洞室松弛带的测定

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　摘要：本文从围岩监测的重要性及原位模型洞围岩观测方面，介绍了洞室围岩松弛带的测试理论及测试实例。测试结果很好的反映了岩体的地质构造情况及岩石的物理力学特征等。

　　关键词：围岩;松弛带;应力集中;观测断面;时间效应

　　1.前言

　　随着国家现代化建设事业的发展，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种类型、不同用途的岩石工程日益增多。在工程建设的各阶段(规划、勘察、设计和施工)中，正确地对岩体的质量和稳定性做出评价，具有十分重要的意义。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，并且施工安全、简便;质量差、稳定性不好的岩体，需要复杂、昂贵的加固支护等处理措施，常常在施工中带来预想不到的复杂情况。正确、及时地对工程建设涉及到的岩体稳定性做出评价，是经济合理地进行岩体开挖和加固支护设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行必不可少的条件。

　　随着地下工程施工技术的迅速发展，围岩监测已成为地下工程设计、施工、运行的重要部分。在施工、运行过程中，监测数据为保证工程安全提供了科学依据，为修改设计、指导施工提供了可靠的资料，同时为提高地下工程建设的技术水平积累了丰富的经验。随着反分析方法的出现，使以围岩监测信息为基础的监控设计又前进了一步，通过监测手段采集到的现场岩体的各种信息(位移、应力、应变)，经过反分析的逆运算，可得到围岩岩体的综合力学特征参数和初始地应力场等，还可进行围岩力学模型的判断。可以逐步逼近围岩岩体的真实形态，为设计提供了最可靠的设计依据。“在勘测、设计和施工阶段即进行监测，采集资料，反馈到设计中去，据以指导和改进设计”的设计思想受到越来越多的岩土力学专家和设计研究者的一致认可。对大型重要工程而言，在前期工作阶段，结合工程实际，进行模型洞围岩观测和位移反分析，并以此进行反馈设计，是现代设计思想的反映。

　　原位模型洞围岩观测作为地下洞室信息化设计的基础，其优点是：量测数据多，代表性强，能反映地质构造、地应力的力学性状，并可评价地下洞室围岩稳定支护措施。据统计，80年代以后设计建设的大型水电站地下厂房，大都进行了模型洞观测。

　　地下洞室开挖后，破坏了岩体原有的平衡条件，岩体内的应力重新分配。一般情况下，在洞壁周边的岩体将出现应力释放的松弛带，这取决于岩体所处的地质构造情况，岩石的物理力学特征等，以及地下洞室在岩体中的部位、形状、洞径大小和施工方法。

　　划定出岩体的松弛带范围和形状，对岩体的开挖和加固支护设计、快速安全施工，起着一定的指导作用。

　　洞室松弛带的地质-物性特点：

　　(1)洞室在掘进过程中容易形成洞壁岩面的松动，洞室形成后应力又将重新分布，并在洞室围岩表层产生应力下降带或应力集中带。

　　(2)洞壁围岩一般存在三个区带，即应力下降带、应力上升带和原岩应力带，这三个区带具有明显的或渐变的波速界面。

　　2.测试方法与成果分析

　　2.1测定方法与技术

　　(1)主要在洞室横断面上布置风钻孔进行声波法测试，可采用单孔一发双收换能器，也可采用双孔发射-接收换能器。

　　(2)测试断面的测孔布置，测孔数目及孔距应视洞径而定，一般为5孔(分顶孔、角孔、边墙孔，对于大跨度、高边墙的洞室可增加顶孔和边墙孔)，测孔深度与洞径和围岩地质情况有关，或按任务要求确定，孔深一般为3～5m(在洞径2～3m时)，应以能够反映原岩应力为准。

　　(3)当洞壁围岩的松动层与完整岩石(原岩)具有明显的波速差别，可采用小相遇地震初至折射法作为辅助方法。

　　2.2成果分析

　　用声波法测定松弛带依据围岩不同性质的各带具有不同的声波速度层。应力下降带表现为相对的低速区(包括