的做好勘测工作。
四川交通职业技术学院道桥系
六、地下洞室围岩稳定性的分析方法
（一）影响围岩稳定的因素 地下洞室围岩的稳定与岩性、岩体结构与构造等自然因素有关， 与开挖方式、支护形式及时间等人为因素也有关。 1．岩性 坚硬完整的岩石一般对围岩稳定性影响较小，而软弱岩石则 由于岩石强度低、抗水性差、受力容易变形和破坏，对围岩稳 定性影响较大。 我们知道岩石由于其矿物成分、结构和构造的不同，物理力 学性质差别很大。如果地下洞室围岩为整体性良好、裂隙不发 育的坚硬岩石，岩石本身的强度远高于结构面的强度。这种情 况下，岩石性质对围岩的稳定性影响很小。 如果地下洞室围岩强度较低、裂隙发育、遇水软化，特别是 具有较强膨胀性围岩，则二次应力使围岩产生较大的塑性变形， 或较大的破坏区域。同时裂隙间的错动，滑移变形也将增大， 势必给围岩的稳定带来重大影响。
四川交通职业技术学院道桥系
（二）围岩的破坏
1、脆性破坏 2、块体滑动与塌落 3、层状岩体的弯曲折断 4、碎裂岩体的松动解脱 5、塑性变形和膨胀 6、松散围岩的变形与破坏 7、特殊地质问题
四川交通职业技术学院道桥系
三、围岩的工程地质分类及其应用
分类科学也称为分类学，是研究分类理论的内涵， 包括基础、原理、过程及规则，岩体分类的目的是 为了系统的认识岩体的工程特性及其产生变形和破 坏的一般规律，以便有效地利用和改造岩体，为工 程设计和施工提供依据。岩体的分类目的包括： 1.确定影响岩体特征最重要的参数。 2.根据岩体的明显特征，将其相同的分成一组。 3.明确每一个岩体组的特征及其分类基础。 4.进行一个工程的岩体特征分析，并与其他工程 对比分析。 5.取得为工程设计的定量资料和准则。 6.建立工程师与地质师之间的相互关系。
四川交通职业技术学院道桥系
3．地质构造

地质构造对于围岩的稳定性起重要作用，当洞室通过软硬相 间的层状岩体时，易在接触面处变形或坍落。若洞室轴线与岩层 走向近于直交，可使工程通过软弱岩层的长度较短，若与岩层走 向近于平行而不能完全布臵在坚硬岩层里，断面又通过不同岩层 时，则应适当调整洞室轴线高程或左右变移轴线位臵，使围岩有 较好的稳定性，洞室应尽量设臵在坚硬岩层中，或尽量把坚硬岩 层作为顶围。 当洞室通过背斜轴部时，顶围向两侧倾斜，由于拱的作用， 利于顶围的稳定。而向斜则相反，两侧岩体倾向洞内，并因洞顶 存在张裂，对围岩稳定不利。另外，向斜轴部多易储存聚集地下 水，且多承压，更削弱了岩体的稳定性。 当洞室邻近或处在断层破碎带，若断层带宽度愈大，走向与 洞室轴交角愈小，它在洞内出露越长，对围岩稳定性影响便越大。
四川交通职业技术学院道桥系
七、保障地下洞室围岩稳定性的处理措施
研究地下洞室围岩稳定性，不仅在于正确地据以 进行工程设计与施工，也为了有效地改造围岩，提 高其稳定性。常采用光面爆破、掘进机开挖等先进 的施工方法以及对围岩采取灌浆、锚固、支撑和衬 砌等加固措施。从工程地质观点出发，保障地下洞 室围岩稳定性的途径有二：第一，保护地下洞室围 岩原有的强度和承载能力，如及时封闭围岩以防风 化，及时衬砌阻止围岩产生过大变形和松动；第二， 赋予围岩一定的强度使其稳定性有所提高，如给围 岩注浆、封闭裂隙、用锚杆加固危岩等。前者主要 是采用合理的施工和支护衬砌方案，后者主要是加 固围岩。
四川交通职业技术学院道桥系
教学基本要求
学习目标 1、知道围岩压力变形破坏的基本类型，围岩压 力的表现形式。 2、知道地下洞室围岩稳定与哪些因素有关，主 要的地下工程地质问题。 3、知道保障地下洞室围岩稳定性的处理方法。 【重点】主要的地下工程地质问题的分析及保 障地下洞室围岩稳定性的处理措施。 【难点】地下工程地质问题的分析。
四川交通职业技术学院道桥系
五、地下工程地质问题
地下工程修建在各种不同地质条件的 岩体内，所遇到的工程地质问题比较复 杂。从现有的工程实践来看，地下建筑 工程的工程地质问题主要是围绕着岩体 稳定而出现的，一般说来，地下工程所 要解决的主要工程地质问题有如下几方 面：
四川交通职业技术学院道桥系
（1）在选择地下建筑工程位臵时，判定拟建工 程的区域稳定性和山体岩体的稳定性(包括洞口 边坡稳定和洞身岩体的稳定)。这时一般多从拟 建洞室山体的地形、地貌、地层岩性、地质构 造、水文地质条件及其它影响建设洞室的不良 地质现象等方面来判定岩体的稳定性。 （2）在己选定的工程位臵上判定地下建筑工程 所在岩体的稳定性。这个阶段除进行—般的岩 体稳定评价以外，还要解决一些与土建设计有 关的岩体稳定方面的问题，这些问题有：
四川交通职业技术学院道桥系
地下洞室
在岩（土）体内，为各种目的经人工开凿形 成的地下工程构筑物称为地下洞室。 研究地下洞室围岩稳定性的实质，是研究岩 体在开凿洞室后，力学变化机理和岩体中应力 分布状况。一般情况下，在查明岩体结构特征 和地应力条件的基础上，根据岩体的强度和变 形特点就可以判别围岩的稳定性。目前用于研 究围岩稳定性的方法有：数学力学计算方法， 围岩的变形和破坏机制分析方法，围岩地质结 构分析和围岩稳定性分类方法，模拟试验方法 等。本章的主要内容有：以岩体结构及地应力 理论为基础；系统的分析岩体变形与破坏机制 和基本类型；介绍围岩的工程分类及其应用。 此外还要讨论围岩稳定性的评价方法。
四川交通职业技术学院道桥系
（二）地下洞室围岩稳定性的分析方法 由于不同结构类型的岩体变形和失 稳的机制不同，不同类型的地下洞室 对稳定性的要求不同，围岩稳定性分 析和评价的方法多种多样，目前有以 下儿种方法。 1．围岩稳定分类法 2. 工程地质类比法 3．岩体结构分析法 4．数学力学计算分析法 5．模拟试验法
四川交通职业技术学院道桥系
围岩分类系统
目前，国内外比较有系统的围岩分类至少有百十 余种。但是，其中堪称完善且能为众人所接受的 分类是不多的。一个好的分类应当具备下述基本 要求：类别明确，特征突出，符合实际，简单易 行，并且应能经的起工程实践的检验。 根据现有分类所采用的原则，大体上可归并成三 个分类系统： 1.按围岩的强度或岩体主要力学性质属性分类。 2.以围岩稳定性为基础的综合分类。 3.按岩体质量等级的分类。
四川交通职业技术学院道桥系
第 七 章
课 件 制 作： 张 斌
洞 室 围 岩 处 理
四川交通职业技术学院道桥系
主要内容
第一节 地应力及洞室围岩的变形与破坏 第二节 围岩的工程地质分类及其应用 第三节 围岩稳定性计算 第四节 地下洞室围岩稳定性的分析方法 第五节 地下工程地质问题 第六节 保障地下洞室围岩稳定性的处理 措施来自四川交通职业技术学院道桥系
四、围岩稳定性计算
围岩稳定性计算是根据不同的岩体结构， 不同的力学属性，简化成不同的力学模型， 应用相应的力学方法，研究围岩的变形破坏 过程，对围岩稳定性进行定量计算评价的方 法，其重点是计算围岩压力。 围岩压力是指围岩作用在支护（衬砌）上 的压力，是确定衬砌设计荷载大小的依据， 围岩压力也称山岩压力或地压。围岩有松动 压力、变形压力、冲击压力和膨胀压力四种。
四川交通职业技术学院道桥系
地应力
也称天然应力、原岩应力、初始应力、 一次应力，是指存在于地壳岩体中的应力。 由于工程开挖，使一定范围内岩体中的应 力受到扰动而重新分布，则称为二次应力 或扰动应力，在地下工程中称围岩应力。 地应力包括岩体自重应力、地质构造 应力、地温应力、地下水压力以及结晶作 用、变质作用、沉积作用、固结脱水作用 等引起的应力。
四川交通职业技术学院道桥系
4.构造应力的影响
构造应力随地下洞室的埋深增加而增大， 因此一般地下洞室埋藏越深，稳定性越 差。根据经验，沿构造应力最大主应力 方向延伸的地下洞室比垂直最大主应力 方向延伸的地下洞室稳定；地下洞室的 最大断面尺寸沿构造应力最大主应力的 方向延伸时较为稳定，这是由围岩应力 分布决定的。一般地质构造复杂的岩层 中构造应力十分明显，尽量避开这些岩 层，对地下洞室的稳定非常重要。
四川交通职业技术学院道桥系
（二）支撑、衬砌与锚喷加固
支撑是临时性加固洞壁的措施，衬砌是永久性 加固洞壁的措施。此外还有喷浆护壁、喷射混凝土、 锚筋加固、锚喷加固等。 1．支撑 支撑按材料可分为木支撑、钢支撑和混凝土支 撑等。在不太稳定的岩体中开挖时，应考虑及时设 臵支撑，以防止围岩早期松动。支撑是保护围岩稳 定性的简易可行的办法。 2．衬砌 衬砌的作用与支撑相同，但经久耐用，使洞壁 光坦。砖、石衬砌较便宜，钢筋混凝土、钢板衬砌 的成本最高。衬砌一定要与洞壁紧密结合，填严塞 实其间空隙才能起到良好效果。作顶拱的衬砌时， 一般还要预留压浆孔。衬砌后，再回填灌浆，在渗 水地段也可起防渗作用。
四川交通职业技术学院道桥系
5．地下水的影响
围岩中地下水的赋存、活动状态，既影响着围岩的应力 状态，又影响着围岩的强度。当洞室处于含水层中或地 下洞室围岩透水性强时，这些影响更为明显。静水压力 作用于衬砌上，等于给衬砌增加了一定的荷载，因此， 衬砌强度和厚度设计时，应充分考虑静水压力的影响。 另一方面，静水压力使结构面张开，减小了滑动摩擦力， 从而增加了围岩坍塌、滑落的可能性；动水压力的作用 促使岩块沿水流方向移动，也冲刷和带走裂隙内的细小 矿物颗粒，从而增加裂隙的张开程度，增加围岩破坏的 程度。地下水对岩石的溶解作用和软化作用，也降低了 岩体的强度，影响围岩的稳定性。 地下洞室围岩的稳定性，除了受到上述天然因素的 影响外，人为因素也是不可忽视的，比如开挖方法、开 挖强度、支护方法和时间等因素。
四川交通职业技术学院道桥系
①洞室四周岩体的围岩压力的评价(即岩体本身对衬砌 支护的压力评价)； ②岩体内地下水压力的评价(即地下水对衬砌支护的压 力) ； ③提出保护围岩稳定性和提高稳定性的加固措施； ④在需要时，进行岩体弹性抗力的评价(弹性抗力即在 衬砌对围岩有作用力时，围岩变形所表现出来的抵抗 力。此项评价对于洞室有内压力时较为有用，而对地 下工厂则一般意义不大)。由于地下工程的重要性和各 种自然地质现象的复杂多变，要想详细地弄清楚上述 各种不同的工程地质问题，在进行洞室工程勘测时， 应坚持必要的程序，按勘测设计阶段，由浅入深