15地下建筑工程地质勘察.ppt

第十五章地下建筑工程地质勘察
第一节概述
第二节地下建筑围岩应力分布
第三节地下建筑围岩的变形与破坏
第四节地下建筑围岩压力
第五节有压隧洞围岩抗力与上覆岩层的最小厚度问题
第六节地下采空区围岩变形破坏形成的地面塌陷
第七节地下建筑围岩稳定性因素分析及位址选择的工
程地质论证
第八节地下建筑围岩分类
第九节地下建筑施工方法与支衬结构设计的工程地质论证
第十节地下建筑工程地质勘察要点
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。
二滩电站地下厂房
地下洞室的分类
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
按洞壁受压情况:有压洞室、无压洞室
按断面形状:圆形、矩形、城门洞形、椭圆形
按与水平面关系:水平洞室、斜洞、垂直洞室(井)
按介质类型:岩石洞室、土洞
按应力情况:单式洞室、群洞
研究意义

地下洞室开挖之前,岩体处于一定的应力平衡状态,开挖使洞室周围岩体发生卸荷回弹和应力重新分布。如果围岩足够强固,不会因卸荷回弹和应力状态的变化而发生显著的变形和破坏,那么,开挖出的地下洞室就不需要采取任何加固措施而能保持稳定。但是,有时或因洞室周围岩体应力状态的变化大,或因岩体强度低,以致围岩适应不了回弹应力和重分布应力的作用而丧失其稳定性。此时,如果不加固或加固而末保证质量,都会引起破坏事故,对地下建筑的施工和运营造成危害。
第二节地下建筑围岩应力分布
地壳在漫长的地质年代里始终处于不断运动与变化之中,例如,由于地壳的构造运动常使岩层产生褶皱、断裂和错动,这些现象的出现都是岩层或岩体受力的结果。引起岩体产生应力的原因很多,有构造运动所产生的构造应力,由上覆岩体的重量所引的自重应力、气温变化所引起的温度应力、地震力以及由于结晶作用、变质作用、沉积作用、固结作用、脱水作用所引起的应力,其次还有由于地下开挖在洞室围岩中所引起的应力重分布和高坝等建筑物在岩基中所引起的附加应力等。岩体中的应力有的是由于人类活动而引起的,有的则在工程建筑之前早就产生了。凡是在工程施工开始前就已存在于岩体中的应力,称为初始应力或天然应力或地应力(构造应力和自重应力都是初始应力)。初始应力的大小主要取决于上覆岩层的重量、构造作用的类型、强度和持续时期的长短等。
一、岩体中的天然应力
天然应力(地应力、初始应力等)人类工程活动之前存在于岩体中的应力。
重分布应力(二次分布应力、附加应力等)由于工程活动改变了的岩体中的应力。
→
←
重分布应力
↓
↑
∧
++++++
++++++
++++++
天然应力
→
←
↓
↑
∧
相对于第2洞室的天然应力
天然应力的组成及起源
组成:
岩体自重→自重应力
构造运动→构造应力
流体作用→渗流应力
其它(地温、地球化学作用等)
起源(主要指构造运动的起源):
板块运动
地幔热对流
地球自转速度变化
拉张区
挤压区
研究意义

区域稳定
地下洞室稳定
边坡稳定
地基岩体稳定
以东经100~105o为界分东西两区。
强度上:西强东弱(西高东低)
方向上:西: NNE-SSW为主,东:近E-W。
岩体天然应力的分区性(以中国为例)