第六章 地下工程地質(zhì)問題

1、v第一節(jié)第一節(jié) 巖體、巖體結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力的概念巖體、巖體結(jié)構(gòu)及地應(yīng)力的概念一一. 巖體及巖體結(jié)構(gòu)的概念巖體及巖體結(jié)構(gòu)的概念1. 巖體巖體：（應(yīng)力影響范圍內(nèi)）。物有關(guān)的那一部分巖體工程巖體：與工程建筑特點(diǎn)。非均質(zhì)性和各向異性的具有不連續(xù)性、”。然組成的“巖石結(jié)構(gòu)物廣義巖體：巖石塊體自 邊坡巖體邊坡巖體洞室?guī)r體洞室?guī)r體地基巖體地基巖體 2. 結(jié)構(gòu)面：巖體中的力學(xué)性質(zhì)不連續(xù)界面。結(jié)構(gòu)面：巖體中的力學(xué)性質(zhì)不連續(xù)界面。 按成因分為：按成因分為：、卸荷裂隙、爆破裂隙次生結(jié)構(gòu)面：風(fēng)化裂隙、斷層構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：構(gòu)造節(jié)理變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：片理面、軟弱夾層沉積結(jié)構(gòu)面：層理、層狀節(jié)理火成結(jié)構(gòu)面：玄武巖柱原生結(jié)構(gòu)面： 4. 巖體

2、結(jié)構(gòu)及類型巖體結(jié)構(gòu)及類型（1）巖體結(jié)構(gòu)：巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合關(guān)系）巖體結(jié)構(gòu)：巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合關(guān)系（2）巖體結(jié)構(gòu)類型：巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合形式）巖體結(jié)構(gòu)類型：巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合形式 巖體結(jié)構(gòu)分類（巖土工程勘察規(guī)范巖體結(jié)構(gòu)分類（巖土工程勘察規(guī)范GB 50021 2001）：）：散體狀結(jié)構(gòu)碎裂狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體垂直層狀結(jié)構(gòu)巖體垂直層狀結(jié)構(gòu)巖體水平層狀結(jié)構(gòu)巖體水平層狀結(jié)構(gòu)巖體鑲嵌狀結(jié)構(gòu)巖體鑲嵌狀結(jié)構(gòu)巖體散體狀結(jié)構(gòu)巖體散體狀結(jié)構(gòu)巖體 5. 巖體破壞情況：巖體破壞情況：

3、不足而破壞軟巖：主要是整體強(qiáng)度切破壞硬巖：主要沿結(jié)構(gòu)面剪硬巖巖體沿結(jié)構(gòu)面的剪切破壞硬巖巖體沿結(jié)構(gòu)面的剪切破壞二二. 地應(yīng)力地應(yīng)力 1. 定義：指存在于地殼巖體中的原始應(yīng)力。又叫天然應(yīng)定義：指存在于地殼巖體中的原始應(yīng)力。又叫天然應(yīng) 力。力。 2. 類型：類型：水壓力、結(jié)晶應(yīng)力等次要：地溫應(yīng)力、地下應(yīng)力主要：自重應(yīng)力、構(gòu)造vvHHvH1 , 4321v的關(guān)系：水平應(yīng)力）垂直應(yīng)力（自重應(yīng)力應(yīng)力，垂直應(yīng)力主要是）水平應(yīng)力主要是構(gòu)造（約等于垂直應(yīng)力）地殼深層：水平應(yīng)力（大于垂直應(yīng)力）地殼淺層：水平應(yīng)力（ 3. 地應(yīng)力分布規(guī)律：地應(yīng)力分布規(guī)律： 垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力對隧道的破壞垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力對隧道的破壞

4、隧道掌子面隧道掌子面隧道掌子面開挖隧道掌子面開挖隧道盾構(gòu)施工隧道盾構(gòu)施工隧道襯砌施工隧道襯砌施工建好的地下廠房（二灘電站）建好的地下廠房（二灘電站）二次應(yīng)力在圍巖中形成的塑性圈二次應(yīng)力在圍巖中形成的塑性圈較高側(cè)壓力系數(shù)較低側(cè)壓力系數(shù)vHm200巖爆發(fā)生的臨界深度為階段，應(yīng)力調(diào)整階段、巖爆巖爆過程分為啟裂階段巖爆時(shí)，尚伴有聲音硬巖石中發(fā)生在高應(yīng)力地區(qū)的堅(jiān)注：注：fr巖石單軸抗壓強(qiáng)度：巖石單軸抗壓強(qiáng)度：1-地應(yīng)力的最大主應(yīng)力。地應(yīng)力的最大主應(yīng)力。 irf/隧道變型破壞隧道變型破壞vvvHHH結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕碳酸型腐蝕一般酸型腐蝕分解類腐蝕：此外：還有冰劈作用鈣礬型腐蝕石膏型腐蝕芒硝型腐蝕結(jié)晶類腐

5、蝕： 以上達(dá)局部呈豆腐碴?duì)?，深度?qiáng)腐蝕局部骨料外露中等腐蝕局部砂漿剝落弱腐蝕無腐蝕cm20水層場、堆煤場等地的地下冶煉廠、化工廠、廢渣含硫礦床的地下水層土我國長江以南的酸性紅殘?bào)w的沖積層我國東南沿海有紅樹林泥炭、淤泥、沼澤等地灰?guī)r等中的含膏地層紅層及、TJKR時(shí)，易使人窒息。瓦斯?jié)舛葹闀r(shí)）（特別是含量為；易爆炸。瓦斯?jié)舛葹?；能在高溫下燃燒。瓦斯?jié)舛刃∮?7428 %16146565。，工作人員撤離現(xiàn)場瓦斯?jié)舛却笥?，不?zhǔn)裝藥放炮。瓦斯?jié)舛却笥?1GhHTT)(0k05.0氣體名稱氣體名稱爆炸限度含量爆炸限度含量氣體名稱氣體名稱爆炸限度含量爆炸限度含量甲烷（沼氣）甲烷（沼氣）5%5%16%16%一

6、氧化碳一氧化碳12.5%12.5%74%74%氫氣氫氣4.1%4.1%74%74%乙烯乙烯3%3%乙烷乙烷3.2%3.2%12.5%12.5%苯苯1.1%1.1%5.8%5.8%鐵路隧道圍巖分級巖體分類：）（標(biāo)工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)巖體基本質(zhì)量分級：國SRFJJJJRQDQBartonNGBwarn.200150021式中：式中：Q 巖體分類巖體分類 RQD 巖石質(zhì)量指標(biāo)（巖石質(zhì)量指標(biāo)（%） Jn 節(jié)理組數(shù)影響系數(shù)節(jié)理組數(shù)影響系數(shù) Jr 節(jié)理面粗糙度系數(shù)節(jié)理面粗糙度系數(shù) Ja 節(jié)理面蝕變系數(shù)節(jié)理面蝕變系數(shù) Jw 節(jié)理水影響系數(shù)節(jié)理水影響系數(shù) SRF 地應(yīng)力影響系數(shù)地應(yīng)力影響系數(shù) 目前國內(nèi)外巖土工程勘

7、察規(guī)范中，普通采用巖體基目前國內(nèi)外巖土工程勘察規(guī)范中，普通采用巖體基本質(zhì)量分級。根據(jù)我國本質(zhì)量分級。根據(jù)我國2002年頒布實(shí)行年頒布實(shí)行巖土工程勘察巖土工程勘察規(guī)范規(guī)范（GB50021-2001）3.2.1、 3.2.1和和3.2.7條規(guī)定，條規(guī)定，在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)鑒定巖石的地質(zhì)名稱和風(fēng)化在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)鑒定巖石的地質(zhì)名稱和風(fēng)化程度，并程度，并進(jìn)行巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度和巖體基本進(jìn)行巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度和巖體基本質(zhì)量等級的劃分。質(zhì)量等級的劃分。巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度和巖體巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度和巖體基本質(zhì)量等級的劃分應(yīng)分別按照下列表基本質(zhì)量等級的劃分應(yīng)分別按照

8、下列表6-4、6-5、6-6執(zhí)執(zhí)行。對地下洞室和邊坡工程，尚應(yīng)確定巖體的結(jié)構(gòu)類型。行。對地下洞室和邊坡工程，尚應(yīng)確定巖體的結(jié)構(gòu)類型。 堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬堅(jiān)硬巖巖較堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖較軟巖軟巖軟巖極軟巖極軟巖飽和單軸抗壓飽和單軸抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度 (MPa(MPa) )f fr r606060f60fr r303030f30fr r151515f15fr r5 5f fr r 5 0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.150.15巖體完整性程度分類巖體完整性程度分類 巖石堅(jiān)硬程度分類巖石堅(jiān)硬程度分類 注：巖體完整性系數(shù)注

9、：巖體完整性系數(shù)KV為巖體壓縮波波速與巖石壓縮波波速之比的平方為巖體壓縮波波速與巖石壓縮波波速之比的平方 注：當(dāng)巖體完整程度為極破碎時(shí)，可不進(jìn)行堅(jiān)硬程度分類注：當(dāng)巖體完整程度為極破碎時(shí)，可不進(jìn)行堅(jiān)硬程度分類 完整程度完整程度堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬程度完整完整較完整較完整較破碎較破碎破碎破碎極破碎極破碎堅(jiān)硬巖堅(jiān)硬巖較硬巖較硬巖較軟巖較軟巖軟巖軟巖極軟巖極軟巖巖體基本質(zhì)量等級分類巖體基本質(zhì)量等級分類 SRFJJJJRQDQBartonNwarn巖體分類：. . 2 RQD:巖體質(zhì)量指標(biāo)巖體質(zhì)量指標(biāo)(鉆探長度大于鉆探長度大于10CM的巖芯的百分比的巖芯的百分比) JN:節(jié)理組數(shù)（直接量測）節(jié)理組數(shù)（直接量測）

10、 JR:節(jié)理面粗糙度系數(shù)（直接量測后查表）節(jié)理面粗糙度系數(shù)（直接量測后查表） JA:節(jié)理面蝕變度系數(shù)（用回彈儀直接量測）節(jié)理面蝕變度系數(shù)（用回彈儀直接量測） JW:節(jié)理水影響系數(shù)（按含水情況查表）節(jié)理水影響系數(shù)（按含水情況查表） SRF:應(yīng)力影響系數(shù)（按地應(yīng)力分區(qū)查表）應(yīng)力影響系數(shù)（按地應(yīng)力分區(qū)查表）巖體質(zhì)量巖體質(zhì)量特別好特別好極好極好良好良好好好中等中等不良不良壞壞極壞極壞特別壞特別壞Q1000400400100100404010104411.00.10.10.010.010.001巖體質(zhì)量分類巖體質(zhì)量分類據(jù)據(jù) 值預(yù)測支護(hù)壓力值預(yù)測支護(hù)壓力 Q鐵路隧道圍巖分級 .3級別級別巖巖 體體 特特

11、征征土土 體體 特特 征征I I極硬巖，巖體完整極硬巖，巖體完整極硬巖，巖體較完整；極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整硬巖，巖體完整極硬巖，巖體較破碎；極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完善；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完善；較軟巖，巖體完整較軟巖，巖體完整IVIV極硬巖，巖體破碎；極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘土、粉土及具壓密或成巖作用的粘土、粉土及砂類土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的砂類土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎、卵石土、大塊石土，碎、卵石土、大塊石土，Q Q1 1、Q Q2 2黃黃土土V V軟巖，巖體破碎至破碎；軟巖，巖體破碎至破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）一般第四紀(jì)堅(jiān)硬、硬塑粘