松散围岩变形破坏形式 （a）拱形冒落；（b）局部塌方造成偏压；（c）侧鼓；（d)底鼓
一、地形地貌条件 二、地层延性条件 三、地质构造条件 四、地下水 五、地应力和岩爆
水电资源大多数位于高山峡谷地区,岸坡陡峭,河 谷狭窄,流量较大。受地形条件的制约,往往需要将 发电机群设置在地下洞室中,而地下洞室位置的选择 关系到地下工程的成败与否,一旦选择不当,工程代 价巨大。因此很有必要进行地下厂房方案的比较选 择。大跨度、高边墙的地下厂房系统必然会遇到复 杂的地质条件和大量的工程地质问题,其中最受关注 的是围岩稳定问题。
+ 洞室开挖之前，岩土体一般处于天然应力平衡状态， 称为原岩应力场或初始应力场；硐室开挖后破坏了 这种平衡。地下开挖以后，由于围岩质点应力、应 变调整而引起的天然应力大小、方向和性质改变的 作用称为应力重分布；经应力重分布作用后形成的 新的应力状态，称为重分布应力状态。
+ 通常将洞室周围发生应力重分布的这一部分岩体叫 做地下洞室围岩（简称围岩），狭义上，围岩常指 硐室周围受到开挖影响，大体相当于地下硐室宽度 或平均直径的3~5倍范围内的岩土体。
埋深大于20r0
洞室开挖后由于应力的重分布，将使洞室周围产生应力集中现 象。当周边应力小于岩体的强度极限(脆性岩石)或屈服极限(塑性 岩石)时，洞室围岩稳定。否则，周边岩石首先破坏或出现大的变 形，并向深部扩展到一定的范围形成松动圈。在松动圈形成的过 程中、原来洞室周边集中的高应力逐渐向松动圈外转移，形成新 的应力升高区。该区岩体被挤压紧密，宛如天然加固的岩体，故 称承载区。
式中： 应力
rrθ-0-------自自2-洞P洞水h室中平半心轴径算算起起σ的的θ径极向坐距标离中的角度 Ph、PPvh---分别表示垂直与水平正应力， 如Pv果=γ岩H 体的初始应σ力r 反由重力形成，则
Ph=λγH (H为洞室平均埋深)
στrrθ、--σ-剪θ--应-分力2别r0为径向4应r0力和切6向r0应力距；离 r0
+ 碎裂岩体是指断层、褶曲、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生 夹泥的岩体。这类围岩的变形破坏形式常表现为塌方和滑动 （图）。破坏规模和特征主要取决于岩体的破碎程度和含泥 多少。在夹泥少、以岩块刚性接触为主的碎裂围岩中，由于 变形时岩块互相镶嵌挤压，错动时将产生一定阻力，因而不 易大规模塌方。相反，当夹泥量很高时，由于岩块间失去刚 性接触，则易产生大规模塌方，如不及时支护，将愈演愈烈， 直至冒顶。
洞室开挖后，地下形成了自由空间，原来处于挤压状态的围 岩，由于解除束缚而向洞室空间发生松胀变形。这种变形超过 了围岩本身所能承受的能力、便发生破坏。脆性岩石的变形破 坏的方式包括张裂坍落、劈裂、剪切滑动、岩爆弯折内鼓等； 塑性岩石的变形破坏包括挤出、膨胀、涌流和坍塌等
围岩变形和破坏失稳的形式，除与岩体内的初始应力状态及 洞形有关外，主要取决于围岩的岩性和结构特征。
2、承载圈，可以承受上覆岩体的自重以及侧向地应力的 附加荷载，在设计支衬时，应当充分发挥围岩的自承能力， 既尽量利用围岩支衬代替人工支衬，这样就可以节省设计费 用和提高施工速度。
3、松动圈和承载圈不是固定不变的，而是随地质条件和 时间而变化；同时与施工方法和速度密切相关，其中关键是 确定松动圈。
在生产实践中。确定洞室围岩松动圈的范围是非得重要 的。因为松动圈一旦形成，围岩就会坍塌或向洞内产生大量 的塑性变形，要维持围岩稳定就要进行支撑或衬砌
应当指出，如果岩体非常软弱或处于朔性状态地，则洞空开 挖后，由于塑性松动圈的不断扩展，自然承载圈很难形成。在这 种情况下，岩体始终处于不稳定状态，开挖洞室十分困难。如果 岩体坚硬完整，则洞室围岩始终处于弹性状态，围岩稳定，不形 成松动圈。
塑性松动 圈
弹性承 载圈
原岩应力区
1、松动圈，可以确定山岩的压力的大小，并借以确定隧 洞支护或趁砌的设计要求。
(5)松散状岩体是指强烈构造破碎和强烈风化的岩体或新近堆积 的土体。这类围岩的力学属性表现为弹塑性、塑性或流变性。 其变形破坏形式以拱形冒落为主。当围岩结构均匀时，冒落 拱形状较为规则（图（a））。但当围岩结构不均匀或松软岩 体仅构成局部围岩时，则常表现为局部塌方、塑性挤入及滑 动等形式（图（b）、（c）、（d））。
+ 这类岩体破坏形式主要有：沿层面张裂、弯曲内鼓、 折断塌落等。
层状围岩变形破坏特征 （a）水平层状岩体；（b）倾斜层状岩体；（c）直立层状岩体 1—设计断面轮廓线；2—破坏区；3—崩塌；4—滑动；5—弯曲、张裂及折断
+ 这类结构围岩的变形破坏，主要表现为沿结 构面的滑移掉块。
坚硬块状岩体中的块体滑移图 1—层面；2—断裂；3—裂隙
1、完整结构岩体的变形破坏特征
2、层状结构岩体的变形破坏特征
3、块断结构岩体的变形破坏特征
4、碎裂结构岩体的变形破坏特征
5、散体结构岩体的变形破坏特征
+ 坚硬完整岩体的强度高、稳定性好,其变形和破坏可 根据弹性理论计算。该类岩体在高地应力区，洞室 开挖后可能产生岩爆现象。
+ 岩爆系指在地下开挖过程中，围岩突然以爆炸形式 表现出来的破坏现象。
+ 岩爆的产生需要具备两方面的条件：高储能体（高 强度、结构完整的脆性岩体）的存在，且其应力接 近于岩体强度是岩爆产生的内因；某附加荷载的触 发则是其产生的外因。附加荷载主要包括两个方面： 一是机械开挖、爆破以及围岩局部破裂所造成的弹 性振荡；一是开挖的迅速推进或累进性破坏所引起 的应力突然向某些部位的集中。
第一节 概 述 第二节 洞室围岩应力的重分及布变形与破坏特征
第三节 洞室位置选择的工程地质评价 第四节 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析 第五节 隧道施工的工程地质问题及提高围岩稳定性的措施
1. 定义：人工开筑。
2. 地下工程的特征：开挖前处于应力平衡 状态，开挖后洞室周围的岩体发生卸荷 回弹和应力重分布，可能因此发生变形 和破坏。
3. 研究意义：正确估计围岩应力和岩体强 度，及时合理地对地下工程进行维护， 是保证地下工程安全、经济地修建和运 营的前提。
一、地下洞室围岩重分布应力 （一）基本概念 （二）弹性围岩重分布应力 （三）塑性围岩重分布应力
1、围岩松动圈与承载圈 2、松动圈与承载圈的应用 二、洞室围岩变形破坏的类型和特点