2017年造價(jià)師土建工程高頻考點(diǎn)：圍巖

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　　地下工程位置選則的影響因素

　　地下工程位置的選擇，除取決于工程目的要求外，還需要考慮區(qū)域穩(wěn)定、山體穩(wěn)定及地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地應(yīng)力等因素的影響。

　　(1)地形條件：在地形上要求山體完整，地下工程周?chē)ǘ错敿鞍絺?cè)應(yīng)有足夠的山體厚度。如選擇隧洞位置時(shí)，隧洞進(jìn)出口地段的邊坡應(yīng)下陡上緩，無(wú)滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在。

　　(2)巖性條件：一般在堅(jiān)硬完整巖層中開(kāi)挖，圍巖穩(wěn)定、進(jìn)度快、造價(jià)低。在軟弱、破碎、松散巖層中開(kāi)挖，頂板易坍塌，邊墻及底板易產(chǎn)生鼓脹擠出變形等事故，且需邊開(kāi)挖邊支護(hù)或超前支護(hù)，進(jìn)而影響工程造價(jià)和工期。一般而言，巖漿巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖及變質(zhì)巖，圍巖的穩(wěn)定性好，適于修建大型的地下工程。凝灰?guī)r、黏土巖、頁(yè)巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖，穩(wěn)定性差，不宜建大型地下工程。松散及破碎的巖石穩(wěn)定性極差，選址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)。

　　(3)地質(zhì)構(gòu)造條件：

　?、亳薨櫟挠绊?。在背斜核部，巖層呈上拱形，巖層雖破碎，但像石砌的拱形結(jié)構(gòu)，能將上覆巖層的荷重傳遞至兩側(cè)巖體中，有利于洞頂?shù)姆€(wěn)定。向斜核部巖層呈倒拱形，頂部被張裂隙切割的巖塊上窄下寬，易于塌落。原則上應(yīng)避開(kāi)褶皺核部，若必須在褶皺巖層地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。

　　②斷裂的影響。應(yīng)避免地下工程軸線沿?cái)鄬訋Р贾?。而地下工程軸線垂直或近于垂直斷裂帶，所需穿越的不穩(wěn)定地段較短，但也可能產(chǎn)生塌方。因此，在選址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)大斷層。

　?、蹘r層產(chǎn)狀的影響。在水平巖層中布置地下工程時(shí)，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅(jiān)硬巖層中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時(shí)，應(yīng)將堅(jiān)硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當(dāng)洞身穿過(guò)軟硬相間或破碎的傾斜巖層時(shí)，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng)，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　(4)地下水。在選址時(shí)最好選在地下水位以上的干燥巖體內(nèi)，或地下水量不大、無(wú)高壓含水層的巖體內(nèi)。

　　(5)地應(yīng)力。初始應(yīng)力狀態(tài)是決定圍巖應(yīng)力重分布的主要因素。

　　地質(zhì)構(gòu)造條件

　?、亳薨櫟挠绊?。在背斜核部，巖層呈上拱形，巖層雖破碎，但像石砌的拱形結(jié)構(gòu)，能將上覆巖層的荷重傳遞至兩側(cè)巖體中，有利于洞頂?shù)姆€(wěn)定。向斜核部巖層呈倒拱形，頂部被張裂隙切割的巖塊上窄下寬，易于塌落。原則上應(yīng)避開(kāi)褶皺核部，若必須在褶皺巖層地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。

　?、跀嗔训挠绊?。應(yīng)避免地下工程軸線沿?cái)鄬訋Р贾?。而地下工程軸線垂直或近于垂直斷裂帶，所需穿越的不穩(wěn)定地段較短，但也可能產(chǎn)生塌方。因此，在選址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)大斷層。

　　③巖層產(chǎn)狀的影響。在水平巖層中布置地下工程時(shí)，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅(jiān)硬巖層中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時(shí)，應(yīng)將堅(jiān)硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當(dāng)洞身穿過(guò)軟硬相間或破碎的傾斜巖層時(shí)，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng)，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　巖層產(chǎn)狀的影響

　　在水平巖層中布置地下工程時(shí)，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅(jiān)硬巖層中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時(shí)，應(yīng)將堅(jiān)硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當(dāng)洞身穿過(guò)軟硬相間或破碎的傾斜巖層時(shí)，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng)，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　圍巖穩(wěn)定性分析

　　變形與破壞的五種形式：

　?、俅嘈云屏?，經(jīng)常產(chǎn)生于高地應(yīng)力地區(qū)。

　?、趬K體滑移，是塊狀結(jié)構(gòu)圍巖常見(jiàn)的破壞形式。

　　③巖層的彎曲折斷，是層狀圍巖變形失穩(wěn)的主要形式。

　?、芩榱呀Y(jié)構(gòu)巖體在張力和振動(dòng)力作用下容易松動(dòng)、解脫，在洞頂則產(chǎn)生崩落，在邊墻上則表現(xiàn)為滑塌或碎塊的坍塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)面間夾泥時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的塌方，如不及時(shí)支護(hù)，將愈演愈烈，直至冒頂。

　?、菀话銖?qiáng)烈風(fēng)化、強(qiáng)烈構(gòu)造破碎或新近堆積的土體，在重力、圍巖應(yīng)力和地下水作用下常產(chǎn)生冒落及塑性變形。

　　提高圍巖穩(wěn)定性的措施

　　目前，用以提高圍巖穩(wěn)定性的工程措施主要有傳統(tǒng)的支護(hù)或襯砌和噴錨支護(hù)兩大類(lèi)。

　　(1)支護(hù)與襯砌。支護(hù)是在地下工程開(kāi)挖過(guò)程中用以穩(wěn)定圍巖用的臨時(shí)性措施。按照選用材料的不同，有木支撐、鋼支撐及混凝土支撐等。在不太穩(wěn)定的巖體中開(kāi)挖，需及時(shí)支撐以防止圍巖早期松動(dòng)。襯砌是加固圍巖的永久性結(jié)構(gòu)，其作用主要是承受?chē)鷰r壓力及內(nèi)水壓力，有混凝土及鋼筋混凝土襯砌，也可以用漿砌條石襯砌。

　　(2)噴錨支護(hù)。噴錨支護(hù)是在地下工程開(kāi)挖后，及時(shí)地向圍巖表面噴一薄層混凝(一般厚度為5～2Ocm)，有時(shí)再增加一些錨桿，從而部分地阻止圍巖向洞內(nèi)變形，以達(dá)到支護(hù)的目的。

　　噴錨支護(hù)能使混凝土噴層與圍巖緊密結(jié)合，并且噴層本身具有一定的柔性和變形特性，因而能及時(shí)有效地控制和調(diào)整圍巖應(yīng)力的重分布，最大限度地保護(hù)巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，防止圍巖的松動(dòng)和坍塌。如果噴混凝土再配合錨桿加固圍巖，則會(huì)更有效地提高圍巖自身的承載力和穩(wěn)定性。

　　噴混凝土具備以下幾方面的作用：首先，能緊跟工作面，速度快，因而縮短了開(kāi)挖與支護(hù)的間隔時(shí)間，及時(shí)地填補(bǔ)了圍巖表面的裂縫和缺損，阻止裂隙切割的碎塊脫落松動(dòng)，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)得到改善;其次，由于有較高的噴射速度和壓力，漿液能充填張開(kāi)的裂隙，起著加固巖體的作用，提高了巖體的強(qiáng)度和整體性。此外，噴層與圍巖緊密結(jié)合，有較高的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，能在結(jié)合面上傳遞各種應(yīng)力，可以起到承載拱的作用。

　　錨桿有楔縫式金屬錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿、普通砂漿金屬錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿及木錨桿等，目前在大中型工程中，常用的是楔縫式金屬錨桿和砂漿金屬錨桿兩種。為了防止錨桿之間的碎塊塌落，可采用噴層和鋼絲網(wǎng)來(lái)配合。

　　(3)各類(lèi)圍巖的具體處理方法。對(duì)于堅(jiān)硬的整體圍巖，巖塊強(qiáng)度高，整體性好，在下工程開(kāi)挖后自身穩(wěn)定性好，基本上不存在支護(hù)向題。這種情況下噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風(fēng)化，消除開(kāi)挖后表面的凹凸不平及防止個(gè)別巖塊掉落，其噴層厚度一般3～5cm.當(dāng)?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)時(shí)，應(yīng)采用錨桿穩(wěn)定圍巖。

　　對(duì)于塊狀圍巖，這類(lèi)圍巖的坍塌總是從個(gè)別石塊——“危石”掉落開(kāi)始，再逐漸發(fā)展擴(kuò)大，只要及時(shí)有效地防止個(gè)別“危石”掉落，就能保證圍巖整體的穩(wěn)定性。一般而言，對(duì)于此類(lèi)圍巖，噴混凝土支護(hù)即可，但對(duì)于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)，應(yīng)該用錨桿加固。

　　對(duì)于層狀圍巖，在開(kāi)挖地下工程時(shí)，往往不易打成拱形(或圓形)，爆破后頂面經(jīng)常成平板狀，如不加支護(hù)，圍巖常常先發(fā)生彎曲張開(kāi)，然后逐漸坍塌。因此對(duì)于此類(lèi)圍巖，應(yīng)以錨桿為主要的支護(hù)手段。

　　對(duì)于軟弱圍巖，相當(dāng)于圍巖分類(lèi)中的IV類(lèi)和V類(lèi)圍巖，一般強(qiáng)度低、成巖不牢固的軟巖，破碎及強(qiáng)烈風(fēng)化的巖石。該類(lèi)圍巖在地下工程開(kāi)挖后一般都不能自穩(wěn)，所以必須立即噴射混凝土，有時(shí)還要加描桿和鋼筋網(wǎng)才能穩(wěn)定圍巖。

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