文档介绍：第一节概述
地下建筑是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。
为各种目的修建在地层之内的中空通道或中空洞室统称为地下洞室,包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下铁道及地下停车场、地下储油库、地下弹道导弹发射井以及地下飞机库等。
虽然它们规模不等,但都有一个共同的特点,就是都要在岩体内开挖出具有一定横断面积和尺寸、并有较大廷伸长度的洞子。
第一节概述
一、地下洞室的分类
1. 按用途:矿山巷道(井)、交通隧道、水工隧道、地
下厂房(仓库)、地下军事工程
2. 按洞壁受压情况:有压洞室、无压洞室
3. 按断面形状:圆形、矩形、城门洞形、椭圆形
4. 按与水平面关系:水平洞室、斜洞、垂直洞室(井)
5. 按介质类型:岩石洞室、土洞
6. 按应力情况:单式洞室、群洞
第一节概述
二、地下建筑的特点
1. 全部埋置于岩土体内,其安全、经济和正常使用与其
所处的地质环境特征密切相关;
2. 由于开挖破坏了岩体的初始平衡条件引起岩体内应力
的重新分布,围岩常常会产生各种形式的变形和破坏;
3. 在某些地质体中开挖洞室还会遇到突发性涌水、有害
气体和高地温,使工程工期延长,造价高。
因此在选择地下建筑的位址时应充分注意不良地质因素
的影响。
第一节概述
三、地下建筑主要工程地质问题
1. 位址和方向选择的工程地质论证;
2. 围岩压力(围压)的工程地质评价;
3. 支护结构设计的工程地质论证;
4. 施工方法和施工条件的工程地质论证。
这些问题都是分阶段逐步解决的,先解决位址和方向的
选择问题,在解决结构设计和施工方法等问题。
地下建筑工程地质勘察的任务就是为不同设计阶段所要
解决的主要问题提供必要的工程地质依据。
第二节地下建筑围岩压力的主要地质评价
一、基本概念
岩体在地下建筑未开挖前一般处于应力相对平衡状态。由于地下建筑的开挖在岩体内形成了自由表面,岩体中原有的应力平衡条件受到了干扰、破坏而产生应力重分布,在地下建筑周边一定范围内(一般相当于洞直径的3倍左右)的岩体(即围岩),则会因应力的释放而产生松弛并向开挖空间变形、位移以达到新的平衡。
围岩压力是指引起地下开挖空间周围的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。狭义理解:围岩压力是指围岩作用在支护结构上的力。围岩压力是作用于地下建筑支护结构上的主要外力,其大小和性质取决于岩体特性和地应力状态。
第二节地下建筑围岩压力的主要地质评价
地应力(初始应力)是指天然环境下地壳岩土体内某一点所固有的应力状态,即未受人工开挖扰动的应力。
地应力分为自重应力场和构造应力场。
自重应力是指由上覆岩体的自重所引起的应力。
构造应力是指地层中由于过去地质构造运动产生的和现在正在活动与变化的应力。
若将地应力看作是一次应力状态,那么,围岩压力就是围岩的二次应力状态。可见,分析围岩的应力重分布状态,必须掌握两个条件:一是岩体自身的力学性质包括它的变形特性和强度特性;二是岩体的地应力状态。
第二节地下建筑围岩压力的主要地质评价
由大量的工程实践中所观察到的结果和应用弹、塑性理论分析可知,围岩的二次应力状态的主要特征可分为以下两种:
1. 围岩的二次应力状态呈弹性分布
岩体经人工开挖之后,洞壁的部分应力被释放,洞室周围的岩体进行应力重新调整。由于岩体自身强度高或作用于岩体的地应力比较低,使得洞室周边的应力状态都在弹性应力的范围内。因此,这样的围岩应力重分布是弹性分布。从理论上说,这种类型的洞室可保持长期的自我稳定,可不必进行支护。
第二节地下建筑围岩压力的主要地质评价
2. 围岩的二次应力状态呈弹、塑性分布
由于作用在岩体的地应力较大或岩体自身的强度比较低,洞室开挖后,洞周的部分岩体应力超过了岩体的屈服应力,使岩体进入塑性状态;随着与洞壁的距离增大,最小主应力也将随之增大,进而提高了岩体的强度,并促使岩体的应力转为弹性状态。
因此,这种弹、塑性应力并存的状态被称为岩体二次应力的弹、塑性分布。处在弹、塑性分布中的洞室,必须进行支护,否则洞周的岩体将产生失稳,影响洞室的正常使用。
第二节地下建筑围岩压力的主要地质评价
地应力是产生围岩压力的基础,是洞体应力的来源。洞体应力来源于地应力,但又与洞体的形状、规模和岩体的特性密切相关。围压压力直接来源于洞体应力,但洞体应力要转化为围岩压力,必须通过围压内岩体的变形、破坏来实现。只有在地下建筑开挖和运营的过程中,洞体应力达到并超过了岩体强度,造成岩体变形乃至失稳破坏,才会形成围岩压力。所以围岩压力实质是地下建筑围岩的变形、破坏造成的。
所以工程地质勘察工作必须在查明工程地质条件的基础上判明围岩的稳定程度,正确地确定围岩压力的大小,以保证据此设计的支护结构既经济