地下洞室
大型地下洞室群施工系统仿真钟登华1，张伟波1，郑家祥2(1.天津大学水利水电工程系；2.国家电力公司成都勘测设计研究院)摘要：大型地下洞室群施工过程十分复杂，很难用传统的方法求得合理的施工组织安排。
本文首次提出了集循环网络计算机模拟技术、可视化面向资源建模技术、网络计划分析与优化技术及动态演示技术于一体的地下洞室群施工系统分析理论方法，并将地下洞室群施工系统仿真划分为4个有机组成部分来进行，即：单项洞室施工计算机模拟计算分析；地下洞室群施工进度分析；地下洞室群施工系统模拟计算分析以及地下洞室群施工动态演示。
开发了地下洞室群施工系统分析计算机软件(XLD)，并成功地应用于溪洛渡地下洞室群施工组织设计中。
关键词：大型地下洞室群；施工；系统仿真；可视化建模；动态演示收稿日期：2000-08-09基金项目：国家“九·五”重点科技攻关项目(96-221-05-03-02(02))；高等学校骨干教师资助计划项目。
作者简介：钟登华(1963-)，男，江西赣州人，天津大学研究生院副院长，教授(博导)，研究方向：水利水电工程系统仿真。
水利水电工程地下洞室群施工是一个极其复杂的过程，许多因素将影响其施工进程。
各单项洞室的施工条件复杂、工序繁多。
在施工过程中，各工序配合与相互干扰错综复杂。
在安排各个洞室施工先后顺序及隧洞施工程序时，需要顾及对工程的总工期、施工强度以及交通运输等问题的影响。
基于上述问题，进行地下洞室群施工系统仿真研究，首先，要寻求合理的机械设备配备方案，单项洞室和洞室群的机械设备配备数量直接影响其施工进度和工程造价。
其次，要合理安排洞室群施工的先后顺序，得到经济可行的施工进度。
最后，在给定施工进度和机械设备配套情况下，进行施工高峰期交通运输分析，论证各支洞系统能否满足交通运输要求。
大型地下洞室群施工系统仿真研究综合运用循环网络计算机模拟技术、可视化面向资源建模技术、网络计划分析与优化技术和动态演示技术，并根据系统分析的理论与方法将整个研究工作划分为以下4个部分。
(1)首先以各个单洞与三大洞室的分别施工为研究对象，寻求各单项洞室经济合理的机械设备配套组合以及合理的施工工期。
这一步采用循环网络计算机模拟技术和可视化面向资源建模技术建立单洞施工循环网络模型，并通过分析计算，获得各单项洞室的施工工期、费用以及机械设备配套等数据。
（2）在通过单项洞室施工模拟分析得到各单项洞室施工工期的基础上，采用网络计划与优化技术，编制整个地下洞室群施工系统的网络进度计划，建立地下厂房系统施工网络模型，通过施工强度优化，合理地安排洞室群施工进度。
（3）在既定的施工进度基础上，从中找出若干个施工强度较大的典型时段，建立多工作面同时施工循环网络模型，并进行地下洞室群多工作面同时施工的模拟计算分析，对既定的施工进度给予论证，获然通拥塞情况、行车密度等重要参数。
(4)采用动态演示技术研制开发出地下洞室群施工过程的二维和三维动态演示系统，把复杂的地下洞室群施工过程用运动着的画面形象地描绘出来，为直观充分地掌握了解地下洞室群施工过程提供有力的分析工具。
配合溪洛渡地下洞室群施工组织设计工作，应用本文所提出的理论方法以及所研制发的系统软件（XLD），对溪洛渡地下厂房系统施工问题进行了全面系统的研究与分析计算，为施工组织设计提供了一系列成果和施工方案。
通过定量计算与分析，进行多方案的比较和优化，得出了满意方案。
1 溪洛渡地下厂房系统工程特征及施工通道溪洛渡工程地下厂房系统由进水口、引水洞、主厂房、副厂房、母线洞、主变室、电缆出线井、通风洞、尾水管及连图1 溪洛渡地下洞室群施工通道布置示意接洞、尾水调压室、尾水隧洞、厂房防渗设施及地面开关站等组成。
各洞室均位于新鲜完整的岩体中，水平埋深350m以上，竖向埋深450m左右。
左岸引水发电系统共计：石方明挖503.4万m3，石方洞挖403.88万m3，混凝土145.77万m3；右岸引水发电系统共计：石方明挖299.27万m3，石方洞挖398.55万m3，混凝土148.80万m3（均不含附加量）[1]溪洛渡地下厂房系统三大洞室上、下游端均布置有施工通道。
施工通道布置情况示意见图1。
2 循环网络模拟技术与可视化面向资源建模技术2.1 循环网络模拟技术循环施工过程采用传统的主导机械生产率方法来确定其它设备和劳动力的需求量，很难达到优化的目的；采用一般网络模型则极其繁杂，并且难以反映施工过程中某些随机时间因素及其影响。
循环网络模拟技术（详见文献[2])正是适用于循环施工过程的分析与资源优化。
通过模型的模拟计算可以计算出不同资源水平和施工组织情况下，循环施工过程的工期和费用；通过灵敏度分析可以得到合理的机械设备配备数量和理想可行的工期成本施工方案。
循环网络系统的模拟属于离散系统模拟，使用“模拟钟”来体现“模拟时间”的运行轨迹。
模拟钟不断地向前运行，不断地检查所研究的系统，并确定系统资源的流向和活动的发生与否。
2.1.1 模拟钟这里采用的模拟方法是“最小时钟扫描法”。
模拟过程中需配备两个“时间表”，即事件表和顺序表。
当一个过程开始时记入事件表内，当工作结束时记入顺序表内。
最后一个记在顺序表中的过程表示最后结束的工作过程；顺序表记载的时间表示当前模拟时刻。
开始令初始的模拟时刻为0，检查有无可以开始的活动，当实施该活动所必需的全部系统资源均已具备投入条件时，该活动即可开始。
然后根据此活动所需历时计算其结束时间为：结束时间＝现在时间十历时，并将此活动号及其结束时间记入事件表中。
当不具备系统资源投入的条件而无新的活动开始时，将事件中最早结束的活动号及其结束时间记入顺序表中，并将它从事件表中除去，模拟钟即指到刚记入顺序表的时间，活动结束后系统资源即被释放。
2.1.2 统计钟为了求得施工系统机械设备的使用率，需对其闲置时间进行统计，需要设置与各机械设备相应的统计钟。
当活动结束且某机械设备从活动中退出时，其相应的统计钟就打开；当该机械设备进入活动中时，相应的统计钟就关闭。
统计钟的开、关之间的时间即为该机械设备的闲置时间（闲置时间＝关闭时刻-打开时刻）。
开始时，要打开全部的统计钟，模拟结束时要关闭全部的统计钟，以便计算出图2 可视化面向资源建模的系统结构各机械设备在第一次投入工作以及最后一次退出使用之后的闲置时间。
2.2 可视化面向资源建模技术可视化面向资源建模是施工系统建模的一种新方法(详见文献[3])，它从资源的角度重新认识了施工系统，将施工系统描述为一组面向资源的进程[4]。
每一资源进程与单元模型相对应，这些单元模型的集合构成了模型库。
建模系统所需的基本参数，包括资源分配、时间参数、现场状况等，则由仿真数据库获得。
通过定义能够全面反映单元模型间关系的联接结构，联接模型库的各资源进程单元模型就可以构造出面向资源的模拟模型。
图2是可视化面向资源建模的系统结构图。
资源进程单元模型以及能够全面反映进程间关系的联接结构的定义与设计是开发可视化面向资源建模系统的关键。
可视化条件下面向资源的建模过程，保证一定建模灵活性的同时简化了建模过程。
3 溪洛渡地下洞室群施工模拟计算分析3.1 地下洞室群单项洞室施工模拟计算分析单项洞室分成两类，即隧洞和三大洞室。
各单项洞室开挖均采用钻爆法，钻爆法施工是一个由钻孔、爆破、通风散烟、安全检查、出碴和支护等几大工序组合而成的循环过程。
在建立单项洞室施工循环网络模型时，首先应研究各个洞室以及各项洞室的每一层的施工过程，把整个过程离散成若干组成的施工活动（工序），确定完成各活动所需的资源及其数目，而后根据循环网络模拟技术和可视化面向资源建模技术，在计算机辅助可视化条件下，选取施工项目所需资源进程单元模型，并确定其间联接关系，以及从仿真数据库中读取与各资源进程单元模型相关的机械设备、劳动力、材料、活动持续时间、时间分布类型以及项目状况等。
这样便建立了单项洞室施工过程的循环网络模型。
通过对单项洞室施工过程的循环网络模型进行计算机模拟分析，改变循环进尺和机械设备(如钻机、装载机、自卸汽车等）的数量和型号，可以得到不同组合情况下的施工工期、施工费用等参数。
对于各种不同组合情况下所得到的参数进行灵敏度分析，可得到优选方案。
表1仅列出了优化后的主厂房左岸上游工作面模拟计算成果。
表1 主厂房左岸上游工作面模拟计算成果主厂房分层上1上2中1中2中3下1下2下3下4分段长度/m 209209209209151151151113113钻机数量/台2/H178/H178 21/ROC1/ROC1/ROC1/ROC1/ROC1/ROC 1/ROC 循环进尺/m 2.4 1.8 4.5 4.5 3.0 3.2 5.0 5.0 3.8装载机/(台/型号)2/4m32/4m32/4m32/4m32/4m32/4m32/4m32/4m32/4m3自卸汽车(辆/型号)10/32t10/32t10/32t12/32t12/32t12/32t12/32t12/32t12/32t 循环时间/h22.723.431.530.731.331.331.731.531.2工期/天120.0113.161.860.166.562.641.030.239.0工期/月 4.8 4.5 2.5 2.4 2.7 2.5 1.6 1.2 1.63.2 地下厂房系统施工进度分析基于单项洞室施工模拟计算所得的各单项洞室施工所需历时和开挖方量，根据各洞室施工的衔接关系及相互制约条件编制了网络施工进度模型。
模型共有56个节点，74道工序。
经计算，左岸地下厂房系统施工关键路线依次为厂房上支洞洞挖，主厂房上1挖、顶拱支护、主厂房上2挖、主厂房中1挖、吊车梁混凝土、主厂房中2挖、主厂房中3挖、主厂房下1挖，主厂房下2挖，主厂房下3挖，主厂房下4挖，一期浇筑、埋件安装及二期浇筑、机组安装发电。
厂房上支洞施工开始于第二年7月，第十年1月第一批机组发电，总工期为90个月(7年6个月）。
洞室群施工的特点之一是受施工交通线，及通风散烟限制较大。
因此，优化的重点在于资源均衡问题。
通过均衡施工强度，可部分解决施工交通线拥挤问题，同时可减小由于机械设备及劳动力数量的变化而增加的费用。
在初始计算成果中，开挖强度很不均衡。
非关键线路上时差很多，有必要进行工期不变的开挖强度均衡优化。
通过软件优化后，得到开挖强度柱状图、施工进度横道图。
单洞最大开挖强度为1.325万m3／月，多工作面最大开挖强度总和为8.95万m3／月，从施工程序安排和施工进度、开挖强度来说都是合理的。
但是，在施工高峰期，施工通道能否满足交通运输要求，还需在后面进一步论证。
3.3 地下洞室群施工模拟计算分析通过地下厂房系统施工的网络进度分析及网络资源均衡优化后，可得到多工作面同时施工的信息。
地下洞室埋深计算方法
地下洞室埋深计算方法地下洞室埋深是指洞室顶部或洞口与地面之间的垂直距离，是地下工程中一个重要的参数。
在工程设计和施工过程中，正确计算地下洞室埋深是确保工程安全和稳定的关键。
一、计算方法地下洞室埋深的计算方法主要有以下几种：1. 经验法：根据类似工程经验，按照已有的成熟工程数据进行估算。
这种方法适用于常见的洞室类型和地质条件，但对于复杂和特殊的情况不适用。
2. 公式法：根据地质和工程力学理论，通过建立数学模型，推导出计算地下洞室埋深的公式。
这种方法适用于洞室形状规则、地质条件相对简单的情况。
3. 数值模拟法：利用计算机软件进行数值模拟，通过对洞室周围地层应力和变形的分析，得出洞室埋深。
这种方法适用于复杂地质条件和非线性力学问题。
二、经验法经验法是一种简便快速的计算方法，但适用范围较窄。
根据常见洞室类型和地质条件的经验数据，可以得出一些经验公式，用于估算地下洞室埋深。
以地铁隧道为例，一般认为地下洞室埋深与地面道路的宽度成正比。
根据经验公式，地下洞室埋深（H）可以计算为地面道路宽度（W）的某个倍数，即H = K × W。
其中，K为经验系数，不同地区和地质条件下的K值不同。
对于常见的隧道工程，经验法适用性较好，可以提供初步的设计参考。
三、公式法公式法是一种基于理论推导的计算方法，适用于洞室形状规则、地质条件相对简单的情况。
根据地质和工程力学理论，建立数学模型，得出计算地下洞室埋深的公式。
以圆形洞室为例，根据弹性力学理论，可以得到洞室埋深（H）与地表荷载（q）、地下水位（h）、岩土重度（γ）、岩土内摩擦角（φ）等参数的关系。
公式如下：H = (q × R) / (γ × sin(φ))其中，R为洞室半径。
公式法需要根据具体的工程情况和地质参数进行推导和修正，确保计算结果的准确性和可靠性。
四、数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机模拟的计算方法，适用于复杂地质条件和非线性力学问题。
地下洞室简介
11.1 地下洞室类型
（1）地下交通通道：隧道、地铁、人行地道 等
（2）城市基础设施和共同沟：市政工程中常用
（3）地下仓储设施：地下油罐、冷库、粮仓等
（4）地下工厂或车间：地下水电站、精加工车间 等
（5）地下民用设施：地下商场、旅馆等
（6）地下采掘空间：采矿洞穴等
（7）地下军事工程：地下军事指挥所、地下掩 体、弹药库等
（7）其它 如：长度等
11.3 地下洞室主要施工方法
按施工操作方法分类：
❖ 矿山法（钻孔爆破法）——常用于山岭隧道 （围岩工程性质较好时），常规方法
❖ TBM法（隧道掘进机、隧道全断面开挖机）— —山岭隧道、软土隧道均可采用，适应面较 为广泛
❖ 盾构法——可用于城市地铁、其它地下通道 （软土、砂卵石地层、软岩地层等均适用）
?矿山法钻孔爆破法常用于山岭隧道围岩工程性质较好时常规方法?tbm法隧道掘进机隧道全断面开挖机法隧道掘进机隧道全断面开挖机山岭隧道软土隧道均可采用适应面较为广泛?盾构法可用于城市地铁其它地下通道软土砂卵石地层软岩地层等均适用盾构法结构型式上上上海双圆隧道道上海双圆隧盾构的基本构造
第十一讲 地下洞室简介
❖ （5）洞周岩土体受到地震、爆炸等振动作用， 而产生抗剪强度降低，导致洞周岩土体变形 或破坏，进而对支护结构产生重要影响甚至 破坏；
❖ （6）地下冷库设计或施工不当，导致洞周岩 土体冻胀，使支护结构产生变形或破坏。
本讲小结
❖ 功能类型 ❖ 结构组成 ❖ 重要参数 ❖ 主要施工操作方法 ❖ 稳定性主要影响因素
11.4地下洞室稳定性的主要影响因素
1）地质因素 ❖ （1）岩体结构特征 5大结构。围岩的不同分类。 ❖ （2）岩体强度 由岩石（块）饱和单轴抗压强度、完整性 系数二者乘积决定。
地下洞室开挖施工技术要求
**电站工程地下洞室开挖施工技术要求1、适用范围本施工技术要求适用于**电站引水隧洞、调压井、压力管道斜井及上、下平段及调压井永久交通洞等地下洞室的开挖施工。
2、引用标准（1）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999；（2）《水工隧洞设计规范》SL279-2002；（3）《爆破安全规程》GB6722-86；（4）《锚杆喷射砼支护技术规范》GB50086-2001；（5）《水电水利工程锚喷支护施工规范》DL/T 5181-2003；（6）《水利水电工程施工测量规范》SL52-93；（7）《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准（一）》（试行）SDJ249-88。
3、主要技术要求3.1 各地下洞室的断面参数表3.1各地下洞室的断面参数3.2贯通测量的容允误差1、施工单位应负责地下洞室贯通测量的技术设计和贯通测量。
2、贯通测量容允误差应满足表3-2的规定。
表3-2 贯通测量容允误差极限误差值注：（1）相向开挖长度包括支洞长度在内；（2）如果通过曲线隧洞贯通时，纵向误差应提高到横向误差要求执行。
（3）计算贯通误差时，可取表3-1中极限误差的一半作为面上的容许中误差，应按《DL/T5099-1999表5.0.2-2贯通中误差分配值的原则进行分配。
（4）对于上下两端相向开挖的竖井，其极限贯通误差不应大于±200 mm。
3.3 洞室开挖不应欠挖，应尽量减少超挖。
平均径向超挖值，平洞不大于20cm，斜井、竖井不大于25cm。
因地质原因产生的额外超挖值，由监理工程师会同设计单位根据地质条件与施工单位商定。
3.4 不同断面或衬砌型式之间应设置过渡段，有压隧洞过渡段的园锥角宜采用6°～15°，过渡段长度不应小于1.5倍洞径（或洞宽），并应满足设计要求。
隧洞开挖过程中应尽量满足上述要求，减少衬砌工作量。
3.5 隧洞（含施工支洞）进出口位置较低时，应按相应防洪标准（5年或10年重现期全年洪水）设置挡水建筑物，其型式应根据地形条件、工程规模等因素选择。
简述地坑环境的内容
简述地坑环境的内容地坑环境是指在地下开挖过程中形成的一种特殊的地质环境，也称为地下洞室。
它是由于人类活动或自然原因导致的地下空间的形成，如矿山、隧道、地铁等。
这些空间在开挖过程中会受到不同程度的变形和破坏，从而形成了一系列特殊的地质现象和环境。
一、地坑环境的特征1. 地下空间：地坑环境是指在地下开挖过程中形成的一种特殊的地质环境，其主要特征是具有大量的地下空间。
2. 地质变形：由于开挖过程中会对岩土体造成不同程度的破坏和变形，因此在地坑环境中常常出现各种复杂多样的岩土体变形现象。
3. 地质灾害：由于岩土体破坏和变形导致了许多与之相关联的灾害问题，如塌陷、滑坡、崩塌等。
4. 人工干预：在开挖过程中需要进行大量人工干预，如支护、加固等措施。
二、地坑环境的分类1. 矿山环境：矿山环境是指在采矿活动中形成的地下空间，主要包括露天矿、井下矿和深部矿。
2. 隧道环境：隧道环境是指在隧道施工中形成的地下空间，主要包括公路隧道、铁路隧道、水利隧洞等。
3. 地铁环境：地铁环境是指在地铁建设中形成的地下空间，其特点是规模大、施工周期长。
三、地坑环境的影响1. 地质灾害：由于岩土体变形和破坏导致了许多与之相关联的灾害问题，如塌陷、滑坡、崩塌等。
2. 环境污染：开挖过程中会产生大量噪音、尘土和废水，对周围环境造成一定程度的污染。
3. 人身安全：由于开挖过程中需要进行大量人工干预，因此对施工人员的安全提出了更高的要求。
4. 建筑物损坏：地坑环境对周围建筑物产生了不同程度的影响，如地基沉降、裂缝等。
四、地坑环境的治理与管理1. 人员管理：对施工人员进行培训和安全教育，提高他们的安全意识和技能水平。
2. 环境保护：加强对噪音、尘土和废水等污染物的控制和治理，减少对周围环境的影响。
3. 工程监测：采用先进的监测技术对地坑环境进行实时监测，及时发现并处理问题。
4. 支护加固：采用适当的支护加固措施，保证工程施工安全和周围建筑物不受影响。
地下洞室施工安全专项措施
地下洞室施工安全专项措施1. 前言地下洞室是指人工挖掘或钻掘的地下空间，包括地铁、地下隧道、地下室等。
在地下洞室施工中，由于空间狭小，通风不良、瓦斯等危险气体易积聚，隧道运用压力、液态钻井等技术与设备，存在着极大的危险，为此，必须采取相应的安全措施，以保障工人的生命安全和经济效益。
2. 施工安全专项措施2.1 安全标准地下洞室施工属于高危行业，必须按照相关的安全标准进行施工。
对施工人员实行准入制度和定期体检，对必须参加安全培训合格并持证上岗，保证工人具有必要的安全意识和操作技能。
2.2 建设安全防护系统在地下洞室施工中，必须建立完善的防护系统，包括安全栏杆、护网、警示标志等，以保障工人和设备的安全。
同时，地下洞室施工的现场应做好防汛、防震、防雷等工作，避免发生安全事故。
2.3 强化现场管理在地下洞室施工中，必须严格执行相关的规章制度，制定详细的工作方案，加强对施工现场的管理。
对施工工程进行分组，分时段进行作业，防止交叉作业和重复施工，避免人员和设备拥挤，减少事故的发生概率。
同时，做好现场环境卫生、设备养护，保证施工顺利进行。
2.4 施工场地的通风系统地下洞室施工现场的通风系统对工人和设备的安全至关重要。
通过建造通风设备和通风管道，保证施工现场内部空气的清新、流通和卫生，降低空气污染和集尘，维持良好的工作环境。
2.5 严格施工管理地下洞室施工中应按照规定进行岗位分工，合理配置人员，保证宿营、用餐、生活和医疗设施的正常运行，确保施工现场的安全和健康。
同时要及时处理交通事故、设备事故等突发事件，保证施工现场的稳定和顺利进行。
3. 结束语地下洞室施工安全措施的实施，关系到工人和设备的生命安全和工程的经济效益。
因此，在地下洞室施工过程中，必须采取有效的专项安全措施，合理规划、科学施工、精心管理，在保障安全的前提下，防止不良情况的发生，还可提高地下洞室施工的效率和质量。
地下洞室工程施工工期计算
地下洞室工程施工工期计算前言地下洞室工程是一种重要的地下结构工程，其施工过程复杂、周期较长、风险较大。
因此，正确合理地计算和确定地下洞室工程的施工工期对于项目的顺利进行和安全保障至关重要。
本文将从地下洞室工程的特点入手，详细介绍地下洞室工程施工工期计算的方法和步骤。
一、地下洞室工程的特点地下洞室工程是一种具有一定规模和深度的地下结构工程，一般用于地下交通、地下生活设施等领域。
其特点主要包括以下几点：1. 地下深度较大：地下洞室工程一般都建设在地下数十米以上，有的甚至达到数百米的深度。
这就要求施工过程中需采用深基坑支护、围岩处理等工艺措施，确保施工过程中的安全。
2. 施工环境复杂：地下洞室工程施工环境通常较为封闭、潮湿，存在着地下水、地下气体等问题。
因此，在施工过程中需要考虑洞室内部的通风、抗水等工艺措施，确保施工环境的安全。
3. 施工工艺繁多：地下洞室工程施工过程中需要采用多种施工工艺，如爆破拆除、土方开挖、支护加固等。
这就要求施工单位拥有一定的技术实力和施工经验，确保施工过程能够顺利进行。
4. 施工周期长：由于地下洞室工程的复杂性，其施工周期通常较长。
在确定施工工期时，需要考虑洞室规模、开挖深度、地质条件等因素，并制定合理的进度计划，确保工程进度的顺利进行。
二、地下洞室工程施工工期计算的方法和步骤地下洞室工程的施工工期计算是一个较为复杂的过程，需要综合考虑工程的建设条件、技术要求、资源配置等因素。
一般来说，地下洞室工程的施工工期计算方法主要包括以下几种：1. 经验法：根据以往类似工程的实际施工情况和经验数据，结合当前工程的具体要求，确定一个相对可靠的施工工期。
这种方法适用于规模较小、工艺简单的地下洞室工程。
2. 模拟法：通过建立地下洞室工程的施工流程模型，模拟施工作业的顺序、工艺和时间，并计算出整个工程的施工工期。
这种方法适用于规模较大、工艺繁复的地下洞室工程。
3. 指导性法：根据地下洞室工程的施工条件、技术要求、资源配置等因素，制定合理的施工工期指导性计划。
8.3 地下洞室
(三)评价内容 详细勘察阶段地下洞室岩土工程勘察报告，除按本规范第14章的
4.按洞室轴线与水平面的关系可分为： 水平洞室
地下洞室
竖井
倾斜洞室
5.按围岩介质类型可分为： 土洞
地下洞室
岩洞 另外，还有人工洞室与天然洞室之分。
三、地下洞室主要的岩土工程问题
围岩应力
地下洞室主要的 岩土工程问题
围岩压力 围岩变形与破坏 围岩抗力
各种类型的地下洞室，所产生的岩土工程问题不尽相同，对 地质条件的要求也不同，因而所采用的研究方法和研究内容也 不尽相同。
一、围岩分级的目的
①作为选择施工方法的依据； ②进行科学管理及正确评价经济效益； ③确定结构上的荷载(松散荷载)； ④给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
二、围岩分类方法 目前国内外已提出的围岩方法有数十种之多，在定性的，也
有定量的；有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类；分 类原则和考虑因素也不尽相同。
在各种分类中，考虑较多的因素有以下几种：岩体完整性、 成层条件、岩块强度、结构面发育情况及地下水等。
8.3.3 地下洞室围岩稳定性评价
围岩稳定性评价是地下洞室岩土工程研究的核心。
定性评价
稳定性评价
定量评价
工程地质条件综 合分析
围岩强度与相应 的围岩应力之比
8.3.4 地下洞室的勘察要点
一、可行性研究勘察
7地下洞室解析
13
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15
16
全球地下目前已建成使用的主要地下交通设施：打 浦路隧道，延安路隧道，延安路隧道复线， 外滩隧道，外环隧道，翔殷路隧道，大连 路隧道，复兴路隧道；地铁1号线、地铁2 号线一期工程；16条人行过街道（含6条下 穿铁路的人行过街道）与7条车行下立交； 227座地下车库。
②岩体按完整性系数划分
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(3)地下水活动的影响 地下水活动对洞周岩土体的影响有： ①增加洞周支护结构上的压力； ②使洞周岩土体强度降低，造成洞周岩土体 变形或失稳破坏， ③长期作用可加速洞周岩石风化、溶蚀可溶 性岩石，土体中的动水压力可造成施工中 的洞室产生大规模塌方； ④已成地下洞室内可能产生渗漏泉涌，影响 地下洞室的正常使用。
7.2.1地质因素 包括：岩体结构特征、岩体强度和地下水活动3项 基本因素。 （1）岩体结构特征 岩体的结构特征是围岩分级的一项主要因素，可 分为： 整体状结构； 块状结构； 层状结构； 碎裂结构； 散体结构
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（2）岩体强度 岩体强度通常可用岩块饱和单轴抗压强度乘以因考 虑节理裂隙存在的岩体完整性系数KV来表示。 ①岩石按饱和单轴抗压强度划分
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美国
• 波士顿，拆除美国乃至世界最拥挤的城市 交通干道，6车道中央大道高架。在现有 中央大道下修建8至10车道地下高速路， 地面用以绿化；修建一条通向机场的4车 道隧道，穿越波士顿港。
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美国
• 波士顿，拆除美国乃至世界最拥挤的城市 交通干道，6车道中央大道高架。在现有 中央大道下修建8至10车道地下高速路， 地面用以绿化；修建一条通向机场的4车 道隧道，穿越波士顿港。
• 盾构施工是近年来在国内兴起挖掘隧道 的先进方法，它是根据不同的地质条件， 采用相适应的构造复杂的盾构机，通过 计算机精确控制，在地下向前掘进，同 时尾部拼装上可以承受巨大压力的相互 咬合的管片而形成圆形隧道。盾构机通 过之处，其后面就会形成一条高质量的 隧道。
地下洞室监测方案
地下洞室监测方案1. 简介地下洞室的监测是确保洞室运行安全和稳定的重要措施之一。
本文档旨在提出一种地下洞室监测方案，以确保对洞室环境、结构和设备状态的实时监测和数据分析，从而及时发现问题并采取相应的措施。
2. 监测目标地下洞室监测的目标包括以下几个方面：1.环境监测：包括洞室温度、湿度、气体含量等监测。
2.结构安全监测：包括洞室墙体、顶板、地面等结构元素的变形、裂缝及稳定性的监测。
3.设备状态监测：包括洞室通风、排水、照明等设备的运行状态监测。
3. 监测方法3.1 环境监测为了实时了解洞室内的环境情况，可以使用以下传感器进行监测：•温度传感器：安装在洞室内不同位置，实时监测洞室内的温度变化。
•湿度传感器：通过安装在洞室内的湿度传感器，实时监测洞室内的湿度变化。
•气体传感器：可以使用可燃气体传感器和有毒气体传感器等，确保洞室内不会出现可燃气体或有毒气体泄露的情况。
这些传感器可以通过有线或无线方式与监测中心连接，传输数据并进行实时分析。
3.2 结构安全监测为了及时了解洞室结构的安全状态，可以采用以下监测方法：•墙体和顶板监测：安装位移传感器来监测洞室墙体和顶板的变形情况。
传感器可安装在洞室内部或外部，通过测量洞室结构的位移来判断其稳定性。
•地面监测：地下洞室的地面稳定性也需要监测。
可以使用地面沉降传感器来测量地面沉降量的变化，以及地下水位传感器来监测地下水位的波动情况。
这些传感器数据可以通过监测中心进行实时监测和分析，以便及时采取相应的措施来维护洞室的结构安全。
3.3 设备状态监测为了确保洞室设备的正常运行，可以采用以下监测方法：•通风监测：安装温湿度传感器来监测洞室内部的通风情况，以确保洞室内的空气质量达到要求。
•排水监测：通过安装液位传感器来监测洞室内的排水情况以及水位的变化。
•照明监测：可以使用光感传感器来监测洞室内的照明情况，确保洞室内的照明设备正常工作。
这些传感器的数据可以实时传输到监测中心进行监测和分析，以便及时维护和修理设备，确保洞室的正常运行。
石油化工地下洞室
石油化工地下洞室本文旨在介绍石油化工地下洞室的重要性和背景信息。
石油化工行业是现代工业发展中的重要支柱之一。
在石油化工生产过程中，大量的化学品、原料和能源需要储存和运输。
为了确保石油化工生产的安全性和高效性，地下洞室被广泛应用于石油化工厂和储存设施中。
地下洞室具备以下重要性：储罐：地下洞室可用作石油化工产品的长期储存设施。
由于地下环境的稳定性和隔离性，洞室内的储存可以更好地防止化学品泄漏和事故发生。
管道：石油化工产品需要经过大规模的管道网络进行输送。
地下洞室可以用作管道连接点，方便产品的输送和分流。
能源储备：石油化工行业对大量的能源供应是必需的。
地下洞室可以用于储存石油、天然气等能源资源，保障能源的供应和稳定性。
考虑到以上背景信息，石油化工地下洞室的安全和有效运营将直接影响石油化工行业的发展和整体经济效益。
因此，对于石油化工企业来说，合理规划和管理地下洞室是至关重要的。
本文讨论如何设计和建造石油化工地下洞室，包括地质调查、结构设计和施工过程。
地质调查在设计和建造石油化工地下洞室之前，进行详尽而准确的地质调查非常重要。
地质调查应涵盖以下方面：地质地貌：了解地下洞室所处地区的地质地貌特征，包括地层结构、地表物理特征、地下水情况等等。
地质构造：分析地质构造，如断层、褶皱等，以确定地下洞室的稳定性和安全性。
岩石性质：对地下洞室所经过的岩石进行采样和测试，以确定其力学性质和稳定性。
地下水：研究地下水的水位、流向和水质，以评估对地下洞室的影响。
结构设计地下洞室的结构设计需要考虑以下要素：荷载特性：考虑所需容纳的石油化工设备和材料的重量、压力和振动特性。
岩石稳定性：根据地质调查结果，采用适当的支护方式和结构加固措施，确保地下洞室的稳定性。
应力分析：进行应力分析，确定地下洞室的承载能力和安全系数。
排水系统：设计有效的排水系统，以应对可能的地下水渗漏或水位上升。
施工过程地下洞室的施工过程应遵循以下步骤：准备工作：清理施工区域，确保施工现场的安全和无障碍。