1定义：人工开挖或天然存在于岩土体内的构筑物，统称为地下工程。
2地下工程的特征：开挖前处于应力平衡状态，开挖后硐室周围的岩体发生卸荷回弹和应力重分布，可能因此发生变形和破坏。
3原岩应力场或初始应力场：硐室开挖之前，岩土体一般处于天然应力平衡状态，称为原岩应力场或初始应力场；硐室开挖后破坏了这种平衡。地下开挖以后，由于围岩质点应力、应变调整而引起的天然应力大小、方向和性质改变的作用称为应力重分布；经应力重分布作用后形成的新的应力状态，称为重分布应力状态。
4地下洞室围岩：通常将洞室周围发生应力重分布的这一部分岩体叫做地下洞室围岩（简称围岩），狭义上，围岩常指硐室周围受到开挖影响，大体相当于地下硐室宽度或平均直径的3~5倍范围内的岩土体。
5圆形洞室重分布应力及特点
A.径向应力、环向应力、环向剪应力，Ph=λPv.
B.当 R=R0 时，则洞壁上得应力为：径向应力、剪应力均为0, 环向应力=Pv(1-2cos2＠)+Ph(1+ 2cos2＠);
C.侧压力系数为 1的静水压力下:径向应力=静水压力(1-R2/r0) 环向应力=静水压力(1+R2/r0 R=6r 为天然应力状态 D.洞壁上特征部位的重应力分布：
λ=0 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ=3Pv，- Pv.
λ=? ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ=8Pv?3, 0
λ=1 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ=2Pv, 2Pv λ=2 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ=Pv， 5Pv λ=3 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ=0， 8Pv λ=4 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ= - Pv，11Pv λ=5 ?=（0,180）,（90,270）：环向应力σ= - 2Pv.，14Pv *非圆形断面洞室重分布应力及特点:
A.考虑有水平应力的情况：环向应力=βPv+αPh; 各点的α， β取值见P127 B.不同洞形洞壁上得应力有如下特点：见P127
椭圆形洞室长轴两端点压应力集中最大，易出现压碎破坏，而短轴两端点易出现拉断破坏； 正方形洞室四角点压应力集中最大，易出现压碎破坏； 矩形洞室长边中点应力集中最小，短边中点应力加大。
依据上述特点可得出如下结论：
当天然水平、垂直应力相差不大时，以圆形洞室受力情况最好；
当天然水平、垂直应力相差较大时，应尽量使洞室长轴平行于最大天然应力分量； 天然应力较大时，应尽量采用曲线形洞室，以避免角点上压应力集中。
6围岩松动圈与承载圈：洞室开挖后由于应力的重分布，将使洞室周围产生应力集中现象。当周边应力小于岩体的强度极限(脆性岩石)或屈服极限(塑性岩石)时，洞室围岩稳定。否则，周边岩石首先破坏或出现大的变形，并向深部扩展到一定的范围形成松动圈。在松动圈形成的过程中、原来硐室周边集中的高应力逐渐向松动圈外转移，形成新的应力升高区。该区岩体被挤压紧密，宛如天然加固的岩体，故称承载区。
7塑性围岩重分布应力及特点 （1）塑性松动圈内
（2）塑性松动圈与弹性圈交界面上
8完整结构岩体的变形破坏特征：坚硬完整岩体的强度高、稳定性好,其变形和破坏可根据弹性理论计算。该类岩体在高地应力区，洞室开挖后可能产生岩爆现象。岩爆系指在地下开挖过程中，围岩突然以爆炸形式表现出来的破坏现象。 简述岩爆发生的机理？
（1）高地应力 （2）脆性岩石 （3）进行地下开挖
9层状结构岩体的变形破坏特征：这类岩体破坏形式主要有：沿层面张裂、弯曲内鼓、折断塌落等。 下列不属于层状岩体变形破坏形式的是：
(A)拱形冒落；(B)沿层面张裂；(C)折断塌落；(D)弯曲内鼓；（E）岩爆
10块断结构岩体的变形破坏特征：这类结构围岩的变形破坏，主要表现为沿结构面的滑移掉块。 11碎裂结构岩体的变形破坏特征：碎裂岩体是指断层、褶曲、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生夹泥的岩体。这类围岩的变形破坏形式常表现为塌方和滑动
12散体结构岩体的变形破坏特征：松散状岩体是指强烈构造破碎和强烈风化的岩体或新近堆积的土体。这类围岩的力学属性表现为弹塑性、塑性或流变性。其变形破坏形式以拱形冒落为主。当围岩结构均匀时，冒落拱形状较为规则（图（a））。但当围岩结构不均匀或松软岩体仅构成局部围岩时，则常表现为局部塌方、塑性挤入及滑动等形式（图（b）、（c）、（d））。
13地下建筑围岩稳定性评价： A影响围岩稳定性的因素
地质构造：地质构造使岩石破碎，降低岩体的强度。
岩体的特性及结构：岩性不同，岩石的强度和抗风化能力等不同；岩体结构不同，岩体的完整性不
同。
地下水：地下水对岩石有软化、膨胀、溶蚀等作用，还可加速风化，减小摩阻。 原岩应力：构造应力的方向及大小是控制地下工程围岩变形破坏的重要因素。 B围岩稳定性定量评价
解析分析方法：建模求应力和位移，根据破坏准则评价 赤平极射投影和实体比例投影方法 物理与数值模拟研究方法
14保障洞室围岩稳定的措施：合理施工;施工监控、信息反馈和超前预报;支撑、衬砌与支护;固结灌浆
第八部分工程地质勘察与原位测试
要求学生了解工程地质勘察基本内容、方法与手段。
批准人： 主审人： 主撰人： 贺建祥
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