第四章隧道工程的地质环境 第一节概述 地面结构体系一般都是由结构和地基所组成,地基在 结构底部起约束作用,除了自重外,荷载都是来自外部, (图4-1a)。地下结构是由周边围岩和支护结构两者组成 共同并相互作用的结构体系,即地下结构=支护 边围岩;地下结构所承受的荷载又主要来自结构体系的本 身一地层,故称为地层压力或围岩压力 在地下结构体系中,地层既是承载结构的基本组成部 分,又是造成荷载的主要来源(图4-1b),这种合二为一的作 用机理与地面结构是完全不同的
第四章 隧道工程的地质环境 第一节 概 述 地面结构体系一般都是由结构和地基所组成，地基在 结构底部起约束作用，除了自重外，荷载都是来自外部， （图4-1a）。地下结构是由周边围岩和支护结构两者组成 共同并相互作用的结构体系，即地下结构＝支护结构＋周 边围岩；地下结构所承受的荷载又主要来自结构体系的本 身—地层，故称为地层压力或围岩压力。 在地下结构体系中，地层既是承载结构的基本组成部 分，又是造成荷载的主要来源(图4-1b)，这种合二为一的作 用机理与地面结构是完全不同的
a)地面结构 (b)地下结构 图4-1结构物与地层关系 地层被挖成隧道后的稳定程度称为隧道围岩 这是一个反映地质环境的综合指标。所以说,研究隧道工程地 质环境问题,归根到底就是研究隧道围岩的稳定性问题,它包 括隧道围岩破坏或稳定的规律、影响围岩稳定的主要因素、枟 志围岩稳定性的指标和判断准则、分析围岩稳定性的方法以及 为维护围岩稳定而必须采取的工程措施(如施工程序和方法 支护结构的类型、数量和架设时间等)
(a) 地面结构 (b)地下结构 图4-1 结构物与地层关系 地层被挖成隧道后的稳定程度称为隧道围岩的稳定性， 这是一个反映地质环境的综合指标。所以说，研究隧道工程地 质环境问题，归根到底就是研究隧道围岩的稳定性问题，它包 括隧道围岩破坏或稳定的规律、影响围岩稳定的主要因素、标 志围岩稳定性的指标和判断准则、分析围岩稳定性的方法以及 为维护围岩稳定而必须采取的工程措施(如施工程序和方法、 支护结构的类型、数量和架设时间等)
第二节围岩的工程性质 隧道围岩是指地壳中受隧道开挖影响的那一部分岩体, 或是指对隧道稳定性有影响的那一部分岩体。这部分岩体 在隧道开挖和支护过程中,将产生应力重新分布,其性质 也有所变化 岩体的变形特性 岩石 1、压密阶段(OA) 岩体 2、弹性阶段(AB) 3、塑性阶段(BC) 软弱结构面 4、破裂和破坏阶段(CD)0 E 图4-2典型岩体全应力一应变曲线
第二节 围岩的工程性质 隧道围岩是指地壳中受隧道开挖影响的那一部分岩体， 或是指对隧道稳定性有影响的那一部分岩体。这部分岩体 在隧道开挖和支护过程中，将产生应力重新分布，其性质 也有所变化。 一、岩体的变形特性 1、压密阶段(OA) 2、弹性阶段(AB) 3、塑性阶段(BC) 4、破裂和破坏阶段(CD) A B C 岩体 岩石 软弱结构面 0 图4-2 典型岩体全应力—应变曲线
循环荷载作用下岩体的变形特性 对于弹性材料,其加载和卸 载曲线相同 岩体属于非线性材料,如果 卸载点超过了其屈服点,则卸载 曲线和加载曲线不重合,形成塑 性回滞环。如果经过多次反复加 载与卸载,且每次施加的最大荷 载与第一次加载的最大荷载一样, 图4-3岩体加、卸载曲线 则每次加载、卸载曲线都各自形 成一个塑性回滞环,如图4-3所示
二、循环荷载作用下岩体的变形特性 对于弹性材料，其加载和卸 载曲线相同。 岩体属于非线性材料，如果 卸载点超过了其屈服点，则卸载 曲线和加载曲线不重合，形成塑 性回滞环。如果经过多次反复加 载与卸载，且每次施加的最大荷 载与第一次加载的最大荷载一样， 则每次加载、卸载曲线都各自形 成一个塑性回滞环，如图4-3所示。 图4-3 岩体加、卸载曲线
三、岩体的强度 岩体的强度要比岩石的强度低得多,并具有明显的各向 异性。一般情况下,岩体的抗压强度只有岩石抗压强度的 70~80%,结构面发育的岩体,仅有5~10%。和抗压强度 样,岩体的抗剪强度主要也是取决于岩体内结构面的性态, 包括岩体的力学性质、充填状况、产状、分布和规模等;同 时还受剪切破坏方式所制约。 四、岩体的构造一力学特性 岩体是由下述几部分构成的: a)不同尺寸和类型的岩块; b)结构面; c)岩块间的充填物
三、岩体的强度 岩体的强度要比岩石的强度低得多，并具有明显的各向 异性。一般情况下，岩体的抗压强度只有岩石抗压强度的 70～80％，结构面发育的岩体，仅有5～10％。和抗压强度一 样，岩体的抗剪强度主要也是取决于岩体内结构面的性态， 包括岩体的力学性质、充填状况、产状、分布和规模等；同 时还受剪切破坏方式所制约。 四、岩体的构造—力学特性 岩体是由下述几部分构成的： a) 不同尺寸和类型的岩块； b) 结构面； c) 岩块间的充填物