蠕动和深层蠕动两种。
6. 边坡松动 边坡形成初期，在坡面上形成一系列与坡面近于平行的陡倾斜张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临方向松开、移动，这种过程和现象称为松动。
7. 边坡松动带 把发育有松动裂隙的坡体部位称为边坡松动带。
8. 边坡稳定性系数 沿最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。
9. 变形模量 表述材料正应力与变形关系的物力量，用正应力与总应变（体应变）的比值表示。
10. 变质岩 在已有岩石的基础上，在适当的温度、压力条件下，经过变质混合作用而形成的岩石。
11. 变质作用 地球上已形成的岩石，在地下特定的环境中，由于受压力、温度或流体作用的影响，使岩石的物质成分、结构和构造发生一系列变化的作用称变质作用。
12. 剥蚀作用 指风及河流、地下水、海(湖)、冰川中的水体在运动状态下对地表或地下岩石产生的破坏，并将破坏形成的产物带走的作用过程，称为剥蚀作用。
13. 泊松比 表述材料横向应变与纵向应变关系的物力量，用横向应变与纵向应变的比值表示。
14. 残余应力 指没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。
15. 侧压系数 岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。
16. 测压系数 深埋岩体内部垂直应力与水平应力的比值。
17. 层理 层理是沉积岩的构造，指沉积岩在垂向上由于成分、结构或颜色变化形成的层状构造；18. 沉积岩 由风化剥蚀作用火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结或成岩作用而形成的岩石。
围岩压力的概念
围岩压力的概念围岩压力是指岩体所承受的来自外部力的作用，是岩体围压金质矿物形成时产生的一种力学性质。
围岩压力是岩石结构力学中的一个重要参数，影响到岩体的稳定性和变形特征。
本文将从围岩压力的定义、产生机制、影响因素以及测量方法等方面进行详细解析。
1. 围岩压力的定义围岩压力是指岩体内外压力差所产生的应力状态。
一般情况下，地质构造力学中，围岩压力是指地下岩体所承受的来自上方或周围岩层以及应力场的作用力。
围岩压力是岩体形成和变形过程中的重要因素，对地下工程的设计和施工有着重要影响。
2. 围岩压力的产生机制围岩压力的产生主要有以下几种机制：（1）地质应力：地下深处地质应力是围岩压力主要来源之一。
地壳构造运动和岩石自身的体积弹性变形产生的内应力都会对岩体产生压力。
（2）岩层重叠：多层岩层叠加时，上层岩体产生的重力会对下方岩体产生一定的压力，称为垂直围压力。
这种压力是由于岩层自身的重力而产生的，不受外界因素影响。
（3）水压力：水压力也是围岩压力的重要组成部分，当地下水位变化或存在大体积水压时，水压力会对围岩产生较大的压力。
3. 围岩压力的影响因素围岩压力的大小受多种因素的综合影响，主要包括以下几个方面：（1）岩石性质：岩石的物理力学性质决定了它的抗压强度和变形特性，从而影响围岩压力的大小。
不同类型的岩石具有不同的物理力学性质，导致围岩压力的差异。
（2）地应力：地下深处的地应力是围岩压力的重要来源之一，地应力的大小和方向会影响围岩压力的分布和大小。
（3）岩层厚度：岩层厚度的变化会导致岩体内外压力差的变化，从而影响围岩压力的大小。
岩层厚度的增加会使围岩压力增大。
（4）颗粒级配：岩石的颗粒级配也会对围岩压力产生影响。
颗粒级配的变化会引起围岩内部的水平位移和重力变化，从而影响围岩压力。
4. 围岩压力的测量方法围岩压力的测量方法主要有以下几种：（1）支撑式测压仪：利用支撑物承受外力作用，通过测量支撑物的变形来推测围岩压力的大小。
第五节 围岩压力(地压)
软岩巷道严 重底鼓现象
软岩巷道围岩的膨胀现象
区为环状分布， 区为环状分布， 滑移线是对数 螺线。 螺线。
λ = 1时塑性
开挖后→ σ σ r ↓， θ ↑ →形成塑 性区→在 与主应力 方向形成
45
o
−
ϕ
2
的共轭对称 两组滑移 面。
三、围岩压力分类
四、影响围岩压力的因素
地质方面 工程方面
地质方面的因素（自然属性） 1、地质方面的因素（自然属性） （1）完整性或破碎程度。 （2）结构面的产状、分布密度、力学性质、充 填物性质及其充填状态。 （3）地下的活动状况。 （4）岩体的性质和强度。
2、工程方面的因素 （1）洞室的形状和尺寸
三心拱 半圆拱 切圆拱
塌垮 失稳
二、水平洞室围岩的主要破坏形式 1、围岩整体稳定，可能有局部掉落。 （爆破震动、局部裂隙切割） 2、脆性断裂破坏 拉裂破坏，一般在洞顶。 3、松散、冒顶、片帮→自然拱 4、围岩膨胀底鼓 5、形成塑性滑移面
自然冒落拱
水平或 缓倾斜 坚硬岩 层
巷道开 挖轮廓 线
急倾斜 坚硬岩 层
高边墙 塌落取 决于节 理分布
（2）支护结构的形式和刚度 支护作用：阻止围岩变形，维护围岩稳定 刚性 外部支护 支护 内承支护 柔性
（3）洞室的位置、尺度和覆盖层厚度。 （4）施工中的技术措施。 例如，控制爆破（光、预裂） 开挖顺序 （5）洞室的轴线走向
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围岩压力（地压） 第五节 围岩压力（地压）
一、围岩压力的基本概念 • 狭义围岩压力：围岩作用于支护上的压力。 （围岩和支护被看成独立的两个体系） • 广义围岩压力：支护与围岩是一个共同体，二 次应力的全部作用力视为围岩压力。 τ • （1）稳定状态： < [τ ] 塑性 破坏 • （2）不稳定状态：≥ [τ ] τ
岩石地下工程之四-围岩压力计算
•洞侧壁稳定：洞顶围岩压力为L0M以下岩体的重量
p1g b b(hy)d xg b b(hx f2b )d x4 3 g f2b
洞室、侧壁不稳定： 洞 的 半 跨 将 由 b 扩 大 至 b1 ， 侧壁岩体将沿LE和MF滑动， 滑面与垂直洞壁的夹角为 α＝45°－φm/2 。
b1
b
lt
一种特殊的形变围岩压力
❖ 膨胀围岩压力：膨胀 围岩由于矿物吸水膨 胀产生的对支衬结构 的挤压力。
形成的基本条件： ❖ 一是岩体中要有膨胀
性粘土矿物(如蒙脱石 等)； ❖ 二是要有地下水的作 用。
2、松动围岩压力
❖ 松动围岩压力是由于围岩拉裂塌落、块体滑移及重 力坍塌等破坏引起的压力，这是一种有限范围内脱 落岩体重力施加于支护衬砌上的压力。
(2)太沙基理论
❖ 假定跨度为2b的矩形洞 室，开挖在深度为H的 岩体中。开挖以后侧壁 稳定，顶拱不稳定，沿 面AA′和BB′发生滑移。
❖ 滑移面的剪切强度τ为：
htg mCm
❖ 岩体的天然应力状态为：
Vg, zhgz
❖ 取厚度为dz的薄层分析 ❖ 薄层的自重dG＝2bρgdz， ❖ 极限平衡条件
当R1愈大时，维持极限平衡所 需的pi愈小。因此，在围岩不 至失稳的情况下，适当扩大塑
性区，可以减小围岩压力。
2 sin m
pi
பைடு நூலகம்
0 (1 sinm )
R0 R1
1sin m
2 sin m
Cmctgm
1
(1
sin
m
)
R0 R1
1sin m
❖ 不仅处于弹性变形阶段的围岩有自承能力，处 于塑性变形阶段的围岩也具有自承能力。
围岩压力
1、围岩压力的概念
2、围岩压力的确定
围岩压力的概念
1、围岩压力
隧道开挖后，因围岩变形或松散等原因， 作用于洞室周边岩体或支护结构上的压力。 从狭义上来理解，围岩压力是指围岩作用在 支护结构上的压力。在工程中一般研究狭义 的围岩压力。
围岩压力的概念
1、围岩压力的分类（按作用力发生形态） ⑴ 松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩体 以重力形式直接作用在支护结构的压力。 ⑵ 形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的 支护的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程 中，围岩对支护结构施加的接触压力。 ⑶ 膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引 起的压力。 ⑷ 冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性 能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，
围岩压力的概念
⑷ 冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性 能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除， 能量突然释放所产生的压力。 冲击压力是岩体能量的积累与释放问题，所以 它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩体， 在高地应力作用下，易于积累大量的弹性变形能， 一旦遇到适宜条件，就会突然猛烈的大量释放。
围岩压力的概念
隧道的形状和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大， 则自然拱越高，围岩松散压力也越大； 隧道的埋深：实践证明，只有当隧道埋深超过某 一临界值时，才有可能形成自然拱。习惯上称这 种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。由于浅埋 隧道不能形成自然拱，所以，它的围岩压力的大 小与埋置深度直接相关。 施工因素：如爆破所产生的震动，常常是引起塌 方的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分 部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大 自然拱范围。
围岩压力的概念
⑴ 松散压力：常通过下列三种情况发生：
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膨胀围岩压力名词解释
膨胀围岩压力是指在岩体中存在膨胀性岩石或含有膨胀性物质的情况下，由于
膨胀作用产生的岩石内部应力。
膨胀围岩压力是岩体工程中一个重要的概念，特别是在地下建筑、隧道和矿山
开采等领域。
膨胀性岩石在受到水分浸泡或温度变化等外力作用时，会发生体积扩大的现象，进而产生内部应力。
这些应力对于岩石的力学性质和岩体的稳定性具有重要影响。
膨胀围岩压力的大小取决于多种因素，包括膨胀性岩石的类型、含水量、温度
变化等。
在实际工程中，需要对膨胀围岩压力进行准确的测量和分析，以评估岩体的稳定性和确定合适的支护措施。
为了应对膨胀围岩压力带来的工程问题，工程师们采取了一系列的对策。
例如，在地下工程中，可以通过合适的支护结构和加固措施来控制围岩膨胀压力的影响。
此外，岩石的预处理和合理的施工方法也可以减少膨胀围岩压力对工程造成的影响。
综上所述，了解膨胀围岩压力的概念及其对岩体工程的影响是非常重要的。
通
过准确的测量和分析，我们可以采取合适的措施来应对这一问题，确保工程的安全和可靠性。