岩体力学教学课件 第五章 地下洞室围岩稳定性分析

岩体力学教学课件第五章地下洞室围岩稳定性分析目录contents地下洞室围岩稳定性概述地下洞室围岩稳定性分析方法地下洞室围岩稳定性评价地下洞室围岩失稳案例分析提高地下洞室围岩稳定性的措施01地下洞室围岩稳定性概述指地下洞室周边岩体在各种应力作用下维持其原有平衡状态的能力。围岩稳定性定义围岩稳定性是地下洞室设计和施工的关键因素，直接关系到工程的安全性和经济效益。围岩稳定性重要性围岩稳定性的定义与重要性地层岩性是影响围岩稳定性的根本因素，不同岩性的地层具有不同的物理、力学性质和稳定性。地层岩性地质构造如断层、节理、裂隙等对围岩稳定性产生重要影响，破坏岩体的完整性。地质构造地下水活动对围岩稳定性产生显著影响，可降低岩体强度、增加变形和破坏的可能性。水文地质条件施工方法和支护措施对围岩稳定性具有重要影响，合理的施工方法和支护措施可以提高围岩稳定性。施工方法与支护措施影响围岩稳定性的因素通过对围岩稳定性进行分析，评估洞室周边岩体的稳定状态，预测可能出现的变形和破坏，为工程设计和施工提供依据。目的围岩稳定性分析有助于确保地下洞室工程的安全性，减少工程风险，提高经济效益和社会效益。同时，通过分析围岩稳定性，还可以为岩石力学学科的发展提供实践经验和理论支持。意义围岩稳定性分析的目的与意义02地下洞室围岩稳定性分析方法数值分析方法有限元法通过离散化的数值计算方法，将连续的岩体离散成有限个单元，并建立数学模型，对围岩的应力、应变和位移进行计算和分析。有限差分法将连续的岩体离散成有限个差分网格，通过差分方程近似描述岩体的运动规律，对围岩的稳定性进行计算和分析。边界元法基于边界积分方程的数值方法，适用于求解具有复杂边界条件的围岩稳定性问题。无单元法不需对岩体进行离散，而是通过节点信息直接建立数学模型，对围岩的稳定性进行计算和分析。使用与实际岩体相似的材料制作模型，模拟围岩的实际应力状态和变形过程，对围岩的稳定性进行试验和分析。相似材料模型试验利用离心力模拟地心应力状态，制作小尺度模型进行围岩稳定性试验。离心模型试验在振动台上模拟地震等动力作用下的围岩稳定性问题。振动台模型试验通过压密实的方法模拟围岩在受力状态下的变形和破坏过程。压密实试验物理模拟方法极限平衡法赤平投影法块体理论关键块体分析法解析方法01020304基于力的平衡原理，通过分析岩体的滑移、倾倒等极限状态，对围岩的稳定性进行评估。利用赤平投影原理，对岩体的节理、断层等结构面进行投影分析，评估围岩的稳定性。将岩体离散成若干个块体，基于块体的运动规律和相互作用，对围岩的稳定性进行分析。通过分析关键块体的运动规律和相互作用，评估围岩的整体稳定性。制作小尺度模型，模拟实际地质构造和受力状态，对围岩的稳定性进行试验和分析。缩尺模型试验原位试验离心机试验在地下洞室施工现场进行原位试验，直接观测围岩的变形和破坏过程。利用离心机模拟地心应力状态，对围岩进行加卸载和扰动试验。030201地质力学模型试验03地下洞室围岩稳定性评价

围岩稳定性评价标准围岩分类根据围岩的完整程度、岩石性质、地下水条件等因素，将围岩分为不同等级，如坚硬、较坚硬、软弱等。岩石力学性质围岩的岩石力学性质是影响围岩稳定性的重要因素，包括岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等指标。结构面特征围岩中存在的结构面（如断层、节理等）对围岩稳定性有显著影响，需考虑结构面的分布、产状、连通性等因素。对地下洞室围岩进行详细的地质勘察，获取围岩的岩石性质、结构面特征、地下水条件等基础数据。现场调查数值模拟分析稳定性评价支护设计利用数值模拟软件对围岩进行应力分析、位移分析、稳定性分析等，预测围岩在不同工况下的稳定性。根据现场调查和数值模拟分析结果，对围岩的稳定性进行评估，确定围岩的稳定等级和安全系数。根据围岩稳定性评价结果，进行支护设计，包括锚杆、钢筋网、喷射混凝土等支护措施的选择和设计。围岩稳定性评价流程位移监测应力监测声发射监测预警系统围岩稳定性监测与预警系统通过应力传感器对围岩的应力状态进行监测，包括压应力、拉应力和剪应力。通过声发射传感器监测围岩中的声发射事件，判断围岩是否处于破裂失稳的前兆。根据监测数据和稳定性评价结果，建立预警系统，当监测数据超过预设阈值时，发出预警信号，及时采取应对措施。通过位移传感器对围岩的位移量进行实时监测，包括水平位移和垂直位移。04地下洞室围岩失稳案例分析在此添加您的文本17字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字在此添加您的文本16字工程地质条件复杂该水电站地下厂房位于工程地质条件复杂的山区，岩体中存在多组结构面和软弱夹层，导致围岩稳定性较差。地下水作用影响厂房靠近地下水位，围岩长期受到地下水渗透压力作用，降低了岩石的抗剪强度，加速了围岩失稳。设计施工不当设计时未能充分考虑围岩的复杂性和地质条件的不确定性，施工时对地质勘查资料掌握不足，导致支护措施不当，引发围岩失稳。案例一：某水电站地下厂房围岩失稳案例二：某高速公路隧道围岩失稳浅埋偏压该高速公路隧道穿越浅埋地段，受到较大偏压力作用，加之隧道跨度较大，使得围岩难以保持稳定。节理裂隙发育施工方法不当施工过程中未能采取适当的开挖和支护方法，对围岩扰动较大，导致围岩应力重分布不均，引发失稳。隧道围岩中存在大量节理裂隙，降低了岩石的整体性和稳定性，容易引发围岩失稳。地应力作用显著金属矿地下开采过程中，地应力作用对围岩稳定性影响显著，高地应力可能导致围岩变形和破坏。采空区处理不当金属矿开采后未能及时处理采空区，导致采空区顶板垮塌，进而引发周边围岩失稳。地下水与矿坑充填处理不当矿坑充填不密实或排水措施不当，可能导致地下水与矿坑充填物相互作用，降低围岩稳定性，引发失稳。案例三：某金属矿地下开采围岩失稳05提高地下洞室围岩稳定性的措施通过在围岩中打入锚杆，提高围岩的整体性和稳定性，防止岩体崩塌。锚杆加固通过向围岩裂隙中注入浆液，使围岩胶结成一个整体，提高其承载能力。注浆加固降低地下水位，减少水压力对围岩的影响，提高围岩稳定性。排水降压工程措施在洞室内设置支撑结构，如混凝土拱、钢拱等，以承受围岩压力。设置支撑结构根据围岩应力分布情况，合理调整洞室断面形状，降低应力集中程度。调整洞室断面形状在洞室周边设置防爆层，以减轻爆炸等突发事件对围岩稳定性的影响。设置防爆层结构措施施工监测在施工