地下洞室的工程地質(zhì)問題 - 副本

1、第十三章第十三章 地下洞室的工程地質(zhì)研究地下洞室的工程地質(zhì)研究第一節(jié)第一節(jié) 地下洞室圍巖應(yīng)力的重分布及變形破壞地下洞室圍巖應(yīng)力的重分布及變形破壞第二節(jié)第二節(jié) 地下洞室位置選擇的工程地質(zhì)評價地下洞室位置選擇的工程地質(zhì)評價第三節(jié)第三節(jié) 地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析第四節(jié)第四節(jié) 隧道施工的工程地質(zhì)問題及提高圍巖穩(wěn)定性的措施隧道施工的工程地質(zhì)問題及提高圍巖穩(wěn)定性的措施概概 述述地下洞室地下洞室的定義：指在地下或山體內(nèi)部的各類建筑物。的定義：指在地下或山體內(nèi)部的各類建筑物。例如：例如：v地下交通運(yùn)輸用的鐵道和公路隧道、地下鐵道等；地下交通運(yùn)輸用的鐵道和公路隧道、地下鐵

2、道等；v地下工業(yè)用房的地下工廠、電站和變電所及地下礦地下工業(yè)用房的地下工廠、電站和變電所及地下礦井巷道、地下輸水隧洞等；井巷道、地下輸水隧洞等；v地下儲存庫房用的地下車庫、油庫、水庫和物資倉地下儲存庫房用的地下車庫、油庫、水庫和物資倉庫等；庫等；第一節(jié)第一節(jié) 地下洞室圍巖應(yīng)力的重分布及變形破壞特征地下洞室圍巖應(yīng)力的重分布及變形破壞特征v一一、應(yīng)力重力分布特征應(yīng)力重力分布特征v地下洞室開挖前，巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)稱為初始應(yīng)力狀態(tài)，即地應(yīng)力狀態(tài)。v這種應(yīng)力重分布只限于洞室周圍巖石，通常將洞室周圍發(fā)生應(yīng)力重分布的這一部分巖體叫做圍巖，而把重分布后的應(yīng)力狀態(tài)叫做圍巖應(yīng)力狀態(tài)或者二次應(yīng)力狀態(tài)。該應(yīng)力稱為重分

3、布應(yīng)力、二次應(yīng)力和圍重分布應(yīng)力、二次應(yīng)力和圍巖應(yīng)力巖應(yīng)力。二、地下洞室圍巖變形破壞特征二、地下洞室圍巖變形破壞特征v1、冒頂、冒頂v2、側(cè)壁滑塌與內(nèi)鼓、側(cè)壁滑塌與內(nèi)鼓v3、底鼓及徑縮、底鼓及徑縮v4、巖爆、巖爆v5、局部破壞、局部破壞v6、圍巖破壞導(dǎo)致的地面沉降、圍巖破壞導(dǎo)致的地面沉降v （1）塌落帶）塌落帶 （2） 裂隙帶裂隙帶v （3）彎曲帶）彎曲帶一般來說，地下工程所要解決的主要工程地質(zhì)問題一般來說，地下工程所要解決的主要工程地質(zhì)問題有如下方面：有如下方面：v1在已選定的工程位置上判定地下建筑工程所在巖體在已選定的工程位置上判定地下建筑工程所在巖體的穩(wěn)定性。這個階段除進(jìn)行一般的巖體穩(wěn)定評

4、價以外，還的穩(wěn)定性。這個階段除進(jìn)行一般的巖體穩(wěn)定評價以外，還要解決一些與土建設(shè)計有關(guān)的巖體穩(wěn)定方面的問題，這些要解決一些與土建設(shè)計有關(guān)的巖體穩(wěn)定方面的問題，這些問題有：問題有： （1）洞室四周巖體的）洞室四周巖體的圍巖壓力圍巖壓力的評價（即巖體本身對襯砌支護(hù)的評價（即巖體本身對襯砌支護(hù) 的壓力評價）；的壓力評價）； （2）巖體內(nèi)）巖體內(nèi)地下水壓力地下水壓力的評價（即地下水對襯砌支護(hù)的壓力）；的評價（即地下水對襯砌支護(hù)的壓力）； （3）提出保護(hù)圍巖穩(wěn)定性和提高穩(wěn)定性的）提出保護(hù)圍巖穩(wěn)定性和提高穩(wěn)定性的加固加固措施；措施；v2在選擇地下建筑工程位置時，判定擬建工程的區(qū)域在選擇地下建筑工程位置時，判

5、定擬建工程的區(qū)域穩(wěn)定性和山體巖體的穩(wěn)定性（包括洞口邊坡穩(wěn)定和洞穩(wěn)定性和山體巖體的穩(wěn)定性（包括洞口邊坡穩(wěn)定和洞身巖體的穩(wěn)定）。身巖體的穩(wěn)定）。v圍巖圍巖：地下洞室周圍的圍巖土體。即洞室周圍受到開挖影響，：地下洞室周圍的圍巖土體。即洞室周圍受到開挖影響，大體相當(dāng)于地下洞室寬度或平均直徑大體相當(dāng)于地下洞室寬度或平均直徑3倍左右范圍內(nèi)的巖土體。倍左右范圍內(nèi)的巖土體。地鐵塌方事故：v北京：北京：2007年年3月月28日海淀南路地鐵日海淀南路地鐵10號線工程塌方，號線工程塌方，6名施工者被埋；名施工者被埋； v廣州：廣州：2008年年1月月17日，珠江大橋引橋下雙橋路旁邊日，珠江大橋引橋下雙橋路旁邊花圃內(nèi)

6、地面突然下陷；花圃內(nèi)地面突然下陷； v深圳：深圳：2008年年4月月1日，龍崗區(qū)地鐵日，龍崗區(qū)地鐵3號線工地施工時號線工地施工時發(fā)生坍塌，造成發(fā)生坍塌，造成3死死2傷傷。洞室分類洞室分類成因成因 人工洞室人工洞室 天然洞室天然洞室 過水洞室過水洞室 不過水洞室不過水洞室 有壓洞室有壓洞室 無壓洞室無壓洞室 第二節(jié)第二節(jié) 地下洞室位置選擇的工程地質(zhì)評價地下洞室位置選擇的工程地質(zhì)評價一、地下工程總體位置的選擇一、地下工程總體位置的選擇 在進(jìn)行地下工程總體位置選擇時，在進(jìn)行地下工程總體位置選擇時，首先要考慮區(qū)域穩(wěn)首先要考慮區(qū)域穩(wěn)定性定性，此項(xiàng)工作的進(jìn)行主要是向有關(guān)部門收集當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)，此項(xiàng)工作的進(jìn)行主

7、要是向有關(guān)部門收集當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)地震地震、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造史區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造史及及現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動等資料，進(jìn)行綜合等資料，進(jìn)行綜合地質(zhì)分析和評價。特別是對于區(qū)域性深大斷裂交會處，近地質(zhì)分析和評價。特別是對于區(qū)域性深大斷裂交會處，近期活動斷層和現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動較為強(qiáng)烈的地段，尤其要引起期活動斷層和現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動較為強(qiáng)烈的地段，尤其要引起注意。注意。一般認(rèn)為，具備下列條件是宜于建洞的：一般認(rèn)為，具備下列條件是宜于建洞的： 1.基本地震烈度一般小于度，歷史上地震烈度及震級不基本地震烈度一般小于度，歷史上地震烈度及震級不高，無毀滅性地震；高，無毀滅性地震； 2.區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，工程區(qū)無區(qū)域性斷裂帶通過，附近區(qū)

8、域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，工程區(qū)無區(qū)域性斷裂帶通過，附近沒有發(fā)震構(gòu)造；沒有發(fā)震構(gòu)造； 3.第四紀(jì)以來沒有明顯的構(gòu)造活動。第四紀(jì)以來沒有明顯的構(gòu)造活動。 區(qū)域穩(wěn)定性問題解決以后，即地下工程總體位置選定區(qū)域穩(wěn)定性問題解決以后，即地下工程總體位置選定后，進(jìn)一步就要選擇建洞山體，一般認(rèn)為理想的建洞山體后，進(jìn)一步就要選擇建洞山體，一般認(rèn)為理想的建洞山體具有以下條件：具有以下條件： 1.在區(qū)域穩(wěn)定性評價基礎(chǔ)上，將洞室選擇在安全可靠的地段；在區(qū)域穩(wěn)定性評價基礎(chǔ)上，將洞室選擇在安全可靠的地段； 2.建洞區(qū)構(gòu)造簡單，巖層厚且產(chǎn)狀平緩，構(gòu)造裂隙間距大、組數(shù)少，建洞區(qū)構(gòu)造簡單，巖層厚且產(chǎn)狀平緩，構(gòu)造裂隙間距大、組數(shù)少，無影響

9、整個山體穩(wěn)定的斷裂帶；無影響整個山體穩(wěn)定的斷裂帶； 3.巖體完整，成層穩(wěn)定，且具有較厚的單一的堅硬或中等堅硬的地巖體完整，成層穩(wěn)定，且具有較厚的單一的堅硬或中等堅硬的地層，巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不僅能抵抗靜力荷載，而且能抵抗沖擊荷載；地層，巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不僅能抵抗靜力荷載，而且能抵抗沖擊荷載；地形完整，山體受地表水切割破壞少，沒有滑坡、塌方等早期埋藏和形完整，山體受地表水切割破壞少，沒有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破壞的地形。近期破壞的地形。4.巖溶很不發(fā)育，山體在滿足進(jìn)洞生產(chǎn)面積的同時，具有較厚的洞巖溶很不發(fā)育，山體在滿足進(jìn)洞生產(chǎn)面積的同時，具有較厚的洞體頂板厚度作為防護(hù)地層；體頂板厚度作為防護(hù)地層； 地

10、下水影響小，水質(zhì)滿足建廠要求；地下水影響小，水質(zhì)滿足建廠要求； 5.無有害氣體及異常地?zé)?；無有害氣體及異常地?zé)?；二、二、洞口洞口選擇的工程地質(zhì)條件選擇的工程地質(zhì)條件 洞口的工程地質(zhì)條件，主要是考慮洞口處的洞口的工程地質(zhì)條件，主要是考慮洞口處的地形地形及及巖性巖性、洞口底的洞口底的標(biāo)高、洞口的方向標(biāo)高、洞口的方向等問題。等問題。 至于洞口數(shù)量和位置（平面位置和高程位置）的確定必須至于洞口數(shù)量和位置（平面位置和高程位置）的確定必須根據(jù)工程的具體要求，結(jié)合所處山體的地形、工程地質(zhì)及水文根據(jù)工程的具體要求，結(jié)合所處山體的地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件等慎重考慮，因?yàn)槌鋈肟谖恢玫拇_定，一般來說，基地質(zhì)條件

11、等慎重考慮，因?yàn)槌鋈肟谖恢玫拇_定，一般來說，基本上就決定了地下洞室軸線位置和洞室的平面形狀。本上就決定了地下洞室軸線位置和洞室的平面形狀。（一）洞口的地形和地質(zhì)條件（一）洞口的地形和地質(zhì)條件 洞口宜設(shè)在山體坡度較大的一面（大于洞口宜設(shè)在山體坡度較大的一面（大于30），巖層完整，覆蓋層較薄，最好設(shè)置在），巖層完整，覆蓋層較薄，最好設(shè)置在巖層裸露的地段，以免切口刷坡時刷方太大，巖層裸露的地段，以免切口刷坡時刷方太大，破壞原來的地形地貌。破壞原來的地形地貌。（二）洞口底標(biāo)高的選擇（二）洞口底標(biāo)高的選擇 洞口底的標(biāo)高一般應(yīng)洞口底的標(biāo)高一般應(yīng)高于高于谷底最高洪水位以谷底最高洪水位以上上0.51.0的位置

12、（千年或百年一遇的洪水的位置（千年或百年一遇的洪水位），以免在山洪暴發(fā)時，洪水泛濫倒灌流入地位），以免在山洪暴發(fā)時，洪水泛濫倒灌流入地下洞室；下洞室；（三）洞口邊坡的物理地質(zhì)現(xiàn)象（三）洞口邊坡的物理地質(zhì)現(xiàn)象 在選擇洞口位置時，必須將進(jìn)出口地段的在選擇洞口位置時，必須將進(jìn)出口地段的物理地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查清楚。物理地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查清楚。 洞口應(yīng)盡量避開易產(chǎn)生崩塌、剝落和滑坡洞口應(yīng)盡量避開易產(chǎn)生崩塌、剝落和滑坡等地段，或易產(chǎn)生泥石流和雪崩的地區(qū)。以免等地段，或易產(chǎn)生泥石流和雪崩的地區(qū)。以免對工程造成不必要的損失。對工程造成不必要的損失。 三、洞室軸線選擇的工程地質(zhì)條件三、洞室軸線選擇的工程地質(zhì)條件 洞室軸線的

13、選擇主要是由地層巖性、巖層產(chǎn)狀、地洞室軸線的選擇主要是由地層巖性、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等方面綜合分析來考慮確定。質(zhì)構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等方面綜合分析來考慮確定。 （一）布置洞室的巖性要求（一）布置洞室的巖性要求 洞室工程的布置對巖性的要求是：洞室工程的布置對巖性的要求是：盡可能使地層巖性均一，盡可能使地層巖性均一，層位穩(wěn)定，整體性強(qiáng)，風(fēng)化輕微，抗壓與抗剪強(qiáng)度較大的巖層中層位穩(wěn)定，整體性強(qiáng)，風(fēng)化輕微，抗壓與抗剪強(qiáng)度較大的巖層中通過。通過。一般說來，舉凡沒有經(jīng)受劇烈風(fēng)化及構(gòu)造運(yùn)動影響的大多一般說來，舉凡沒有經(jīng)受劇烈風(fēng)化及構(gòu)造運(yùn)動影響的大多數(shù)巖層都適宜修建地下工程。數(shù)巖層都適宜修建地下

14、工程。（二）地質(zhì)構(gòu)造與洞室軸線的關(guān)系（二）地質(zhì)構(gòu)造與洞室軸線的關(guān)系下面進(jìn)一步分析有關(guān)洞室軸線與巖層產(chǎn)狀要素以及下面進(jìn)一步分析有關(guān)洞室軸線與巖層產(chǎn)狀要素以及與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。1當(dāng)洞室軸線平行于巖層走向時，根據(jù)巖層產(chǎn)狀要當(dāng)洞室軸線平行于巖層走向時，根據(jù)巖層產(chǎn)狀要素和厚度不同大體有如下三種情況：素和厚度不同大體有如下三種情況：（）在水平巖層中（巖層傾角（）在水平巖層中（巖層傾角510），），若巖層薄，彼此若巖層薄，彼此之間聯(lián)結(jié)性差，又屬不同性質(zhì)的巖層，在開挖洞室（特別是大跨度之間聯(lián)結(jié)性差，又屬不同性質(zhì)的巖層，在開挖洞室（特別是大跨度的洞室）時，常常發(fā)生塌頂，因?yàn)榇藭r洞頂巖層的作用如

15、同的洞室）時，常常發(fā)生塌頂，因?yàn)榇藭r洞頂巖層的作用如同過梁過梁，（過梁（過梁 ：可分為磚拱過梁、鋼筋磚過梁和鋼筋混凝土過梁三種。主：可分為磚拱過梁、鋼筋磚過梁和鋼筋混凝土過梁三種。主要設(shè)置在墻體上開設(shè)門窗等洞的上方，承受洞口上部的荷載。）要設(shè)置在墻體上開設(shè)門窗等洞的上方，承受洞口上部的荷載。） 它很容易由于層間的拉應(yīng)力到達(dá)極限強(qiáng)度而導(dǎo)致破壞。如果水它很容易由于層間的拉應(yīng)力到達(dá)極限強(qiáng)度而導(dǎo)致破壞。如果水平巖層具有各個方向的裂隙，則常常造成洞室大面積的坍塌。因此，平巖層具有各個方向的裂隙，則常常造成洞室大面積的坍塌。因此，在選擇洞室位置時，在選擇洞室位置時，最好選在層間聯(lián)結(jié)緊密、厚度大（即大于洞室

16、最好選在層間聯(lián)結(jié)緊密、厚度大（即大于洞室高度二倍以上者）不透水、裂隙不發(fā)育，又無斷裂破碎帶的水平巖高度二倍以上者）不透水、裂隙不發(fā)育，又無斷裂破碎帶的水平巖體部位，體部位，這樣對于修建洞室是有利的（圖這樣對于修建洞室是有利的（圖8-12）。）。 （）在傾斜巖層中（）在傾斜巖層中，一般說來是不利的，因一般說來是不利的，因?yàn)榇藭r巖層完全被洞室切割，若巖層間缺乏緊為此時巖層完全被洞室切割，若巖層間缺乏緊密聯(lián)結(jié)，又有幾組裂隙切割，則在洞室兩側(cè)邊密聯(lián)結(jié)，又有幾組裂隙切割，則在洞室兩側(cè)邊墻所受的側(cè)壓力不一致，容易造成洞室邊墻的墻所受的側(cè)壓力不一致，容易造成洞室邊墻的變形（圖變形（圖8-13）。）。 （）在

17、近似直立的巖層中（）在近似直立的巖層中，一定要注意不能一定要注意不能把洞室選在軟硬巖層的分界線上把洞室選在軟硬巖層的分界線上（圖（圖8-14）。特別要注意特別要注意不能不能將洞室置于直立巖層厚度與洞將洞室置于直立巖層厚度與洞室跨度相等或小于跨度的地層內(nèi)（圖室跨度相等或小于跨度的地層內(nèi)（圖8-15）。）。v因?yàn)榈貙訋r性不一樣，在地下水作用下更易因?yàn)榈貙訋r性不一樣，在地下水作用下更易促使洞頂巖層向下滑動，破壞洞室，并給施工促使洞頂巖層向下滑動，破壞洞室，并給施工造成困難。造成困難。當(dāng)洞室軸線與巖層走向垂直正交時，為較好的洞當(dāng)洞室軸線與巖層走向垂直正交時，為較好的洞室布置方案。室布置方案。（）當(dāng)巖層

18、傾角較陡，各巖層可不需依靠相互間的（）當(dāng)巖層傾角較陡，各巖層可不需依靠相互間的內(nèi)聚力聯(lián)結(jié)而能完全穩(wěn)定。因此，若巖性均一，結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力聯(lián)結(jié)而能完全穩(wěn)定。因此，若巖性均一，結(jié)構(gòu)致密，各巖層間聯(lián)結(jié)緊密，節(jié)理裂隙不發(fā)育。在這些致密，各巖層間聯(lián)結(jié)緊密，節(jié)理裂隙不發(fā)育。在這些巖層中開挖地下工程巖層中開挖地下工程最好最好（圖（圖8-16）。）。（）當(dāng)巖層傾角較平緩，洞室軸線與巖層傾斜的夾（）當(dāng)巖層傾角較平緩，洞室軸線與巖層傾斜的夾角較小，若巖性又屬于非均質(zhì)的、垂直或外交層面節(jié)角較小，若巖性又屬于非均質(zhì)的、垂直或外交層面節(jié)理裂隙又發(fā)育時，在洞頂就容易發(fā)生局部石塊坍落現(xiàn)理裂隙又發(fā)育時，在洞頂就容易發(fā)生局部石塊坍落

19、現(xiàn)象，洞室頂部常出現(xiàn)階梯形特征（圖象，洞室頂部常出現(xiàn)階梯形特征（圖8-17）。）。（）洞室橫穿（）洞室橫穿向斜向斜層。在向斜的軸部有時可遇到大層。在向斜的軸部有時可遇到大量量地下水的威脅和洞室頂板巖塊崩落的危險地下水的威脅和洞室頂板巖塊崩落的危險。因軸部。因軸部的巖層遭到擠壓破碎常呈上窄下寬的楔形石塊（圖的巖層遭到擠壓破碎常呈上窄下寬的楔形石塊（圖8-18），組成），組成倒拱形倒拱形，因而使其軸部，因而使其軸部巖層壓力增加巖層壓力增加，洞，洞頂巖塊最容易突然地坍落到洞室。頂巖塊最容易突然地坍落到洞室。另外，由于軸部巖層破碎又彎曲呈盆形，在這些地帶另外，由于軸部巖層破碎又彎曲呈盆形，在這些地帶往

20、往是往往是自流水儲存自流水儲存的場所。（圖的場所。（圖8-19）。）。 洞室軸線穿過褶曲地層時，一般洞室軸線穿越洞室軸線穿過褶曲地層時，一般洞室軸線穿越褶曲地層時可遇到以下幾種情況：褶曲地層時可遇到以下幾種情況：（）洞室軸線橫穿（）洞室軸線橫穿背斜層背斜層。由于背斜呈上拱形。由于背斜呈上拱形。巖層被破碎如石砌的拱形結(jié)構(gòu)，能很好的將上覆巖巖層被破碎如石砌的拱形結(jié)構(gòu)，能很好的將上覆巖層的荷重傳遞到兩側(cè)巖體中去。層的荷重傳遞到兩側(cè)巖體中去。因而地層壓力既小又較少發(fā)生洞室頂部塌坍的事故因而地層壓力既小又較少發(fā)生洞室頂部塌坍的事故。但是應(yīng)注意若巖層受到劇烈的動力作用被壓碎，則但是應(yīng)注意若巖層受到劇烈的動

21、力作用被壓碎，則頂板破碎巖層容易產(chǎn)生小規(guī)模掉塊。因此，當(dāng)洞室頂板破碎巖層容易產(chǎn)生小規(guī)模掉塊。因此，當(dāng)洞室穿過背斜層也穿過背斜層也必須進(jìn)行支撐和襯砌必須進(jìn)行支撐和襯砌（圖（圖8-20）。第三節(jié)第三節(jié) 地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析一、圍巖穩(wěn)定的概念一、圍巖穩(wěn)定的概念圍巖穩(wěn)定圍巖穩(wěn)定是指在一定時間內(nèi)、在一定的地質(zhì)力和工是指在一定時間內(nèi)、在一定的地質(zhì)力和工程力作用下巖體不產(chǎn)生破壞和失穩(wěn)。程力作用下巖體不產(chǎn)生破壞和失穩(wěn)。 v影響因素影響因素v（一）巖石特性（一）巖石特性v（二）地質(zhì)構(gòu)造（二）地質(zhì)構(gòu)造v（三）巖體結(jié)構(gòu)（三）巖體結(jié)構(gòu)v（四）地下水與巖溶（四）地下水與巖溶v

22、（五）構(gòu)造應(yīng)力（五）構(gòu)造應(yīng)力v（六）洞室跨度（六）洞室跨度v（七）開挖方式（七）開挖方式v（八）支護(hù)方式（八）支護(hù)方式v（九）支護(hù)時間（九）支護(hù)時間 第四節(jié)第四節(jié) 隧道施工的工程地質(zhì)問題及提高圍巖穩(wěn)隧道施工的工程地質(zhì)問題及提高圍巖穩(wěn)定性的措施定性的措施 隧道施工的工程地質(zhì)問題隧道施工的工程地質(zhì)問題（一）圍巖變形破壞引起的塌方（一）圍巖變形破壞引起的塌方（二）圍巖變形破壞引起的巖爆（二）圍巖變形破壞引起的巖爆（三）地下涌水（三）地下涌水（四）突泥（四）突泥（五）有害氣體的冒出（五）有害氣體的冒出（六）高溫（六）高溫提高圍巖穩(wěn)定性的措施提高圍巖穩(wěn)定性的措施：v圍巖穩(wěn)定程度不同，應(yīng)選擇不同的施工方案

23、。施工圍巖穩(wěn)定程度不同，應(yīng)選擇不同的施工方案。施工方案選定合理，對保護(hù)圍巖穩(wěn)定性有很大意義；方案選定合理，對保護(hù)圍巖穩(wěn)定性有很大意義；v隧洞的開挖方式，基本上有兩種：隧洞的開挖方式，基本上有兩種：v一種是一種是全斷面開挖法全斷面開挖法；v另一種是另一種是導(dǎo)洞開挖法導(dǎo)洞開挖法。v全斷面開挖法一般適用于圍巖很穩(wěn)定，無塌方掉石全斷面開挖法一般適用于圍巖很穩(wěn)定，無塌方掉石的地區(qū)。對巖石稍差但斷面尺寸較小的中小型隧洞亦的地區(qū)。對巖石稍差但斷面尺寸較小的中小型隧洞亦可全斷面開挖。可全斷面開挖。v導(dǎo)洞開挖法導(dǎo)洞開挖法適用于適用于斷面較大，巖體又不太穩(wěn)斷面較大，巖體又不太穩(wěn)定的地質(zhì)條件。為了防止塌方冒頂事故，

24、可縮定的地質(zhì)條件。為了防止塌方冒頂事故，可縮小斷面，先打?qū)Ф?，然后分塊完成施工斷面。小斷面，先打?qū)Ф矗缓蠓謮K完成施工斷面。v兩方面保證兩方面保證： 一、盡量保護(hù)圍巖原有穩(wěn)定性一、盡量保護(hù)圍巖原有穩(wěn)定性 二、賦予圍巖一定的強(qiáng)度，提高其穩(wěn)定性。二、賦予圍巖一定的強(qiáng)度，提高其穩(wěn)定性。v一、合理施工一、合理施工原則：盡量減少對圍巖的擾動，及時封閉圍巖，原則：盡量減少對圍巖的擾動，及時封閉圍巖，設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。對于大斷面的洞室，可采取分段開挖對于大斷面的洞室，可采取分段開挖。v應(yīng)在洞室最大斷面的上部先挖導(dǎo)洞應(yīng)在洞室最大斷面的上部先挖導(dǎo)洞v立即支撐，達(dá)到要求的輪廓立即支撐，達(dá)到要求的輪廓v作

25、好頂拱襯砌。作好頂拱襯砌。v然后在頂拱襯砌保護(hù)下擴(kuò)大斷面，然后在頂拱襯砌保護(hù)下擴(kuò)大斷面，v最后做側(cè)墻襯砌。最后做側(cè)墻襯砌。v 即先拱后墻的辦法。即先拱后墻的辦法。1、上導(dǎo)洞施工法（圍巖穩(wěn)定性最差）、上導(dǎo)洞施工法（圍巖穩(wěn)定性最差）導(dǎo)洞開挖法導(dǎo)洞開挖法當(dāng)圍巖不太穩(wěn)定，頂圍易塌時，當(dāng)圍巖不太穩(wěn)定，頂圍易塌時，2、單側(cè)導(dǎo)洞施工法、單側(cè)導(dǎo)洞施工法 當(dāng)圍巖很不穩(wěn)定，頂圍塌落，側(cè)圍易滑時，可當(dāng)圍巖很不穩(wěn)定，頂圍塌落，側(cè)圍易滑時，可先在設(shè)計斷面的側(cè)部開挖導(dǎo)洞，由下處向上逐段襯先在設(shè)計斷面的側(cè)部開挖導(dǎo)洞，由下處向上逐段襯護(hù)。到一定高程，再挖頂部導(dǎo)洞，作好頂拱襯砌，護(hù)。到一定高程，再挖頂部導(dǎo)洞，作好頂拱襯砌，最后

26、挖除殘留巖體。最后挖除殘留巖體。 這便是側(cè)導(dǎo)洞開挖、即先墻后拱的方法，或稱這便是側(cè)導(dǎo)洞開挖、即先墻后拱的方法，或稱為核心支撐法。為核心支撐法。 3、雙側(cè)導(dǎo)洞施工法（圍巖很不穩(wěn)定）、雙側(cè)導(dǎo)洞施工法（圍巖很不穩(wěn)定）4、全斷面一次開挖施工法、全斷面一次開挖施工法v圍巖穩(wěn)定，可全斷面一次開挖?，F(xiàn)在多采用新奧法圍巖穩(wěn)定，可全斷面一次開挖?，F(xiàn)在多采用新奧法和盾構(gòu)法等新型施工方法。和盾構(gòu)法等新型施工方法。二、支護(hù)（支撐、襯砌、錨噴、錨注）二、支護(hù)（支撐、襯砌、錨噴、錨注）v支撐、襯砌與噴漿加固支撐、襯砌與噴漿加固v隧洞的支襯工作，包括支撐和襯砌兩方面。支撐是隧洞的支襯工作，包括支撐和襯砌兩方面。支撐是臨時性

27、加固洞壁的措施，臨時性加固洞壁的措施，v襯砌是永久性加固洞壁的措施。襯砌是永久性加固洞壁的措施。v此外還有噴漿護(hù)壁、噴射混凝土、錨筋加固及錨噴此外還有噴漿護(hù)壁、噴射混凝土、錨筋加固及錨噴加固等。加固等。v支撐支撐v支撐工作是開挖過程中，為防止圍巖塌方的臨時性支撐工作是開挖過程中，為防止圍巖塌方的臨時性措施，過去通常用木支撐、鋼支撐及混凝土預(yù)制構(gòu)措施，過去通常用木支撐、鋼支撐及混凝土預(yù)制構(gòu)件支撐等。近代國內(nèi)外多采用錨桿支護(hù)，錨桿能把件支撐等。近代國內(nèi)外多采用錨桿支護(hù)，錨桿能把松動巖塊與穩(wěn)固巖體牢固地聯(lián)在一起，是一種松動巖塊與穩(wěn)固巖體牢固地聯(lián)在一起，是一種“懸懸吊式吊式”支護(hù)。支護(hù)。v襯砌襯砌v襯

28、砌的作用與支撐相同，但經(jīng)久耐用，使洞壁光坦。襯砌的作用與支撐相同，但經(jīng)久耐用，使洞壁光坦。v磚、石襯砌較便宜，鋼筋混凝土、鋼板襯砌的成本磚、石襯砌較便宜，鋼筋混凝土、鋼板襯砌的成本最高。襯砌一定要與洞壁緊密結(jié)合，填嚴(yán)塞實(shí)其間最高。襯砌一定要與洞壁緊密結(jié)合，填嚴(yán)塞實(shí)其間空隙才能起到良好效果。作頂拱的襯砌時，還要預(yù)空隙才能起到良好效果。作頂拱的襯砌時，還要預(yù)留壓漿孔。襯砌后，再回填灌漿，達(dá)到嚴(yán)實(shí)的目的，留壓漿孔。襯砌后，再回填灌漿，達(dá)到嚴(yán)實(shí)的目的，在滲水地段也可起防滲作用。在滲水地段也可起防滲作用。v襯砌厚度往往取決于巖石的性質(zhì)，襯砌厚度往往取決于巖石的性質(zhì)，v如對于堅硬類巖石一般要求如對于堅硬類

29、巖石一般要求2030cm即可，特別即可，特別堅固或裂隙稀少的巖石甚至可不加襯砌；中等堅硬堅固或裂隙稀少的巖石甚至可不加襯砌；中等堅硬巖石一般巖石一般4050cm；v軟弱巖石及松散土層則要求軟弱巖石及松散土層則要求50150cm或更厚的混或更厚的混凝土襯砌。凝土襯砌。v噴漿護(hù)壁噴漿護(hù)壁v噴漿護(hù)壁較簡便而又經(jīng)濟(jì)，對保護(hù)易風(fēng)化圍巖的穩(wěn)噴漿護(hù)壁較簡便而又經(jīng)濟(jì)，對保護(hù)易風(fēng)化圍巖的穩(wěn)定性效果較好。當(dāng)洞室開炮后及時在洞壁上噴射水定性效果較好。當(dāng)洞室開炮后及時在洞壁上噴射水泥砂漿，形成保護(hù)層，保護(hù)圍巖原有強(qiáng)度。我國應(yīng)泥砂漿，形成保護(hù)層，保護(hù)圍巖原有強(qiáng)度。我國應(yīng)用日益廣泛，國外采用也很普遍。用日益廣泛，國外采用

30、也很普遍。v噴射混凝土噴射混凝土v噴射混凝土與噴漿方法相仿，但作用大不相同?；靽娚浠炷僚c噴漿方法相仿，但作用大不相同?；炷羶?nèi)加速凝劑，及時凝土內(nèi)加速凝劑，及時(越早越好越早越好)噴射到洞壁上，噴射到洞壁上，它便很快地凝固并有較大強(qiáng)度，可防止洞壁早期松它便很快地凝固并有較大強(qiáng)度，可防止洞壁早期松動。動。v錨筋加固錨筋加固v錨筋加固又稱錨桿加固，目前大量采用。將錨筋插錨筋加固又稱錨桿加固，目前大量采用。將錨筋插入圍巖：入圍巖： 使洞周松動圍巖與穩(wěn)定圍巖固定，起到使洞周松動圍巖與穩(wěn)定圍巖固定，起到釘子的作用。釘子的作用。v灌漿與加固灌漿與加固v裂隙嚴(yán)重的巖體和極不穩(wěn)定的第四紀(jì)堆積物中開挖裂隙嚴(yán)重

31、的巖體和極不穩(wěn)定的第四紀(jì)堆積物中開挖洞室，常需要加固以增大圍巖穩(wěn)定性，降低其滲水洞室，常需要加固以增大圍巖穩(wěn)定性，降低其滲水性。性。v最常用的加固方法就是水泥灌漿，其次有瀝青灌漿、最常用的加固方法就是水泥灌漿，其次有瀝青灌漿、水玻璃水玻璃(硅酸性硅酸性)灌漿，還有凍結(jié)法，等等。通過這灌漿，還有凍結(jié)法，等等。通過這種辦法，在圍巖中大體形成一圓柱形或球形的固結(jié)種辦法，在圍巖中大體形成一圓柱形或球形的固結(jié)層。層。三、新奧法三、新奧法v(二二)新奧法的原理和應(yīng)用新奧法的原理和應(yīng)用v顧名思義，新奧法創(chuàng)始于奧地利。新奧法的基本思顧名思義，新奧法創(chuàng)始于奧地利。新奧法的基本思想是充分利用圍巖自身的承載能力，其

32、要點(diǎn)可歸結(jié)想是充分利用圍巖自身的承載能力，其要點(diǎn)可歸結(jié)為：為：v運(yùn)用現(xiàn)代巖石力學(xué)的理論，充分考慮并利用圍巖運(yùn)用現(xiàn)代巖石力學(xué)的理論，充分考慮并利用圍巖的自身承載能力，把襯砌與圍巖當(dāng)成一個整體看待；的自身承載能力，把襯砌與圍巖當(dāng)成一個整體看待；v在施工過程中，必須進(jìn)行現(xiàn)場量測在施工過程中，必須進(jìn)行現(xiàn)場量測,并應(yīng)用量測資并應(yīng)用量測資料修訂設(shè)計和指導(dǎo)施工料修訂設(shè)計和指導(dǎo)施工;v采用預(yù)裂爆破、光面爆破等技術(shù)或用掘進(jìn)機(jī)開挖，采用預(yù)裂爆破、光面爆破等技術(shù)或用掘進(jìn)機(jī)開挖，用錨桿和噴射混凝土等作為支護(hù)手段，并強(qiáng)調(diào)適時用錨桿和噴射混凝土等作為支護(hù)手段，并強(qiáng)調(diào)適時支護(hù)。支護(hù)。v總之，是在充分考慮圍巖自身承載能力的基

33、礎(chǔ)上，總之，是在充分考慮圍巖自身承載能力的基礎(chǔ)上，因地制宜地搞好隧洞開挖與支護(hù)。因地制宜地搞好隧洞開挖與支護(hù)。 v盾構(gòu)法盾構(gòu)法v 盾構(gòu)法是用特制機(jī)器開挖隧洞的施工技術(shù)，主要盾構(gòu)法是用特制機(jī)器開挖隧洞的施工技術(shù)，主要用于第四系松軟地層掘進(jìn)成洞，起源于歐洲，最近用于第四系松軟地層掘進(jìn)成洞，起源于歐洲，最近十幾年來，經(jīng)德國、日本大力開發(fā)，已得到廣泛應(yīng)十幾年來，經(jīng)德國、日本大力開發(fā)，已得到廣泛應(yīng)用。最大洞徑已達(dá)幾十米，目前更大直徑的盾構(gòu)正用。最大洞徑已達(dá)幾十米，目前更大直徑的盾構(gòu)正在設(shè)計研究之中。在設(shè)計研究之中。v在英吉利海峽隧道，日本東京灣海底公路隧道等建在英吉利海峽隧道，日本東京灣海底公路隧道等建

34、設(shè)中，發(fā)揮了巨大作用。這是一項(xiàng)先進(jìn)的高度機(jī)械設(shè)中，發(fā)揮了巨大作用。這是一項(xiàng)先進(jìn)的高度機(jī)械化、自動化的施工技術(shù)?；?、自動化的施工技術(shù)。v其優(yōu)點(diǎn)是避開干擾，不影響地面建筑和環(huán)境，可充其優(yōu)點(diǎn)是避開干擾，不影響地面建筑和環(huán)境，可充分開發(fā)地下空間。在施工中能把掘進(jìn)，出渣、支護(hù)分開發(fā)地下空間。在施工中能把掘進(jìn)，出渣、支護(hù)與襯砌，融為一體。施工安全、可靠、準(zhǔn)確，能縮與襯砌，融為一體。施工安全、可靠、準(zhǔn)確，能縮短工期、提高工效、節(jié)約資金。短工期、提高工效、節(jié)約資金。v我國上海、蘭州等地，已成功地在軟粘土及砂礫層我國上海、蘭州等地，已成功地在軟粘土及砂礫層中修建了地鐵隧道，排污隧洞、引水及電纜隧洞，中修建了地鐵隧道，排污隧洞、引水及電纜隧洞，穿黃浦江公路。目前不少大城市的地鐵隧道建設(shè)中；穿黃浦江公路。目前不少大城市的地鐵隧道建設(shè)中；還有南水北調(diào)工程的穿黃河輸水隧洞都將用盾構(gòu)法還有南水北調(diào)工程的穿黃河輸水隧洞都將用盾構(gòu)法施工。因此，它將在我國的工程建設(shè)中發(fā)揮更大的施工。因此，它將在我國的工程建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。作用。明挖法明挖法v就是俗稱的就是俗稱的“大揭蓋大揭蓋”，即將