什麼是地下洞室圍巖(土)穩定性

地下洞室周圍巖、土體的穩定程度。地下洞室的開挖,會引起初始應力的釋放,洞室周圍巖、土體中產生應力集中和新的變形。應力低、變形小的洞室可以在不支護條件下長期使用。應力高、變形較大的,往往引起巖、土體破壞,因而必須利用支護或加固巖、土體的措施,才能保持使用洞室所必需的斷面尺寸。在應力大、變形嚴重的情況下,不僅會造成洞室周圍巖、土體的破壞,而且還可能導致地表沉陷,危及地面建築物的安全。

什麼是地下洞室圍巖(土)穩定性

根據洞室所在地層的性質,地下洞室分為土洞和巖洞兩大類。土體和巖體的工程性質差別較大,兩類洞室的變形破壞型式、影響因素,以及穩定性評價方法等,均有所不同。

與大部分巖洞相比較,土洞的穩定性要低得多。一般來説,土洞如果不給予支護,通常都不能保持長期穩定。影響土洞穩定性的因素,主要是土層類型、地下水的狀態、洞室斷面尺寸、形態以及埋深等。在堅硬和較堅硬的土層中,洞室穩定性較好;在淤泥層、沙層、粘性土層及遇水軟化的粘土巖、膨脹土層中,洞室穩定性很差,常常給施工帶來巨大困難。土洞的穩定性和土壓力的評價,通常採用土力學的分析方法進行。

巖洞的穩定性主要取決於巖體中的初始應力狀態、巖體質量(主要是巖體結構和巖塊質量)、地下水狀況、洞室的斷面尺寸、形狀及其埋深等。初始應力不高,水平初始應力與鉛直初始應力的數值越接近,巖體質量越好。地下水越不發育,洞室斷面尺寸越小,洞室圍巖的穩定性就越好。反之,當初始應力很高時,巖洞穩定性很差,常使圍巖發生板裂、剝落和巖爆,甚至導致洞室完全封閉。巖體結構不良時,圍巖可能發生塊體崩塌、滑移和彎折破壞;洞室通過含水的泥質巖體、雲母質巖體、含有斷層泥的破碎帶,以及膨脹巖體時,圍巖可能發生擠入和膨脹破壞;洞室通過位於地下水位以下的斷層破碎帶時,飽水的巖屑將可能象漿液一樣流入洞室,充填洞室;當地下水非常豐富、水壓力非常大時,甚至在堅硬巖體中,也可能使洞室頂板、底板、洞壁或掌子面圍巖發生水壓突破破壞。

巖洞穩定性的評價,一般採用以下3類方法:

(1)圍巖分類評價法。這是普遍採用的一種方法,它是以巖體質量評價為基礎,結合已建工程的實踐經驗進行的。

(2)連續介質力學分析法。利用彈性理論、彈塑性理論以及各種數值分析方法,評價圍巖的穩定性。

(3)塊體極限平衡分析法。應用極限平衡理論,分析圍巖脆性開裂、塊體滑移以及層狀巖體彎折等問題。