岩石地下工程.pptx

1概述地下工程围岩分类及地下工程类型地下工程围岩应力地下工程围岩体的破坏机理地下工程支护设计岩石地下工程2一、概述岩石地下工程定义:是指在地下岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程(如地下井巷、隧道、地下仓库,地下发电厂,地下飞机库\地下核废料存储库等)3一、概述-地下工程的特点共同特点:在岩体内开挖出具有一定断面和尺寸,在地应力条件下构筑的洞室。地下工程周围岩体(围岩)的稳定性决定着地下工程的安全和正常使用。围岩:应力重分布影响范围的岩石初始应力影响(载荷先于结构)开挖是第一道工序洞室的几何形状4一、概述-地下工程的特点地下工程特点:与地面工程所处环境条件截然不同地质条件:地质条件不完全清楚;工程涉及范围大荷载特性:地应力不确定,受结构影响、施工影响;结构特性:受力结构不明确,几何不稳定结构可能与围岩共同作用稳定材料特性:岩体非均质、非连续、各向异性、时间效应施工影响:在荷载不确定下施工,开挖、施工影响围岩稳定性5地下工程围岩分类(围岩分级):根据地下工程的性质与要求,将围岩体的某些属性加以概略的划分。围岩分类的目的:整理和传授复杂岩石环境中开挖地下工程的经验;可将以地质条件为主的分散的实践经验加以概略量化;是应用前人经验进行支护设计、选择施工方法的桥梁;是计算工程造价和投资的依据。二、地下工程围岩分类及地下工程类型6围岩分类岩层描述巷道开掘后围岩的稳定状态(3~5m跨度)岩种举例类别名称Ⅰ,Rb>60MPa,,无软弱夹层围岩稳定,长期不支护无碎块掉落现象完整的玄武岩、石英质砂岩、奥陶纪灰岩、茅口灰岩、大冶厚层灰岩Ⅱ,比较坚硬岩层,Rb=40~,,裂隙面闭合,无泥质充填物,Rb>60MPa围岩基本稳定,较长时间不支护会出现小块掉落胶结好的砂岩、砾岩、大冶薄层灰岩Ⅲ,Rb=20~,以坚硬层为主,,Rb=40~60MPa围岩能维持一个月以上稳定,有时产生局部岩块掉落页岩、砂质页岩;粉砂岩,石灰岩;硬质凝灰岩Ⅳ,Rb<,Rb=20~60MPa围岩的稳定时间仅有几天页岩、泥岩胶结不好的砂岩、硬煤Ⅴ、花斑泥岩、软质凝灰岩、煤、破碎各类岩石地下工程围岩分类7二、地下工程围岩分类及地下工程类型地下工程埋深浅埋地下工程深埋地下工程深埋地下工程地下工程自身影响达不到地表的,称为深埋。反之浅埋埋问题浅深8地下工程围岩稳定定义:地下工程工作期限内,安全和所需最小断面得以保证,称为稳定。地下工程围岩稳定性可分为两类自稳:不需要支护围岩自身能保持长期稳定人工稳定:需要采取措施才能保持围岩稳定围岩内危险点的应力和位移三、地下工程围岩应力9地下工程开挖打破平衡寻求平衡(应力重分布)R0λP0P0在巷道侧帮,愈接近自由表面,径向应力越小,至洞壁处变为零;切向应力愈大,至洞壁处达最高值,即产生所谓压应力集中。在巷道顶部,愈接近自由表面,切向应力愈低,有时甚至于在洞壁附近出现拉应力,产生所谓拉应力集中。理论与实验表明:地下洞室开挖,洞壁处的应力集中现象最明显;地下工程围岩应力重分布特点主要取决于地下工程的形状和岩体的初始应力状态。λ==~5r0三、地下工程围岩应力θr10三、地下工程围岩应力地下工程稳定中的力学概念本构关系概念:在力学范畴内讨论变形的相应关系基本力学关系根据材料性质及其工程影响,可分为:1)弹性(线弹性、完全弹性与滞弹性)2)塑性或弹塑性(理想弹塑性和弹脆性;具有硬化、软化性) 3)粘性(粘弹性、粘塑性、弹-粘塑性、粘弹塑性)