围岩稳定性评价 PPT
0.3～0.9Mpa）； ◈ 高地温（28℃）； ◈ 断层破碎带（总计10余条）；
➢第6节 围岩稳定性评价
.相关链接.
❖ 深埋长隧洞
➢ 秦岭铁路隧道（长18.4km）已经贯通；南水 北调西线一期工程93. 8％的线路为隧洞；琼 州海峡隧道、台湾海峡隧道、秦岭终南山特 长公路隧道；
➢ 锦屏二级电站引水隧洞长17.5km，综合技术 难度复杂，预计一批重大的技术难题将攻克， 届时我国隧道及地下工程技术将会再上一个 新台阶。
➢问题： 1、围岩稳定性评价的思路、程序是什么？ 2、定性评价主要考虑哪些方面？ 3、定量评价有几种方法？各自的适用条件是 什么?
➢第6节 围岩稳定性评价
一、定性评价
1、围岩稳定性
岩体强度、完整性、天然
岩体性质- 应力状态、水文地质条件
取决于三方面
建筑特性- 规模、断面形状
施工方法- 开挖方式、速率、支护 结构与形式
➢川藏公路二郎山隧道：全长4176m、最大埋 深达760余m，该隧道穿越11条断层，地质条件 较为复杂。
✦其中高地应力与岩爆问题是该隧道的主要工 程技术难题之一。隧道施工过程中共发生了近 百次岩爆活动, 主洞和导洞中连续发生岩爆的 累计总长度达1095m。
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
◈ 渝怀铁路圆梁山隧道：线路重点控制工程，全 长11.068公里，隧道地质条件异常复杂。
b
L3
cot cot
TTj1L1Tj2L2
T 2 T j1 L 1 T j2 L 2co c to t
W 1
L 2 3g
➢第6节 围岩稳定性评价
⑵侧壁分离体 侧壁分离体在自重W2作用下沿结构面L4滑移，其 后缘切割面L2的抗拉强度可忽略。 此时，分离体的稳定性系数为：
W2costancL4 W2s in
.相关链接.
• 锦屏一级电站在2005年正式开工，至2012年下半年第一台机 组发电。锦屏二级电站在2007年上半年正式开工，至2012年 年底第一台机组发电。
.相关链接.
雅砻江锦屏河段开发方案选定为一级高坝坝后 发电和二级低闸引水发电两级开发，制约工程 开发的最大技术瓶颈就是一级高坝和二级深埋 长隧洞的勘测设计和施工。
➢第6节 围岩稳定性评价
一、定性评价 1、围岩稳定性
浅埋洞室（小规模）的 稳定性取决于岩体强度 →有无破碎带等因素。
深埋洞室（大规模）稳定性因素 复杂，地应力条件很重要。
➢第6节 围岩稳定性评价
2、洞室易失稳破碎带；
⑶坚硬块状及厚层 状岩体-在多组软弱 结构面切割成不稳定 分离体部位；
⑵碎裂结构、 半坚硬结构岩；
⑷洞室中应力集中 部位-洞中岩柱、洞形 急剧变化部位。
➢第6节 围岩稳定性评价 2、洞室易失稳部位-
破碎松散岩体、软弱岩体 坚硬块状岩不稳定分离体
洞室中应力集中部位
这些部位是洞室选择时应首先避开的部位。
对稳定有利的条件—
新鲜完整岩体、裂隙不发育、少量地下水。 完整坚硬岩体、裂隙较发育、但闭合且连续性 差、未形成分离体。
➢第6节 围岩稳定性评价
二、定量评价
Fs：安全系数， 一般取Fs=2
1、整体稳定性计算-整体状或块状岩体，σσ可θcc视,,σσtθ为t---均岩-洞质体壁、饱处连和环续抗向介压压质、、拉拉强应度力。；
其稳定性根据重分布应力计算或实测结果，与岩体的抗压
（拉）强度比较，评价稳定性。
应力集中系数--
由前述可知，洞 壁处弹性应力为：
hv
12co 2s
12co2s
此时：
t
t
F
c
c
Fs
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
➢第6节 围岩稳定性评价
2、围岩局部稳定性计算
结构面切割形成不稳定分离体
⑴洞顶分离体
W 11 2L3bg2coL 2 3t g cot
对三角形分离体ABC：
式中：c,φ为结构面L4 上的内聚力和内摩擦角。
L3 -分离体底宽； b-分离体高；α,β-
结构面倾角；Tj1 , Tj2-结构面抗拉强 度。
洞顶洞壁分离体稳定计算
W2 -侧壁分离 体自重；α-结
构面L4的倾角；
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
三、实例分析
➢大秦铁路军都山隧道(1985年)：隧道进尺 16km,塌方21次,累计影响工期685d。
◈ 隧道进口毛坝向斜和出口桐麻岭背斜有多处大 规模的深埋充填溶洞，出口段为岩堆体。
◈ 这是国内隧道建设中首次在深埋、向斜部位、 高压富水、形态类型多变的充满水、粉质泥砂 的深部地区中穿过。隧道施工难度属国内罕见。
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
➢ 相关数据
◈ 岩溶突水（9.8×104～14.5×104m 3／d）； ◈ 岩溶突泥； ◈ 高水压（4.42～4.6Mpa）； ◈ 高地应力（水平主应力Max 16～21Mpa， ◈ M in 8～11Mpa）； ◈ 煤层瓦斯（涌出量0.124～0.137m 3／d，压力
锦屏二级引水隧洞长约17.4km，单头掘进近 10km，最大埋深约2500m，开挖洞径在12m 以上，各项技术指标都称得上居世界地下工程 前列，综合技术难度巨大。
.相关链接.
锦屏二级水电站引水隧洞长约17.4Km，超过国内已建和在 建各种类型隧洞长度，和秦岭隧道、福堂电站隧洞长度相近； 其埋深最大达2525m，超过世界著名的辛普伦公路隧洞（最 大埋深为2135m），与目前世界上埋深最大的法国谢拉水电 站引水隧洞（最大埋深2619m）相近；
第四章 地下工程
4.6 围岩稳定性评价
第四章 地下工程
➢ 第1节 ➢ 第2节 ➢ 第3节 ➢ 第4节 ➢ 第5节 ➢ 第6节 ➢ 第7节
概述 围岩应力分布 围岩变形破坏 围岩分类 围岩压力 围岩稳定性评价 地下工程超前预报
➢第6节 围岩稳定性评价
❖围岩稳定性是地下建筑工程研究的核心
➢一般采用定性与定量结合的方法进行。
锦屏隧洞的最大洞径超过12m，远大于秦岭隧道（D=8.8m） 和谢拉隧洞（D=5.8m）的洞径；
锦屏隧道轴线和锦屏山脊线近乎正交，沿线山体陡峭雄厚， 受地形限制无法布置施工平硐、斜井和竖井。
所有以上问题将给地质勘测、设计、和施工带来一系列复杂 的技术难度。
➢第6节 围岩稳定性评价
.相关链接.
❖ 深埋长隧洞
➢ 秦岭铁路隧道（长18.4km）已经贯通；南水 北调西线一期工程93. 8％的线路为隧洞；琼 州海峡隧道、台湾海峡隧道、秦岭终南山特 长公路隧道；
➢ 锦屏二级电站引水隧洞长17.5km，综合技术 难度复杂，预计一批重大的技术难题将攻克， 届时我国隧道及地下工程技术将会再上一个 新台阶。
➢问题： 1、围岩稳定性评价的思路、程序是什么？ 2、定性评价主要考虑哪些方面？ 3、定量评价有几种方法？各自的适用条件是 什么?
➢第6节 围岩稳定性评价
一、定性评价
1、围岩稳定性
岩体强度、完整性、天然
岩体性质- 应力状态、水文地质条件
取决于三方面
建筑特性- 规模、断面形状
施工方法- 开挖方式、速率、支护 结构与形式
➢川藏公路二郎山隧道：全长4176m、最大埋 深达760余m，该隧道穿越11条断层，地质条件 较为复杂。
✦其中高地应力与岩爆问题是该隧道的主要工 程技术难题之一。隧道施工过程中共发生了近 百次岩爆活动, 主洞和导洞中连续发生岩爆的 累计总长度达1095m。
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
◈ 渝怀铁路圆梁山隧道：线路重点控制工程，全 长11.068公里，隧道地质条件异常复杂。
b
L3
cot cot
TTj1L1Tj2L2
T 2 T j1 L 1 T j2 L 2co c to t
W 1
L 2 3g
➢第6节 围岩稳定性评价
⑵侧壁分离体 侧壁分离体在自重W2作用下沿结构面L4滑移，其 后缘切割面L2的抗拉强度可忽略。 此时，分离体的稳定性系数为：
W2costancL4 W2s in
.相关链接.
• 锦屏一级电站在2005年正式开工，至2012年下半年第一台机 组发电。锦屏二级电站在2007年上半年正式开工，至2012年 年底第一台机组发电。
.相关链接.
雅砻江锦屏河段开发方案选定为一级高坝坝后 发电和二级低闸引水发电两级开发，制约工程 开发的最大技术瓶颈就是一级高坝和二级深埋 长隧洞的勘测设计和施工。
➢第6节 围岩稳定性评价
一、定性评价 1、围岩稳定性
浅埋洞室（小规模）的 稳定性取决于岩体强度 →有无破碎带等因素。
深埋洞室（大规模）稳定性因素 复杂，地应力条件很重要。
➢第6节 围岩稳定性评价
2、洞室易失稳破碎带；
⑶坚硬块状及厚层 状岩体-在多组软弱 结构面切割成不稳定 分离体部位；
⑵碎裂结构、 半坚硬结构岩；
⑷洞室中应力集中 部位-洞中岩柱、洞形 急剧变化部位。
➢第6节 围岩稳定性评价 2、洞室易失稳部位-
破碎松散岩体、软弱岩体 坚硬块状岩不稳定分离体
洞室中应力集中部位
这些部位是洞室选择时应首先避开的部位。
对稳定有利的条件—
新鲜完整岩体、裂隙不发育、少量地下水。 完整坚硬岩体、裂隙较发育、但闭合且连续性 差、未形成分离体。
➢第6节 围岩稳定性评价
二、定量评价
Fs：安全系数， 一般取Fs=2
1、整体稳定性计算-整体状或块状岩体，σσ可θcc视,,σσtθ为t---均岩-洞质体壁、饱处连和环续抗向介压压质、、拉拉强应度力。；
其稳定性根据重分布应力计算或实测结果，与岩体的抗压
（拉）强度比较，评价稳定性。
应力集中系数--
由前述可知，洞 壁处弹性应力为：
hv
12co 2s
12co2s
此时：
t
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F
c
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Fs
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
➢第6节 围岩稳定性评价
2、围岩局部稳定性计算
结构面切割形成不稳定分离体
⑴洞顶分离体
W 11 2L3bg2coL 2 3t g cot
对三角形分离体ABC：
式中：c,φ为结构面L4 上的内聚力和内摩擦角。
L3 -分离体底宽； b-分离体高；α,β-
结构面倾角；Tj1 , Tj2-结构面抗拉强 度。
洞顶洞壁分离体稳定计算
W2 -侧壁分离 体自重；α-结
构面L4的倾角；
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
三、实例分析
➢大秦铁路军都山隧道(1985年)：隧道进尺 16km,塌方21次,累计影响工期685d。
◈ 隧道进口毛坝向斜和出口桐麻岭背斜有多处大 规模的深埋充填溶洞，出口段为岩堆体。
◈ 这是国内隧道建设中首次在深埋、向斜部位、 高压富水、形态类型多变的充满水、粉质泥砂 的深部地区中穿过。隧道施工难度属国内罕见。
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
➢ 相关数据
◈ 岩溶突水（9.8×104～14.5×104m 3／d）； ◈ 岩溶突泥； ◈ 高水压（4.42～4.6Mpa）； ◈ 高地应力（水平主应力Max 16～21Mpa， ◈ M in 8～11Mpa）； ◈ 煤层瓦斯（涌出量0.124～0.137m 3／d，压力
锦屏二级引水隧洞长约17.4km，单头掘进近 10km，最大埋深约2500m，开挖洞径在12m 以上，各项技术指标都称得上居世界地下工程 前列，综合技术难度巨大。
.相关链接.
锦屏二级水电站引水隧洞长约17.4Km，超过国内已建和在 建各种类型隧洞长度，和秦岭隧道、福堂电站隧洞长度相近； 其埋深最大达2525m，超过世界著名的辛普伦公路隧洞（最 大埋深为2135m），与目前世界上埋深最大的法国谢拉水电 站引水隧洞（最大埋深2619m）相近；
第四章 地下工程
4.6 围岩稳定性评价
第四章 地下工程
➢ 第1节 ➢ 第2节 ➢ 第3节 ➢ 第4节 ➢ 第5节 ➢ 第6节 ➢ 第7节
概述 围岩应力分布 围岩变形破坏 围岩分类 围岩压力 围岩稳定性评价 地下工程超前预报
➢第6节 围岩稳定性评价
❖围岩稳定性是地下建筑工程研究的核心
➢一般采用定性与定量结合的方法进行。
锦屏隧洞的最大洞径超过12m，远大于秦岭隧道（D=8.8m） 和谢拉隧洞（D=5.8m）的洞径；
锦屏隧道轴线和锦屏山脊线近乎正交，沿线山体陡峭雄厚， 受地形限制无法布置施工平硐、斜井和竖井。
所有以上问题将给地质勘测、设计、和施工带来一系列复杂 的技术难度。
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岩石力学 第六章 地下空间开挖围岩稳定性分析
行支护达到人工稳定； 支护和破裂岩体本应是相互影响、共同作用的，但 现在还做不到完全用共同作用理论为指导来解决支 护设计问题； 古典地压学说：1907年，普氏学说——俄罗斯学者； 1942年，太沙基学说——美国学者； 在60年代，共同作用理论提出以后的30多年，弹塑 性力学的研究方法在岩石力学研究中一直占据主导 的地位，古典地压学说则被冷落一旁；
r , r p0
解析表达式
R02 1 2 p0 r r
净水压力下围岩应力分布
2019/1/20
《岩石力学》
7
讨论
开巷（孔）后，应力重新分布，也即次生应力场；
, 均为主应力，径向与切向平面为主平面； r
应力大小与弹性常数 周边
2019/1/20
c cot
《岩石力学》
24
塑性区半径
( p0 c cot )(1 sin ) R p R0 P c cot 1
1sin 2 sin
讨论
R p与 R0 成正比，与 p0 成正变，与 c 、
塑性区应力与原岩应力
900 , 2700 处， p0 (3 1) ; 0 0 p0 (3 ) ; 在巷道的侧边，即 0 , 180 处，
在巷道的顶、底板，即
2019/1/20
《岩石力学》
14
应力集中系数与 , 的关系
2019/1/20
《岩石力学》
15
巷道周边位移
o
开挖后（周边）
u (1 ) p 0 R0 E
《岩石力学》
11
2019/1/20
巷道围岩稳定性及控制技术
③ 增加围岩强度可以显著减小巷道围岩的位移
综合考虑可靠性、经济性和使用方便。
三、用工字钢、U型钢、废钢轨等各种钢材加工的支架)
锚杆及其与其他形式组合的联合支护(包括锚梁、锚网、锚喷，锚注等)
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
（四）、巷道支护理论学说
悬吊理论 锚 杆 传统学说 组合梁理论 组合拱理论 围岩强度强化理论 刚性梁理论 近代学说 锚固平衡拱理论 最大水平应力理论
支
护 理 论
巷道围岩稳定性及控制技术
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本
区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用；
⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
三、巷道支护机理
工程地质讲稿-第9章：地下洞室围岩稳定性
，进而影响围岩稳定性。
地下水作用
地下水压力、渗透性等对围岩 稳定性产生影响，特别是在软
弱岩体中更为显著。
围岩稳定性评价方法
工程地质分析法
通过对地质勘察资料进行综合 分析，评估围岩的稳定性和可
能发生的不良地质现象。
数值分析法
利用数值计算方法模拟围岩应 力分布、变形和破坏过程，为 工程设计和施工提供依据。
谢谢观看
重要性
围岩稳定性是地下洞室工程设计 和施工中的关键问题，直接关系 到工程的安全性、经济性和可行 性。
围岩稳定性影响因素
01
02
03
04
地质条件
包括岩体的物理性质、岩层结 构、节理裂隙发育程度和地下
水状况等。
洞室设计
洞室的跨度、形状、埋深、支 护方式等设计因素岩的扰动程度和 支护结构的及时性有直接影响
控制地下水压力
设置排水系统
在洞室周边设置排水系统，以降 低地下水压力和防止涌水。
采取止水措施
在洞室周边采取止水措施，如注 浆、粘土填塞等，以防止地下水
渗入。
合理选择施工方法
根据地下水压力情况，选择合适 的施工方法，如逆作法、分部开 挖法等，以减少对围岩稳定性的
影响。
监测与预警系统
设置监测点
在洞室周边设置监测点，对围岩位移、变形、应 力等情况进行实时监测。
工程地质讲稿-第9章地下洞室围岩 稳定性
目录
• 地下洞室围岩稳定性概述 • 地下洞室围岩应力分析 • 地下洞室围岩破坏模式与机理 • 提高地下洞室围岩稳定性措施 • 地下洞室围岩稳定性工程实例
01
地下洞室围岩稳定性概 述
定义与重要性
定义
地下洞室围岩稳定性是指围岩在 一定时间内保持其自身结构完整 性和稳定性的能力。
地下水作用
地下水压力、渗透性等对围岩 稳定性产生影响，特别是在软
弱岩体中更为显著。
围岩稳定性评价方法
工程地质分析法
通过对地质勘察资料进行综合 分析，评估围岩的稳定性和可
能发生的不良地质现象。
数值分析法
利用数值计算方法模拟围岩应 力分布、变形和破坏过程，为 工程设计和施工提供依据。
谢谢观看
重要性
围岩稳定性是地下洞室工程设计 和施工中的关键问题，直接关系 到工程的安全性、经济性和可行 性。
围岩稳定性影响因素
01
02
03
04
地质条件
包括岩体的物理性质、岩层结 构、节理裂隙发育程度和地下
水状况等。
洞室设计
洞室的跨度、形状、埋深、支 护方式等设计因素岩的扰动程度和 支护结构的及时性有直接影响
控制地下水压力
设置排水系统
在洞室周边设置排水系统，以降 低地下水压力和防止涌水。
采取止水措施
在洞室周边采取止水措施，如注 浆、粘土填塞等，以防止地下水
渗入。
合理选择施工方法
根据地下水压力情况，选择合适 的施工方法，如逆作法、分部开 挖法等，以减少对围岩稳定性的
影响。
监测与预警系统
设置监测点
在洞室周边设置监测点，对围岩位移、变形、应 力等情况进行实时监测。
工程地质讲稿-第9章地下洞室围岩 稳定性
目录
• 地下洞室围岩稳定性概述 • 地下洞室围岩应力分析 • 地下洞室围岩破坏模式与机理 • 提高地下洞室围岩稳定性措施 • 地下洞室围岩稳定性工程实例
01
地下洞室围岩稳定性概 述
定义与重要性
定义
地下洞室围岩稳定性是指围岩在 一定时间内保持其自身结构完整 性和稳定性的能力。
地下洞室围岩稳定性分析与评价36页PPT
谢谢！地下洞室围岩稳定性分析与评价
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
围岩稳定性评价
0.3～0.9Mpa）； ◈ 高地温（28℃）； ◈ 断层破碎带（总计10余条）；
2020/4/2
➢ 第6节 围岩稳定性评价
.相关链接.
❖ 深埋长隧洞
➢ 秦岭铁路隧道（长18.4km）已经贯通；南水 北调西线一期工程93. 8％的线路为隧洞；琼 州海峡隧道、台湾海峡隧道、秦岭终南山特 长公路隧道；
2020/4/2
.相关链接.
➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及隧洞 设计关键问题研究
◈ 研究高地应力和高外水压力作用下岩体变形和强度 特征；研究“双高”作用下围岩稳定性；围岩的流变 特性及其对衬砌后期的影响；岩体渗流参数反分析 ，渗流场分析及渗流应力场的分析；研究“双高”作 用下压力隧洞的支护设计。
⑶坚硬块状及厚层 状岩体-在多组软弱 结构面切割成不稳定 分离体部位；
⑵碎裂结构、 半坚硬结构岩；
⑷洞室中应力集中 部位-洞中岩柱、洞形 急剧变化部位。
2020/4/2
➢第6节 围岩稳定性评价 2、洞室易失稳部位-
破碎松散岩体、软弱岩体 坚硬块状岩不稳定分离体
洞室中应力集中部位
这些部位是洞室选择时应首先避开的部位。
.相关链接.
锦屏二级水电站地下厂房开挖最大跨度26.8m，边墙最大 高度75.1m，长度超过335m，埋深在400m以上，这几项 指标是地下厂房中罕见的，大埋深将给厂房洞群的设计和 施工带来一系列特殊的问题。
❖ 锦屏长隧洞和大型地下洞室主要技术难点为： ➢ （1）深埋长隧洞的地质勘探技术研究 ➢ （2）深埋长隧洞快速施工关键技术研究 ➢ （3）长隧洞信息化设计方法的研究 ➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及
➢问题： 1、围岩稳定性评价的思路、程序是什么？ 2、定性评价主要考虑哪些方面？ 3、定量评价有几种方法？各自的适用条件是 什么?
2020/4/2
➢ 第6节 围岩稳定性评价
.相关链接.
❖ 深埋长隧洞
➢ 秦岭铁路隧道（长18.4km）已经贯通；南水 北调西线一期工程93. 8％的线路为隧洞；琼 州海峡隧道、台湾海峡隧道、秦岭终南山特 长公路隧道；
2020/4/2
.相关链接.
➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及隧洞 设计关键问题研究
◈ 研究高地应力和高外水压力作用下岩体变形和强度 特征；研究“双高”作用下围岩稳定性；围岩的流变 特性及其对衬砌后期的影响；岩体渗流参数反分析 ，渗流场分析及渗流应力场的分析；研究“双高”作 用下压力隧洞的支护设计。
⑶坚硬块状及厚层 状岩体-在多组软弱 结构面切割成不稳定 分离体部位；
⑵碎裂结构、 半坚硬结构岩；
⑷洞室中应力集中 部位-洞中岩柱、洞形 急剧变化部位。
2020/4/2
➢第6节 围岩稳定性评价 2、洞室易失稳部位-
破碎松散岩体、软弱岩体 坚硬块状岩不稳定分离体
洞室中应力集中部位
这些部位是洞室选择时应首先避开的部位。
.相关链接.
锦屏二级水电站地下厂房开挖最大跨度26.8m，边墙最大 高度75.1m，长度超过335m，埋深在400m以上，这几项 指标是地下厂房中罕见的，大埋深将给厂房洞群的设计和 施工带来一系列特殊的问题。
❖ 锦屏长隧洞和大型地下洞室主要技术难点为： ➢ （1）深埋长隧洞的地质勘探技术研究 ➢ （2）深埋长隧洞快速施工关键技术研究 ➢ （3）长隧洞信息化设计方法的研究 ➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及
➢问题： 1、围岩稳定性评价的思路、程序是什么？ 2、定性评价主要考虑哪些方面？ 3、定量评价有几种方法？各自的适用条件是 什么?
隧道围岩分级ppt课件
●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。
在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。
SUI DAO GONG CHENG
隧 ⑸ 地下水的影响
道 工
程 ● 软化围岩；
● 减少层间摩阻力促使岩块滑动；
● 具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。
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2、人为因素
隧
道
工
⑴ 隧道形状和尺寸
石英岩 150-350 10-30 50-60 20-60 石灰岩 50-200 5-20 35-50 10-50
SUI DAO GONG CHENG
片麻岩 50-200 5-20 30-50 3-5 白云岩 80-250 15-25 35-50 20-50
板 岩 60-200
7-15
45-60
2-20
土石块 归入土类
d为 裂 缝 间 距
松散状
松软状
⑵ 结构面性质和空间组合
隧
道
● 性质
工
程
1) 结构面的成因；
2) 结构面的光滑程度；
3) 结构面的物质组成；
4) 结构面的规模；
5) 结构面的密集度。
SUI DAO GONG CHENG
●空间组合
指结构面的相互位置状态。
问题： 软弱结构面有怎样的害处？ 什么是不利空间组合？
单轴抗拉强度、剪切强度等等。
1．单轴抗压强度
在单向压缩条件下，岩石能承受的最大压应力，称为单 轴抗压强度，简称抗压强度。
SUI DAO GONG CHENG
岩块的抗压强度通常是采用标准试件在压力机上加轴向
荷载，直至试件破坏。如设试件破坏时的荷载为Pc（N），
隧 横断面面积为A(mm2)，则岩石的单轴抗压强度Rc(MPa)为：
在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。
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隧 ⑸ 地下水的影响
道 工
程 ● 软化围岩；
● 减少层间摩阻力促使岩块滑动；
● 具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。
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2、人为因素
隧
道
工
⑴ 隧道形状和尺寸
石英岩 150-350 10-30 50-60 20-60 石灰岩 50-200 5-20 35-50 10-50
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片麻岩 50-200 5-20 30-50 3-5 白云岩 80-250 15-25 35-50 20-50
板 岩 60-200
7-15
45-60
2-20
土石块 归入土类
d为 裂 缝 间 距
松散状
松软状
⑵ 结构面性质和空间组合
隧
道
● 性质
工
程
1) 结构面的成因；
2) 结构面的光滑程度；
3) 结构面的物质组成；
4) 结构面的规模；
5) 结构面的密集度。
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●空间组合
指结构面的相互位置状态。
问题： 软弱结构面有怎样的害处？ 什么是不利空间组合？
单轴抗拉强度、剪切强度等等。
1．单轴抗压强度
在单向压缩条件下，岩石能承受的最大压应力，称为单 轴抗压强度，简称抗压强度。
SUI DAO GONG CHENG
岩块的抗压强度通常是采用标准试件在压力机上加轴向
荷载，直至试件破坏。如设试件破坏时的荷载为Pc（N），
隧 横断面面积为A(mm2)，则岩石的单轴抗压强度Rc(MPa)为：
岩体力学教学课件 第五章 地下洞室围岩稳定性分析
地质勘查与监测措施
加强地质勘查
在施工前进行详细的地质勘查， 了解围岩的分布、性质和结构，
为设计提供依据。
施工监测
在施工过程中进行实时监测，及 时发现围岩变形、位移等异常情
况，采取相应措施。
长期监测
在洞室使用过程中进行长期监测 ，了解围岩稳定性的变化情况，
为维护和加固提供依据。
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有限差分法
将连续的岩体离散成有限个差分网格，通过差分方程近似描述岩体的 运动规律，对围岩的稳定性进行计算和分析。
边界元法
基于边界积分方程的数值方法，适用于求解具有复杂边界条件的围岩 稳定性问题。
无单元法
不需对岩体进行离散，而是通过节点信息直接建立数学模型，对围岩 的稳定性进行计算和分析。
物理模拟方法
解析方法
01
02
03
04
极限平衡法
基于力的平衡原理，通过分析 岩体的滑移、倾倒等极限状态 ，对围岩的稳定性进行评估。
赤平投影法
利用赤平投影原理，对岩体的 节理、断层等结构面进行投影 分析，评估围岩的稳定性。
块体理论
将岩体离散成若干个块体，基 于块体的运动规律和相互作用 ，对围岩的稳定性进行分析。
关键块体分析法
支护设计
根据围岩稳定性评价结果，进行支护 设计，包括锚杆、钢筋网、喷射混凝 土等支护措施的选择和设计。
围岩稳定性监测与预警系统
位移监测 应力监测 声发射监测 预警系统
通过位移传感器对围岩的位移量进行实时监测，包括水平位移 和垂直位移。
通过应力传感器对围岩的应力状态进行监测，包括压应力、拉 应力和剪应力。
排水降压
降低地下水位，减少水压 力对围岩的影响，提高围 岩稳定性。
围岩稳定性评价
此时，分离体的稳定性系数为：
W2cW o2stsain ncL 4
式中：c,φ为结构面L4 上的内聚力和内摩擦角。
精选2021版课件
10
L3 -分离体底宽； b-分离体高；α,β-
结构面倾角；Tj1 , Tj2-结构面抗拉强 度。
洞顶洞壁分离体稳定计算 精选2021版课件
W2 -侧壁分离 体自重；α-结 构面L4的倾角；
对三角形分离体ABC：
b
L3
cot cot
TTj1L1Tj2L2
T 2 T j1 L 1 T j2 L 2co c to t
W 1
L 2 3g
精选2021版课件
9
➢第6节 围岩稳定性评价
⑵侧壁分离体 侧壁分离体在自重W2作用下沿结构面L4滑移，其 后缘切割面L2的抗拉强度可忽略。
精选2021版课件
13
➢ 第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
➢ 相关数据
◈ 岩溶突水（9.8×104～14.5×104m 3／d）；
◈ 岩溶突泥；
◈ 高水压（4.42～4.6Mpa）；
◈ 高地应力（水平主应力Max 16～21Mpa，
◈ M in 8～11Mpa）；
◈ 煤层瓦斯（涌出量0.124～0.137m 3／d，压力 0.3～0.9Mpa）；
精选2021版课件
12
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
◈ 渝怀铁路圆梁山隧道：线路重点控制工程，全 长11.068公里，隧道地质条件异常复杂。
◈ 隧道进口毛坝向斜和出口桐麻岭背斜有多处大 规模的深埋充填溶洞，出口段为岩堆体。
◈ 这是国内隧道建设中首次在深埋、向斜部位、 高压富水、形态类型多变的充满水、粉质泥砂 的深部地区中穿过。隧道施工难度属国内罕见。
W2cW o2stsain ncL 4
式中：c,φ为结构面L4 上的内聚力和内摩擦角。
精选2021版课件
10
L3 -分离体底宽； b-分离体高；α,β-
结构面倾角；Tj1 , Tj2-结构面抗拉强 度。
洞顶洞壁分离体稳定计算 精选2021版课件
W2 -侧壁分离 体自重；α-结 构面L4的倾角；
对三角形分离体ABC：
b
L3
cot cot
TTj1L1Tj2L2
T 2 T j1 L 1 T j2 L 2co c to t
W 1
L 2 3g
精选2021版课件
9
➢第6节 围岩稳定性评价
⑵侧壁分离体 侧壁分离体在自重W2作用下沿结构面L4滑移，其 后缘切割面L2的抗拉强度可忽略。
精选2021版课件
13
➢ 第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
➢ 相关数据
◈ 岩溶突水（9.8×104～14.5×104m 3／d）；
◈ 岩溶突泥；
◈ 高水压（4.42～4.6Mpa）；
◈ 高地应力（水平主应力Max 16～21Mpa，
◈ M in 8～11Mpa）；
◈ 煤层瓦斯（涌出量0.124～0.137m 3／d，压力 0.3～0.9Mpa）；
精选2021版课件
12
➢第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
◈ 渝怀铁路圆梁山隧道：线路重点控制工程，全 长11.068公里，隧道地质条件异常复杂。
◈ 隧道进口毛坝向斜和出口桐麻岭背斜有多处大 规模的深埋充填溶洞，出口段为岩堆体。
◈ 这是国内隧道建设中首次在深埋、向斜部位、 高压富水、形态类型多变的充满水、粉质泥砂 的深部地区中穿过。隧道施工难度属国内罕见。
任务四-岩体稳定性评价
以工程地质比拟法为基础，在总结了大量工 程实践中的经验后、铁路部门在自己的工程技术 规范中提出了评价岩质桥基和隧道围岩的方法， 对岩质边坡设计也提出了一些经验数据。
（一）地基承载力[σ]：
（二）隧道围岩分类：
二、铁路部门应用的某些经验数据
（一）地基承载力[σ]：
岩石地基承载力，应考虑构造因素和地下水长 期软化对承载力降低的影响，一般情况下可比 照表5－10及5－11确定。
当前较常使用的方法是两种:
①用赤平极射投影图解及极限平衡理论计算可能失稳 方向上的安全系数。
②利用有限单元法进行岩体稳定性评价。
3. 试验研究方法
3. 试验研究方法 包括模型试验法和模拟试验法。 常用的有相似材料模型试验和光弹模型模拟试 验。 在相似理论的基础上用人工制造的模型和受力 条件去模仿实际的工程岩体原型及实际的受力 条件，通过室内模型模拟试验观察人工模型的 稳定性来评价实际岩体的稳定性。
但定性分析多而定量分析少。
1．地质分析法：
1．地质分析法： （3）地质力学配套分析：
在岩体稳定性评价中日益得到发展。
分析的基本内容可包括三个方面：一是根据破裂结构面 的力学性质评价结构面的工程性质，例如从结构面抗剪 强度来看，张性结构面较大，压性结构面其次，扭性结 构面较小；变形模量则是压性面大于扭性面，扭性面大 于张性面；透水性是张性面最大，扭性面居中，压性面 最小。二是应用构造体系的理论确定结构面构造组合、 结构体的型式等岩体结构特征。三是根据构造配套恢复 区域构造应力场，为了解岩体的天然应力状态指明方向。
（－）岩体的稳定性及影响岩体稳定性的因素
▪2. 影响岩体稳定性的因素
①岩体所在位置周围地质环境的稳定性对该环境 内的岩体稳定性有宏观控制作用。
（一）地基承载力[σ]：
（二）隧道围岩分类：
二、铁路部门应用的某些经验数据
（一）地基承载力[σ]：
岩石地基承载力，应考虑构造因素和地下水长 期软化对承载力降低的影响，一般情况下可比 照表5－10及5－11确定。
当前较常使用的方法是两种:
①用赤平极射投影图解及极限平衡理论计算可能失稳 方向上的安全系数。
②利用有限单元法进行岩体稳定性评价。
3. 试验研究方法
3. 试验研究方法 包括模型试验法和模拟试验法。 常用的有相似材料模型试验和光弹模型模拟试 验。 在相似理论的基础上用人工制造的模型和受力 条件去模仿实际的工程岩体原型及实际的受力 条件，通过室内模型模拟试验观察人工模型的 稳定性来评价实际岩体的稳定性。
但定性分析多而定量分析少。
1．地质分析法：
1．地质分析法： （3）地质力学配套分析：
在岩体稳定性评价中日益得到发展。
分析的基本内容可包括三个方面：一是根据破裂结构面 的力学性质评价结构面的工程性质，例如从结构面抗剪 强度来看，张性结构面较大，压性结构面其次，扭性结 构面较小；变形模量则是压性面大于扭性面，扭性面大 于张性面；透水性是张性面最大，扭性面居中，压性面 最小。二是应用构造体系的理论确定结构面构造组合、 结构体的型式等岩体结构特征。三是根据构造配套恢复 区域构造应力场，为了解岩体的天然应力状态指明方向。
（－）岩体的稳定性及影响岩体稳定性的因素
▪2. 影响岩体稳定性的因素
①岩体所在位置周围地质环境的稳定性对该环境 内的岩体稳定性有宏观控制作用。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。