一、圍岩穩定的概念
圍岩穩定是指在一定時間内,在一定的地質力和工程力作用下岩體不産生破壞和失穩。圍岩在壓應力、拉應力及剪應力作用下能否破壞的判斷:
1、圍岩的抗壓強度和抗拉強度是否适應圍岩應力。(公式略)
2、圍岩的抗剪強度是否适應圍岩的剪應力。 (公式略)
二、圍岩變形破壞的特點
由于岩體在強度和結構方面的差異,洞室圍岩變形與破壞的形式多種多樣,主要的形式有脆性破裂、塊體滑移、彎曲折斷、松動解脫、塑性變形等。
1.堅硬完整岩體的脆性破裂
在堅硬完整的岩體中開挖地下洞室,圍岩一般是穩定的。但是在高地應力地區,經常産生岩爆現象。岩爆是儲存有很大彈性應變能的岩體,在開挖卸荷後,能量突然釋放所形成的,它與岩石性質、地應力積聚水平及洞室斷面形狀等因素有關。
圍岩失穩機制及破壞形式
圍岩變形破壞的常見形式
2.塊體滑移
塊體滑移是塊狀結構圍岩常見的破壞形式。這類破壞常以結構面交切組合成不同形狀的塊體滑移、塌落等形式出現。分離塊體的穩定性取決于塊體的形狀有無臨空條件、結構面的光滑程度及是否夾泥等。
3.層狀彎折和拱曲
岩層的彎曲折斷,是層狀圍岩變形失穩的主要形式。
平緩岩層,當岩層層次很薄或軟硬相間時,頂闆容易下沉彎曲折斷。
在傾斜層狀圍岩中,當層間結合不良時,順傾向一側拱腳以上部分岩層易彎曲折斷,逆傾向一側邊牆或頂拱易滑落掉塊。
在陡傾或直立岩層中,因洞周的切向應力與邊牆岩層近于平行,所以邊牆容易凸邦彎曲。
4.碎裂岩體的松動解脫
碎裂結構岩體在張力和振動力作用下容易松動、解脫,在洞頂則産生崩落,在邊牆上則表現為滑塌或碎塊的坍塌。
5.松軟岩體
一般強烈風化、強烈構造破碎或新近堆積的土體,在重力、圍岩應力和地下水作用下常産生冒落及塑性變形。常見的塑性變形和破壞的形式有邊牆擠入、底鼓及洞徑收縮等。
三、(修正)圍岩質量等級與自穩能力的關系
I 類為穩定岩體,圍岩可長期穩定。
Ⅱ類為基本穩定圍岩,不會産生塑性變形,局部可能産生掉塊。
Ⅲ類圍岩穩定性差,圍岩強度不足,局部會産生塑性變形,不支護可能産生塌方或變形破壞,完整的較軟岩穩定性較好,可定為“暫時穩定”。
Ⅳ類為不穩定圍岩,規模較大的各種變形破壞都可能發生。
V 類為極不穩定圍岩,不能自穩,變形破壞嚴重。
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