地下工程地质常见的问题汇总

1、地 下 工 程 地 质 常见的问 题汇总北京地铁王府井车站广州地铁东（山口）杨（箕）区间隧道Chapter 7 地下工程地质问题（纲要）一、地下工程与地质环境条件关系(动态)概述：1、日本青函隧道 2、英吉利海底隧道3、日本关门隧道 4、厦门东翔安海底隧道5、隧道工程的优势特点二、地下工程相关的若干基本概念：1、岩体的含义及其构成 2、岩体结构类型含义和 类型特征3、地应力问题概述 4、围岩、围岩应力含义 及其特征三、地下工程的专门工程地质问题概论：1、地下水作用问题 2、地下有害气体问题3、地下温度场问题 4、岩爆问题5、围岩工程地质特征分类（围岩工程特性分类）四、围岩的工程分类及其应用（围

2、岩稳定性的定性分析）1、围岩工程分类的目的2、围岩工程分类的主要依据（原则）和指标3、围岩工程分类方案概述.五、围岩稳定性的（定量）计算分析评价：1、围岩稳定性定量计算分析评价的目的2、围岩压力的含义和类型3、围岩压力的计算分析理论和方法简述六、地下(隧道)工程超前地质预报问题 1.地质法预报; 2.地球物理探测预报法; 3.综合法预报. (*施工期超前地质预报.*)Chapter 7 地下工程地质问题一、地下工程与地质环境条件关系(动态)概述： 地下工程是土木、交通和水利水电工程的重要构成类型之一。而地质环境条件因素对各类地下工程的决策、立项、设计和施工，以及运营使用均有举足轻重的影响作用。

3、主要以海底隧道工程为例概括评述之；如：1、日本青函海底隧道km（为至今世界最长），海底长23km；始建于1965年，竣工于1985年，历时20年；历经磨难主因之一，便是海底23km长无钻孔勘测，约80%的地质条件与设计预测不附或太粗糙，不得不主要靠超前导洞及服务隧道掌子面的超前钻探孔来修改完善设计和指导施工，引发很多事故，故工期长，造价很大。2、英法（英吉利）海底隧道km，海底长37km（比日本青函长55%）；始建于1988年，完工于1994，历时8年。施工顺利，造价仅为日本青函隧道的一半，主要原因之一是，地质勘查详细，海底段实施深海钻探孔120个，海底地质环境条件掌握的较详细，较准确，选在岩

4、性较单一的K纪泥灰岩之中。3、日本关门隧道km，km；始建于1936.9，完工于1944年，历时8年，工期长，造价高，重要原因之一是采用“三边”政策。4、厦门东翔安隧道km，km；隧道截面积为100m2，三车道，隧道围岩基本全为岩浆岩，地质环境条件(简单)较好，总投资32亿。2006年动工，2010年建成，即工期仅为4年。 5、隧道工程的优势；它兼具有不受台风、浓雾条件、海啸恶劣环境的影响的优点，还具有不象桥梁那样易阻塞海上航运或易受航船撞击危害等优势；还具有备战防灾安全等优点。因此，海底隧道应是跨海峡（湾）交通的较佳方案。我国拥有2万多km长的海岸线，海峡（湾），岛屿众多。随着国力的增强，我

5、国人民生活水平和质量的提高，对海湾（峡）交通高水平高质量的要求与日俱增，海底隧道工程远景广阔诱人。目前，我国的海底隧道工程水平离世界先进水平有较大的距离。但是，我国陆上地下工程在国际上具有很高水平，尤其是交通（公路、铁路）隧道工程水平属世界先进水平，已修建总长近3000多Km，Km），Km）都属成功的范例工程。因此，我国已具备修建包括海底隧道在内各类地下工程的能力和较好水平。 厦门东隧道地质图厦门东隧道线路图厦门东隧道施工图厦门东隧道内部装饰和通风设计二、若干基本概念问题：1、岩体的含义及其构成：岩体含义：是由一种或多种岩石组成，可以是不同 成因与类型岩石的组合体，是由结构面 和结构体两部份构

6、成的，是自然形成的 非场质各向异性不连续地质体。结构面：是指岩层（体）中的层理面，软弱夹层， 片理面、节理（面）、断裂或断层面、裂隙面等 各种不连续面或软弱面的统称。结构体：指被结构面包裹的岩块（岩石），常俗称岩块。 2、岩体结构类型含义和类型特征 岩体结构含义： 指不同类型或成因、级别、特征的结构面与不同大小和形态的结构体（岩块或岩石），以不同特性组合（联结）形成的岩体所具有的结构。岩体结构类型及其特征：请见P142表6-1a. 整体块状结构岩体 c. 碎裂状结构岩体b. 层状结构岩体 d. 散体状结构岩体岩体结构类型确定划分的重要意义a. 是岩体具有的工程特性的基本反映，是岩体工程分类的基

7、础（依据）b. 是岩体的工程地质与水文地质条件特征的综合反映c. 是岩体强度和变形特征的基本反映d. 是岩体应力状态、性质和分布特征或规律的基本反映。 3、地应力问题概述 地应力的含义： 指工程施工前或指未经人为扰动损伤破坏前存在于岩体中的应力，是岩体的内应力，亦称初始应力或天然应力。地应力类型与构成： a. 构造应力：地壳（地质构造）运动所产生的应力； 常分为活动构造应力和残余构造应力。 b. 自重应力：岩体自重作用产生的应力 。 4、围岩、围岩应力含义及其特征 围岩的含义：指洞（室）壁周围受应力（二次应力或重分布应力，亦即围岩应力）有效影响范围内的岩（土）体。 围岩应力含义及其分布特征：

8、a. 围岩应力含义：指由于开挖使洞室周围岩体失去平衡 （支撑）、破坏了受力平衡状态，围 岩将出现向洞内收敛位移变形，致 使洞室周围一定范围岩体内的应力 重新调整分布，形成新分布的应力。 故亦称二次应力或重分布应力。 b. 围岩应力分布特征：请看;p174.图6-4. i）径向应力r向自由面方向渐减,至洞壁处径向应力为零(即r=0) ii)切向应力向自由面方向渐增，至洞壁处增至最大(即=2o) 即应力集中。 (围岩应力即径向应力r和切向应力影响的有效厚度为2-3倍洞径) iii)洞壁处及附近为围岩内应力差（=r）最大处，故洞壁及附近具有不利的应力条件，而产生较大变形或破裂。三、地下工程的专门工程

9、地质问题概论：1、地下水作用问题 地下水常是造成地下工程围岩丧失稳定和塌方破坏的重要原因之一，是对地下工程施工和运营使用造成重大危害的重大因素。围岩(岩体)的软化、水化，膨胀致使降低围岩的强度;增大围岩的变形；易产生大量突泥(危)灾害.形成静水压力，增大地下工程支护衬砌结构上的载荷作用；可能产生动水压力（渗流力）破坏，如流砂、流土、砂沸等渗流变形破坏的问题；地下水化学成份特殊时，对砼和钢筋的腐蚀作用很强；地下水的突然大量涌出和大量突泥产生危害很大；地下工程对水文地质环境、水文地质条件的扰动损伤破坏问题不容忽视。2、地下有害气体问题;如CH4（甲烷、沼气）、CO及CO2、H2S、SO2等;地下工

10、程不宜修建在富含有害气体的地层中.3、地下温度场的梯度状态及其影响作用。4、岩爆问题 (1)岩爆含义：在较坚硬岩体深部开挖时，由于围岩应力的剧 增，导致洞壁岩石突然破裂或剥落，甚至突然射飞出来的现象。 (释放出的能量可能象地震,危害较大;是地下工程中常见的地质灾害之一.) (2)岩爆的形成条件： a. 高地应力地带的硬质岩体内； b. 坚硬完整高强度的岩体环境条件，且一般岩质属于脆 性岩石； c. 深埋且围限较好的封闭环境(自重引起的地应力与埋深 成线性关系;埋深200米常作为岩爆发生的临界深度)。 (3)岩爆的特征:a.释放的能量大小悬殊,大者象地震,.b.持续时间长短悬殊不一,数十小时至数

11、年.5、围岩工程地质特征分类即围岩稳定性的分析评价问题：分析评价围岩岩体结构类型和特征；也即围岩地质结构的分析研究；围岩应力的分布状况的分析评价，含地应力的判识分析；围岩的变形及破坏类型和特征的分析评价；围岩压力类型及其特征的计算分析评价；围岩工程分类及其应用，围岩稳定性评价分析方法类型及其应用特征。四、围岩的工程分类及其应用（围岩稳定性的定性分析）：1、围岩工程分类的目的：系统综合认识岩体的工程特征，确定影响岩体特征的重要参数；综合系统认识围岩岩体可能产生的变形和破坏的特征与规律；为有效利用和改造岩体服务；为地下洞室工程的设计和施工提供依据。 2、围岩工程分类的主要依据（原则）： 依据岩石的

12、强度或岩体的主要力学特性参数，如抗压强度Rc、岩石坚固系数fk；依据岩体结构类型和岩体力学属性特征的综合分类；依据岩体质量等级差异划分的各类主要特征参数，如RQD、KV、RMR、RSR值以及Q值等参数。 a. RQD（岩体质量指标）：RQD=大等于10cm柱状岩芯总长/ 钻孔总进尺100%，反映钻探 （孔）岩芯的采取率，反映岩体 的完整性和坚固性。 b. KV（岩体完整因数）：KV=(Vmp/Vrp)2 =(岩体纵波速/ 岩块纵波速)2；请见P161表6-11。c. RMR（岩体质量评分值）：由抗压强度、RQD、地下水状况、 结构面状况（间距延伸方向条件， 面特征）等六项指标综合确定分值。 请

13、见书P154-155表6-5。d. RSR（岩体结构特征评价）： 由岩石类型、地质构造特征、节理特征及地下水状况（分属A、B、C）三大因素综合评分定值。请见P156表6-7。e. Q值（岩体质量指标）：（挪威、巴顿、特征指标）：由 RQD，结构面、地下水状况、地应 力状况等六项指标综合评分定值； 即Q=(RQD/Jn)(Jr/Ja)(Jw/SRF)。 请见P158图6-2及公式（6-7）。f. 围岩的工程地质总评分指标值：由抗压强度（Rc）、岩体 完整度、结构面状态、地下 水状态、主要结构面产状特 点等五项指标综合评价；请 见P160表6-10，P161表6-11， 6-12，6-13及P16

14、2表6-14。 f. 围岩的工程地质总评分指标值(2)f. 围岩的工程地质总评分指标值(3) 3、围岩工程(特性)分类方案： (1)(50021-2001)分类;(请见P184; 表6-4,6-5,6-6.). 分为:五级(2)巴顿Q值分类（挪威、巴顿) :（岩体质量指标即特征指标)： 依据 RQD 、结构面、地下水状况、地应力状况等六项指标综合评分定出Q值后进行围岩工程分类. 巴顿依据Q值将围岩工程特性分为:九级.(3)铁道部围岩工程分类;(请见P189;表6-14.) 分为:六级. 按RMR值划分：、 、 、 、 很好 好 中等 差 很差 按工程地质： 稳定、基本稳定、局部稳定性差、 不稳定、极不稳定。总评分划分 按KV值划分：完整、较完整、完整性差、较破碎、破碎。3、围岩工程分类方案(表)3、围岩工程分类方案(表)3、围岩工程分类方案(表)3、围岩工程分类方案(表)五、围岩稳定性的（定量）计算分析评价：1、围岩稳定性定量计算分析评价的目的：（进一步)（定量）评价确定围岩的稳定性状态，确定是否支护衬砌；计算确定支护衬砌结构承受的压力，即计算确定围岩压力的大小；是衬砌支护方案和结构的选择确定设计的依据。 2、围岩压力的含义和类型： 围岩