岩土工程地下洞室勘察技术工艺课件

第16章地下洞室的勘察与评价16.1概述16.2地下洞室围岩分类16.3地下洞室围岩稳定性评价16.4地下洞室位址选择的工程地质论证16.5地下洞室，岩土工程勘察要点一、地下洞室的概念地下洞室：人工开挖或天然存在于岩土体内作为各种用途的构筑物统称为地下洞室。

也有称为地下建筑或地下工程的。起源：一是人类为了居住而挖掘的窑洞；二是为了采掘地下资源而挖掘的矿山巷道等。

埋深2500m；跨度50m。16.1概述杜甫出生的窑洞毛泽东住过的窑洞周恩来的窑洞卧室煤局矿杨井拳筒煤劝矿封巷猴道锦屏浙二级弹水电在站超盏长引赌水隧什洞二、敞地下湾洞室悟的分用类1、按忍用途棒可分悉为：地下冒洞室地下繁军事巷工程地下砌铁道矿山陈巷道水工植隧洞地下糊厂房咳和仓疾库交通拉隧道二、灿地下夹洞室魔的分扣类2、按罪内壁查有无看水可炎分为冬：地下锯洞室无压敬洞室有压钳洞室二、姿地下枪洞室旬的分蹈类3、按轧断面吵形状辨可分垒为：地下扫洞室马蹄湾形地哥下洞落室圆形停地下舱洞室矩形股地下田洞室城门伪洞形位地下迷洞室二、墓地下汉洞室抵的分否类4、按锅洞室乒轴线穗与水符平面后的关员系可锅分为旧：地下滨洞室倾斜吩洞室水平板洞室竖井二、仪地下谦洞室若的分躬类5、按裂围岩掉介质仓类型蹄可分肝为：地下往洞室岩洞土洞另外杂，还冰有人秆工洞再室与筋天然竟洞室尊之分械。三、粮地下精洞室威主要却的岩回土工宁程问被题地下仅洞室悦主要焰的岩六土工毛程问墨题围岩窃抗力围岩跃应力围岩株压力围岩灶变形俘与破河坏各种誉类型在的地陈下洞榨室，筹所产大生的股岩土轿工程谈问题衔不尽栗相同株，对表地质灯条件推的要份求也部不同货，因冠而所跑采用歌的研伤究方罗法和陡研究狠内容旗也不萄尽相衰同。本章溉主要膛讨论欧单个奸水平扯人工雀岩石害洞室萝的岩采土工粱程勘之察与孤评价西。围岩捕分类双是地骡下洞涝室围果岩稳总定性允分析汽的基尸础、夫也是者解决疲地下台洞室线设计诞与施续工工燃艺标汤准化虎的一衫个重谋要途返径。泳从岩踏体工狱程地躁质特央征出影发，浇总结蛋在各劈燕种围贼岩条逐件下骆的支注护结省构和唉施工寺工艺拘方面升成功抢和失喇败经接验教摔训的磁基础刊上，唇经过吸分析拢概括代，即血可将摇围岩战归纳考为几顶大类陈。16逝.2地下偶洞室生围岩摘分类一、跟围岩命分级宵的目扇的①作衫为选令择施帮工方渣法的巷依据恐；②进党行科键学管衰理及玻正确问评价征经济常效益羽；③确豪定结沫构上发的荷午载(松散遮荷载)；④给畅出衬蜡砌结岔构的铃类型队及其傍尺寸婆；⑤制织定劳米动定困额、绪材料屋消耗录标准乡丰的基芹础等更等。二、覆围岩队分类低方法目前旦国内龄外已扑提出嗽的围训岩方房诚法有宇数十峡种之凯多，营在定西性的挠，也集有定沿量的品；有奏单一策因素桂分类深，也历有考兆虑多醒种因晋素的更综合盆分类防；分匀类原畜则和俱考虑障因素务也不另尽相堂同。在各盟种分手类中倍，考戚虑较助多的请因素咬有以敲下几栗种：岩体颜完整即性、成层谢条件、岩块晓强度、结构翅面发犹育情副况及地下姥水等。下面椅介绍台几种萍国内南外应误用较喷广、擦影响拼较大甚的分类方世法：建设墓部——认《工程氧岩体恼分级闸标准》交通盗部——虫《公路延隧道重设计苦规范》水利话部——则《水利辉水电院工程估地龟质勘疼察规耕范》中科加院——栽《岩体碎结构行分类》铁道宣部——灭《铁路惭隧道独围岩基分类》原国尼家建址委——摘《人工叛岩石粗洞室乎围岩挨分类》《工程锯岩体另分级尺标准》(GB递/T焦50奋21堤8-姥20收14)采用定性与定量相结窄合的挠方法买，分尾两步馅确定塘岩体典级别馅，先盯确定麦岩体俱基本枯质量中，再诉结合塘具体出工程幕特点笨确定爆岩体稠级别鬼。16席.2继.1割《工程舱岩体另分级秃标准》(涉GB出/T50悦21漆8-昏20虚14览)一、定性主分析定性梦分析炸中岩乞体的武基本尝质量绑指标绍由岩叨石坚破硬程胁度和像岩体莲完整粗性两激个因锹素来沉确定留。岩石漫坚硬坏程度狱的定荷性划划分围表名称定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应末风化～微风化的；花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等较坚硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；浸水后，有轻微吸水反应1.弱风化的坚硬岩；2.未风化～微风化的：熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩等软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕1.强风化的坚硬岩；2.弱风化的较坚硬岩；3.未风化～微风化的：凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可掰开1.强风化的坚硬岩；2.弱风化～强风化的较坚硬岩；3.弱风化的较软岩；4.未风化的泥岩等极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团1.全风化的各种岩石；2.各种半成岩岩石撤风化眯程度壮的划扇分昼表3.谎2.楼2名称风化特征未风化结构构造未变，岩质新鲜微风化结构构造、矿物色泽基本未变，部分裂隙面有铁锰质渲染弱风化结构构造部分破坏，矿物色泽较明显变化，裂隙面出现风化矿物或存在风化夹层强风化结构构造大部分破坏，矿物色泽明显变化，长石、云母等多风化成次生矿物全风化结构构造全部破坏，矿物成分除石英外，大部分风化成土状岩体贪完整本程度获的定翠性划很分预表3.忽3.谅1名称结构面发育程度主要结构面的结合程度主要结构面类型相应结构类型组数平均间距(m)完整1～2＞1.0结合好或结合一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层状结构较完整1～2＞1.0结合差节理、裂隙、层面块状或厚层状结构2～31.0～0.4结合好或结合一般块状结构较破碎2～31.0～0.4结合差节理、裂隙、层面、小断层裂隙块状或中厚层状结构≥30.4～0.2结合好镶嵌碎裂结构结合一般中、薄层状结构破碎≥30.4～0.2结合差各种类型结构面裂隙块状结构≤0.2结合一般或结合差碎裂结构极破碎无序结合很差散体状结构注：供平均菠间距衬指主锦要结勿构面窄（1～2组）址间距裕的平踏均值悠。结构还面结警合程帝度的安划分类表3.拐3.乒2名称结构面特征结合好张开度小于1mm，无充填物；结合好张开度1～3mm，为硅质或铁质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为硅质胶结结合一般张开度1～3mm，为钙质或泥质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为铁质或钙质胶结结合差张开度1～3mm，结构面平直，为泥质或泥质和钙质胶结；张开度大于3mm，多为泥质或岩屑充填结合很差泥质充填或泥夹岩屑充填，充填物厚度大于起伏差二、酱定量秩指标肉及两名者的裙对应顾关系岩石础坚硬爷程度哀的定武量指谜标，勇应采阻用岩宫石单骄轴饱和抗仪压强至度Rc，Rc应采兽用实帖测值遥。当景无条监件取得实旬测值俘时，腰也可朵采用出实测恢的岩汽石点童荷载递强度森指数IS（50）的值障，并视按下器式换页算：RC与定债性划渣分的滥岩石充坚硬痒程度诸的对本应关灶系岭表3.年4.符2Rc（MPa）＞6060～3030～1515～5＜5坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩岩体屯完整胃程度络的定拼量指剑标，次应采块用岩体卡完整晚性指数Kv，Kv应采病用实迎测值竭。当捎无条滑件取晋得实鱼测值哭时，也可纹用岩琴体体燃积节弱理数Jv，按棒表确定叛对应筝的Kv值。Jv与Kv对照残表祸表3.纽奉4.及3Jv（条／m3）＜33～1010～2020～35＞35Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15Kv与定炉性划扎分的千岩体棕完整昼程度幻玉的对园应关纪系芽表3.辣4.米4Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎③岩鲜体基奋本质贵量指狭标（BQ），哭应根恰据分近级因酸素的京定量蔽指标Rc的兆便帕数爱值和Kv，按倍下式矛计算服：BQ＝90＋3R它c＋25伟0Kv注：捡使用核上式伶时，蜘应遵乏守下救列限连制条铜件：①当Rc＞90迎Kv＋30时，介应以Rc＝90让Kv＋30和Kv代入打计算BQ值。②当Kv＞0.宪04倘Rc＋0.返4时，衫应以Kv＝0.珠04帅Rc＋0.吹4和Rc代入叨计算BQ值。④岩辟体基烤本质掩量指精标BQ修正当存而在地下笋水、围晕岩处兼于高初富始应可力状梯态及岩年体稳激定性仓受软弱葬结构园面影仇响且由退一组施起控讯制作扒用时宪，岩猴体基让本质芒量指查标按调下式夕进行意修正峰：[BQ]＝BQ－10炕0（K1＋K2＋K3）式中[BQ]-岩体桨基本慕质量溪指标绣修正束值；BQ诵-岩体典基本鱼质量假指标咳；K1-地下使水影弹响修兰正系例数；K2-主要到软弱赔结构脑面产克状影询响修销正系氧数；K3-初始献应力育状态铃影响串修正颈系数极。其中K1、K2、K3值，怒可分席别按酬表、枪、－3确定带。无跨表中踢所列泛表情蛙况时厌，修璃正系痒数取血零。[BQ]出现荐负值过时，锦应按送特殊旁问题公处理熊。地下逗水影腔响修雷正系础数K1表－1＞450450～351350～251≤250潮湿或点滴状出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨状或涌流状出水，水压≤0.1MPa或单位出水量≤10L／min·m0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨状或涌流状出水，水压＞0.1MPa或单位出水量＞10L／min·m0.20.4～0.60.7～0.91.0BQK1地下碗水出贷水状虚态BQK1BQK1BQ地下锋水出沉水状渡态K1BQ结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角＜30º结构面倾角30º～75º结构面走向与洞轴线夹角＞60º结构面倾角＞75º其它组合K2

0.4～0.60～0.20.2～0.4主要沈软弱粘结构回面产碗状影轿响修子正系货数K2表－2初始粮应力润状态粥影响损修正舅系数K3表－3＞550550～451450～351350～251≤250极高应力区1.01.01.0～1.51.0～1.51.0高应力区0.50.50.50.5～1.00.5～1.0初始盈应力晕状态K3BQ三、充确定肤基本附质量嘴等级岩体他基本对质量授分级驳，应悲根据驾岩体纤基本知质量陪的定扮性特伯征和棚岩体脏基本虹质量际指标我（BQ）两燃者相毫结合兼，按澡表4.殖1.土1确定歉。岩体率基本拍质量舍分级斤表4.认1.尿1基本质量级别岩体基本质量的定性特征岩体基本质量指标(BQ)Ⅰ坚硬岩，岩体完整＞550Ⅱ坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整550～451Ⅲ坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整450～351Ⅳ坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎～破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整～较破碎；软岩，岩体完整～较完整350～251Ⅴ较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；全部极软岩及全部极破碎岩≤250确定唇了岩河体级踢别后往，可窃根据削岩体健级别橡评价痛岩体蕉的物吴理力赖学参匠数和间围岩蜂自稳俭能力槐。岩体灶物理致力学仍参数驻表C.腔0.啊1岩体基本质量级别重力密度γ（kN/m3）抗剪断峰值强度变形模量E（GPa）泊松比υ内摩擦角φ（º）粘聚力C（MPa）Ⅰ＞26.5＞60＞2.1＞33＜0.2Ⅱ60～502.1～1.533～200.2～0.25Ⅲ26.5～24.550～391.5～0.720～60.25～0.3Ⅳ24.5～22.539～270.7～0.26～1.30.3～0.35Ⅴ＜22.5＜27＜0.2＜1.3＞0.35地下苍工程烛岩体膝自稳船能力伶表E.细0.购1岩体级别自稳能力Ⅰ跨度≤20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方Ⅱ跨度10～20m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度＜10m，可长期稳定，偶有掉块Ⅲ跨度10～20m，可稳定数日～1月，可发生小～中塌方；距度5～10m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小～中塌方；跨度＜5m，可基本稳定Ⅳ跨度＞5m，一般无自稳能力，数日～数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中～大塌方。埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度≤5m，可稳定数日～1月Ⅴ无自稳能力注：述①小拖塌方等：塌院方高北度＜3m，或庙塌方糠体积晓＜30察m3；②中限塌方局：塌闸方高具度3～6m，或馆塌方捏体积30～10脆0m接3；③大古塌方虹：塌妻方高评度＞6m，或勤塌方帽体积鞠＞10碰0m降3。16钉.2摩.2《公路严隧道兽设计路规范》(JT巷GD旦70－20朱04)注：熄本表浇不适瞒用于木特殊葛条件诸的围猪岩分贵级，敢如膨扑胀性险围岩把、冻搜土等旺。公路棍隧道动围岩钥分级注：损本表岂不适假用于泰特殊毛条件滩的围秆岩分苹级，店如膨懂胀性巩围岩私、冻及土等颤。16博.2泛.3《水利祸水电剑工程迷地裤质勘圾察规挺范》（GB品5删04虚87蒙-2区00桃8）注头：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围册岩，纱当围响岩强备度应刚力比穗小于惊本表岔规定责时，谣围岩前类别何降低网一级西。水工笑隧洞宰围岩击工程尚地质贡分类围岩旧总评船分T是5项因观素的唤评分摔之和脆。岩狭石强芽度、辨岩体扎完整牛程度恰、结螺构面脆状态冰、地滤下水街状态荒、主疤要结成构面朝产状原这5项因霞素的酸评分鸟都有绿一定拆的评狠分标捎准。比尼裕奥斯萝基（）根巧据南蜜非矿燥山开穿采经做验提胸出的柏通过缘瑞对岩训体质惜量进卖行评选分，议来对贴岩体今工程魂分类择，分脸为两皮步：第一秩步，垒根据闹表按毁照完整漆岩石跑强度、RQ泪D值、节理稼的间赞距、状态以及地下蒙水状袭况5个方难面内嫌容逐翠一鉴漏定，舌给出森评分曲，然券后将5个单狼项因折素的钟分数粮累加笑起来香得到初值RM况R。16驳.2径.3岩体警地质涂力学喝分类(RM珍R分类)RM剑R岩体师工程洒分类引参数下及评旗分标础准表用直棕径为75染mm的金怎刚石月钻头悲和双纳层岩丽芯管顾在岩恐石中糕钻进钻，连枣续取伟芯，脂回次页钻进孙所取球岩芯议中，膊长度愧大于10铸cm的岩摆芯段滴长度畏之和贼与该征回次丙进尺非的比吐值，无以百蛮分比道表示醋。Ro百ck传Q胳ua依li孕ty酬D晓es走ig睁na后ti伴on类别RQD(%)岩石质量190~100好275~90较好350~75一般425~50差5<25很差第二波步，葵修正爸：根盆据节凶理裂呼隙的忠产状剖，按抬表对RM鼻R值进乱行修素正。RM合R修正缓评分倒值RM先R岩体赴工程屋分类蜓表经过没修正袖后的句岩体我总评普分就联是岩甜体质卵量综出合评厅判标队准，迎根据洋这个蒙值将洽岩体广分为5类。Q分类挪威家学者Ba腐rt槐on等于19跪74年提单出的Q值评戚分方扔法，存主要编考虑牧了岩况石质离量指对标(RQ睬D)、节缝理组酷数目(Jn)、节锣理粗省糙度紧数值(Jr)、节乱理蜕铺化系快数(Ja)、节患理含深水折赢减系符数(Jw)以及战应力屿折减催系数(SR她F)个参柿数，虑由下脏式确扣定岩度体质挑量16惊.2住.4巴顿希岩体塌质量(Q)分类岩体伐质量Q的变王化范随围从0.阴00孔1~判10坊00，相绝当于良从严私重破比碎的瘦糜棱尤岩化买岩体辅到完骑整坚直硬的加岩体蜘，根佳据Q值将琴岩体乒质量蛋分为9类。岩体备质量扁分类16旦.3地下吨洞室煌围岩府稳定闯性评红价围岩财稳定负性评孕价是罢地下播洞室蒙岩土或工程蹄研究胖的核裂心。稳定隔性评挤价定性棕评价定量颈评价工程垄地质希条件蛮综合本分析围岩舰强度洗与相腊应的出围岩卧应力催之比可行由性研稠究勘锄察16魄.5地下攻洞室真的勘烂察要设点可行植性研黑究勘调察应秘通过苍搜集欲区域择地质挽资料缘瑞，现驾场踏四勘和术调查住，了谈解拟芹选方夕案的批地形御地貌乱、地吓层岩晨性、寄地质仙构造韵、工惧程地菜质、迁水文摧地质辨和环可境条怖件，雁做出初可行筹性评终价，欺选择蓄合适耻的洞暖址和维洞口医。16付.5梨.2初步改勘察一、驴勘察廉内容初步周查明幻玉下列酿问题钻：迟地貌丘形态葡和成载因类痕型；伍地层佩岩性剑、产玻状、落厚度么、风体化程左度；重断承裂和碌主要劣裂隙情的性那质、迷产状赤、充最填、逆胶结拜、贯款通及愿组合街关系驶；污不良粱地质橡作用斩的类伞型、辱规模哨和分享布；乞地黄震地挨质背族景；等地俱应力镇的最急大主血应力齐作用绢方向泪；挖地下缘瑞水类械型、效埋藏碌条件享、补饱给、须排泄骄和动宋态变帽化；筐地构下水翠体的拍分布洞及与就地下诸水的付关系咱，淤腹积物巨的特蓄征；茫洞危室穿枯越地铜面建致筑物滑、地己下构幸筑物逗、管园道等怪既有擦工程林时的扶相互环影响思。2、勘到察方贷法二、姿勘察谁方法初步仍勘察吗应采世用工筹程地衬质测箱绘、辩勘探防和测温试等葛方法演，初宣步查扣明选性定方拔案的勇地质宴条件拥和环伙境条穴件，释初步午确定币岩体逃质量竭等级(围岩秤类别)，对诱洞址素和洞订口的袖稳定绒性做钓出评案价，爱为初乱步设塘计提论供依短据。三、初步安勘察必时，鹊勘探估与测需试应厘符合命下列颈要求念：1采用夫浅层绳地震稼剖面钥法或控其他皱有效鹊方法费圈定住稳伏册断裂淘、构团造破栋碎带秤，查腥明基嫁岩埋闭深、大划分钟风化职带；2勘探芝点宜骄沿洞补室外僻侧交冶叉布我置，裙勘探乖点间翅距宜断为10坦0~穿20药0m，采蛮取试胶样和铁原位姿测试晌勘探馆孔不蹄宜少携于勘自探孔踪蝶总数村的2/军3；控烈制性傅勘探望孔深丑度，秋对岩陶体基稠本质吩量等资级为Ι级和ΙΙ级的盆岩体饮宜钻采入洞进底设登计标融高下1~私3m；对ΙΙ墓Ι级岩聋体宜讲钻入3~牙5m，对ΙV级、V级的趋岩体胜和土抬层，妨勘探支孔深意度应挨根据榜实际男情况趴确定经；3每一匙主要矿岩层地和土留层均初应采粮取试琴样，撇当有菊地下尼水时狼应采怪取水痰试样怜；当舞洞区涛存在挥有害忧气体背或地禁温异仓常时爪，应斤进行蚕有害程气体尘成分卸、含涨量或杀地温腊测定际；对搅高地召应力乒地区梨，应逗进行攀地应始力量渠测；4必要播时，悦可进铁行钻注孔弹盟性波上或声碧波测迁试，鉴钻孔折地震CT或钻榴孔电劳磁波CT测试轿；5室内旁岩石披试验海和土梯工试非验项迎目，扎应按艇本规息范第11章的敬规定进执行抹。16栋.5嘉.3详细群勘察详细轨勘察昂应采遭用钻水探、勒钻孔市物探营和测轮试为启主的夜勘察跪方法爽，必珠要时岛可结屑合施最工导忍洞布较置洞魂探，柳详细问查明鉴洞址秀、洞蓬口、氧洞室愧穿越选线路绒的工膊程地统质和采水文虹地质劫条件典，分梦段划各分岩返体质项量等弊级（贩围岩批类别冈），疤评价认洞体纠和围奔岩的糠稳定额性，闸为设员计支章护结御构和朽确定苏施工升方案余提供半资料队。一、拉详细携勘察哨内容毫：1查明狐地层解岩性县及其眨分布享，划义分岩误组和福风化筛程度呢，进肯行岩渠石物汽理力续学性腐质试踪蝶验；2查明其断裂蜡构造经和破特碎带址的位箭置、夕规模尸、产愉状和液力学崭属性剥，划次分岩蜻体结密构类绩型；3查明欣不良量地质浮作用仍的类吐型、彼性质邪、分市布，值并提咳出防刊治措各施的魄建议自；1、勘具察内裤容4查明宽主要伤含水扩层的医分布付、厚只度、组埋深骗，地炎下水剑的类斩型、嫌水位冤、补暗给排有泄条纽奉件，滴预测株开挖川期间烈出水菌状态镇、涌法水量哑和水驱质的离腐蚀偷性；5城市安地下扣洞室禽需降基水施犁工时曾，应携分段注提出伶工程借降水侮方案握和有闸关参哪数；6查明破洞室往所在葵位置所及邻娇近地驾段的准地面轮建筑社和地肿下构证筑物移、管环线状妙况，颠预测既洞室袋开挖砌可能棕产生利的影急响，光提出奴防护乞措施竟。1、勘动察内扔容二、遇勘察额方法详细孙勘察劈燕时，缴勘探微点宜匠在洞郊室中绿线外桐侧6~颤8m交叉背布置扭，山柔区地母下洞马室按锤地质哭构造霸布置绪，且毕勘探凝点间昆距不系应大兰于50屿m；城感市地赌下洞灰室的稿勘探没点间窃距，洽岩土遵变化歼复杂世的场梅地宜骂小于25秩m，中援等复科杂的佳宜为25絮~4锄0m，简息单的辰宜为40积~8郑0m。采集参试样还和原城位测狭