0.3～0.9Mpa）； ◈ 高地温（28℃）； ◈ 断层破碎带（总计10余条）；
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➢ 第6节 围岩稳定性评价
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❖ 深埋长隧洞
➢ 秦岭铁路隧道（长18.4km）已经贯通；南水 北调西线一期工程93. 8％的线路为隧洞；琼 州海峡隧道、台湾海峡隧道、秦岭终南山特 长公路隧道；
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➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及隧洞 设计关键问题研究
◈ 研究高地应力和高外水压力作用下岩体变形和强度 特征；研究“双高”作用下围岩稳定性；围岩的流变 特性及其对衬砌后期的影响；岩体渗流参数反分析 ，渗流场分析及渗流应力场的分析；研究“双高”作 用下压力隧洞的支护设计。
⑶坚硬块状及厚层 状岩体-在多组软弱 结构面切割成不稳定 分离体部位；
⑵碎裂结构、 半坚硬结构岩；
⑷洞室中应力集中 部位-洞中岩柱、洞形 急剧变化部位。
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➢第6节 围岩稳定性评价 2、洞室易失稳部位-
破碎松散岩体、软弱岩体 坚硬块状岩不稳定分离体
洞室中应力集中部位
这些部位是洞室选择时应首先避开的部位。
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锦屏二级水电站地下厂房开挖最大跨度26.8m，边墙最大 高度75.1m，长度超过335m，埋深在400m以上，这几项 指标是地下厂房中罕见的，大埋深将给厂房洞群的设计和 施工带来一系列特殊的问题。
❖ 锦屏长隧洞和大型地下洞室主要技术难点为： ➢ （1）深埋长隧洞的地质勘探技术研究 ➢ （2）深埋长隧洞快速施工关键技术研究 ➢ （3）长隧洞信息化设计方法的研究 ➢ （4）高地应力和高外水压力作用下岩体特性及
➢问题： 1、围岩稳定性评价的思路、程序是什么？ 2、定性评价主要考虑哪些方面？ 3、定量评价有几种方法？各自的适用条件是 什么?
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➢第6节 围岩稳定性评价
一、定性评价
1、围岩稳定性
岩体强度、完整性、天然
岩体性质- 应力状态、水文地质条件
取决于三方面
建筑特性- 规模、断面形状
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.经典案例.
三、实例分析
➢ 大秦铁路军都山隧道(1985年)：隧道进尺 16km,塌方21次,累计影响工期685d。
➢ 川藏公路二郎山隧道：全长4176m、最大埋 深达760余m，该隧道穿越11条断层，地质条 件较为复杂。
✦ 其中高地应力与岩爆问题是该隧道的主要工 程技术难题之一。隧道施工过程中共发生了 近百次岩爆活动, 主洞和导洞中连续发生岩 爆的累计总长度达1095m。
对稳定有利的条件—
新鲜完整岩体、裂隙不发育、少量地下水。
完整坚硬岩体、裂隙较发育、但闭合且连续性 差、未形成分离体。
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➢第6节 围岩稳定性评价
二、定量评价
Fs：安全系数， 一般取Fs=2
1、整体稳定性计算-整体状或块状岩体，σσ可θcc视,,σσtθ为t---均岩-洞质体壁、饱处连和环续抗向介压压质、、拉拉强应度力。；
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第四章 地下工程
➢ 第1节 ➢ 第2节 ➢ 第3节 ➢ 第4节 ➢ 第5节 ➢ 第6节 ➢ 第7节
概述 围岩应力分布 围岩变形破坏 围岩分类 围岩压力 围岩稳定性评价 地下工程超前预报
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➢第6节 围岩稳定性评价
❖围岩稳定性是地下建筑工程研究的核心 ➢一般采用定性与定量结合的方法进行。
L2 3g
otcot
对三角形分离体ABC：
b
L3
cot cot
TTj1L1Tj2L2
T 2 T j1 L 1 T j2 L 2co c to t
W 1
L 2 3g
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➢第6节 围岩稳定性评价 ⑵侧壁分离体 侧壁分离体在自重W2作用下沿结构面L4滑移，其 后缘切割面L2的抗拉强度可忽略。 此时，分离体的稳定性系数为：
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➢ 第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
◈ 渝怀铁路圆梁山隧道：线路重点控制工程，全 长11.068公里，隧道地质条件异常复杂。
◈ 隧道进口毛坝向斜和出口桐麻岭背斜有多处大 规模的深埋充填溶洞，出口段为岩堆体。
◈ 这是国内隧道建设中首次在深埋、向斜部位、 高压富水、形态类型多变的充满水、粉质泥砂 的深部地区中穿过。隧道施工难度属国内罕见。
软硬相间岩体-
其中软岩强度低，或错动成软弱夹层，此类 岩一般性质较差，围岩稳定性也较差。
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2、岩体结构- 对岩体变形破坏起控制作用。
⑴ 体性状-
松散结构及碎裂结构岩体稳定性最差；薄层状岩体次之； 厚层状岩体稳定性最好
⑵ 结构面性状-
对于脆性厚层块状岩 体，强度取决于软弱 结构面的特性。
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4、地质构造 关注断层破碎带、裂隙密集带、褶皱轴部 ➢避开断层破碎带、裂隙密集带
其对围岩稳定性影响最大，且在施工中可能有突发涌水。
➢褶皱地区应尽量 避免沿紧闭向斜的 轴部部置洞线。
该处围压较大，
？ 顶拱自稳性差，
常遇突发涌水。
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5、地下水- •影响围岩应力状态及围岩强度
➢ 锦屏二级电站引水隧洞长17.5km，综合技术 难度复杂，预计一批重大的技术难题将攻克 ，届时我国隧道及地下工程技术将会再上一 个新台阶。
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• 锦屏一级电站在2005年正式开工，至2012年下半年第一台机 组发电。锦屏二级电站在2007年上半年正式开工，至2012年 年202底0/4/第2 一台机组发电。
探洞掘进至4168m终止处，埋深已达2200m左右，超过了 锦屏二级水电站引水隧洞的一般埋深，距最大埋深仅差约 300m。
由超深埋引起的一系列工程地质问题已得到了基本的探查 ，用长探洞已取得的勘测、试验成果来评价锦屏二级水电 站引水隧洞的工程及水文地质条件，具有较高的参考价值 和可信度。
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结构面自身特征；
考虑：结结构构面面与组临合空关面系的；
交切关系；
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2、岩体结构- 对岩体变形破坏起控制作用。
⑶ 分离体形状-当分离体小于洞 跨时，可能向洞内滑移、失稳。
•顶拱三种情况
正三角锥体--最不稳定 柱状结构体--受拉时不稳 倒三角锥体--有利于稳定
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3、天然应力状态
取决于垂直洞轴的水平应力σH的大小及天然应力 比系数λ。这是决定天然应力重分布状态的主因。
天然最大主应力的量级。其与洞轴的关系对围岩变形破坏
有显著影响。
在最大主应力（压）方向 上，围岩破坏概率及严重 程度比其他方向大。
估计其值并设法消除其对 洞体的影响或设法利用它 是非常重要的。
由于最大主应力多系水平向的，在选择洞线 时，应尽量使二者平行而非垂直。
影 响
σH、天然应力比系数λ
因 地质构造-关注断层破碎带、裂隙密集带、 素 褶皱轴部
水文地质条件-影响围岩应力状态及围岩强度
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第7节 洞室位址选择地质论证
1、岩性-- 影响洞室稳定性最基本的因素。
坚硬完整岩体-
稳定性好，不需支护能 适应各种断面洞室。
软弱岩体-
力学强度低，遇水易软化、崩 解、膨胀等不良性质，不利于 洞室稳定，围岩易变形破坏。
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锦屏二级水电站引水隧洞长约17.4Km，超过国内已建和在 建各种类型隧洞长度，和秦岭隧道、福堂电站隧洞长度相近 ；其埋深最大达2525m，超过世界著名的辛普伦公路隧洞（ 最大埋深为2135m），与目前世界上埋深最大的法国谢拉水 电站引水隧洞（最大埋深2619m）相近；
我国深埋长隧洞施工技术已达到国际先进水平，秦 岭铁路隧道18.45km平导洞仅用三年零52天即贯 通，创国内最高单工作面开挖纪录456m/月，取 得了深埋长隧道快速施工丰富经验。
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➢ （2）深埋长隧洞快速施工关键技术研究 ◈ 研究锦屏电站引水隧洞合理的修建程序和施工方法
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➢ 第6节 围岩稳定性评价
.经典案例.
➢ 相关数据
◈ 岩溶突水（9.8×104～14.5×104m 3／d）； ◈ 岩溶突泥； ◈ 高水压（4.42～4.6Mpa）； ◈ 高地应力（水平主应力Max 16～21Mpa， ◈ M in 8～11Mpa）； ◈ 煤层瓦斯（涌出量0.124～0.137m 3／d，压力
其稳定性根据重分布应力计算或实测结果，与岩体的抗压
（拉）强度比较，评价稳定性。
应力集中系数--
由前述可知，洞 壁处弹性应力为：
h v
12co 2s
12co2s
此时：
t
t
F
c
c
Fs
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➢第6节 围岩稳定性评价
2、围岩局部稳定性计算
结构面切割形成不稳定分离体
⑴洞顶分离体
W 11 2L3bg2c
➢ （5）长引水隧洞的水力学问题研究 ◈ 长引水隧洞水力过渡过程的试验研究；研究长引水
隧洞不衬砌或喷砼段减少糙率的措施；长引水隧洞 调压室的设计。
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补充：洞室位址选择的地质论证
一、围岩稳定性分析
岩性-影响洞室稳定性最基本的因素
地 质
岩体结构-对岩体变形破坏起控制作用
方 面
天然应力状态-取决于垂直洞轴的水平应力
W2costancL4 W2sin
式中：c,φ为结构面L4 上的内聚力和内摩擦角。
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L3 -分离体底宽； b-分离体高；α,β-
结构面倾角；Tj1 , Tj2-结构面抗拉强 度。
洞顶洞壁分离体稳定计算
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W2 -侧壁分离 体自重；α-结