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隧道工程地质环境的相关概念
本文针对隧道工程地质环境的相关概念做了一个小结,主要包括地下结构、支护结构、地层、周边围岩、围岩稳定性的概念介绍。
1、地下结构与支护结构
首先我们来看一下地上结构与地下结构的一些对比图:
隧道是一种结构体系同时也是一种地下结构体系,隧道工程是地下工程的一种主要形式。
地下结构一般包括支护结构和周边围岩,支护结构主要用于约束底层、限制变形和坍塌,围岩对支护结构有嵌固作用。
2、地层
地层是地下结构承载的主体,是地下结构荷载的主要来源,可以承担来自围岩和水的压力。一般地质勘探、地形线路勘测、地质预报、施工等都是在地层中进行。
3、周边围岩
围岩是地层的一部分,是隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体或隧道开挖影响的那部分岩体。在隧道开挖和支护过程中,围岩将产生应力重分布,其性质也发生变化。
围岩的边界:开挖引起的应力变化可以忽略不计的地方。
围岩是直接影响隧道稳定性的因素,围岩的好坏直接影响隧道的设计施工及造价,约为6~10倍隧道直径,围岩既指岩体也指土体。
3.1围岩的工程性质:
岩石与岩体的区别:岩石具有匀质、连续、各向同性的性质,岩体具有明显的非匀质、不连续、各项异性。
岩体的力学性质可通过现场试验和室内试验获取,两者各有其缺点,现场试验真实,但费时、费钱,室内试验不已取样且代表性差,工程中应根据实际情况选择是现场试验还是室内试验。
3.2岩体的变形特性
岩体一般会受到:受拉、受压、剪切、流变。
(1)岩体的受拉性能有限,一般不考虑。
(2)受压变形情况如下:
(3)剪切变形:
沿结构面滑动:结构面起主导作用;
沿岩石断裂:岩石起主导作用;
在结构面的影响下沿岩石剪断:介于上述二者之间
(4)流变特性
流变:岩体的变形或应力随时间而变化-时间效应;
蠕变:指应力不变,而应变随时间增长;
松弛:应变不变,而应力随时间而衰减;
4、围岩稳定性
4.1研究围岩稳定性的意义
围岩的稳定性:隧道开挖后,在不支护条件下围岩的稳定程度 。
研究围岩的稳定性,如何促使围岩稳定!是隧道工程的头等大事。
围岩级别可用于:判断围岩稳定性,判断施工难易程度,投资依据,结构分析计算的依据等。
4.2影响围岩稳定性的因素
影响围岩稳定性的因素可分为两大类:
地质因素(客观因素):岩体结构特征,结构面性质和空间的组合,岩石的力学性质,地下水的影响,围岩的初始应力状态。
人为因素(主观因素、工程因素):隧道尺寸,支护结构性质:强、弱,隧道开挖方法
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