专业知识（二）辅导：地下工程稳定

了解洞室围岩稳定性的影响因素和基本理论；熟悉围岩分类和支护类型的设计方法；
14.1地下工程稳定性
由岩石力学可知，在岩体中挖洞破坏了岩体原有的平衡状态，导致围岩应力重分布和变形。当重分布应力达到或超过岩石的强度极点时，除弹性变形外，还会产生较大的塑性变形。如果不阻止这种变形的发展，围岩将破裂甚至失去稳定性。另外，对于那些被软弱结构面切割成块状或极度破碎的围岩，很容易向洞室滑动坍塌，使围岩不稳定。为了保证洞室的稳定和安全，必须进行支护，防止围岩的过度变形和破坏。围岩对支护结构的作用力就是围岩压力。
从以上可以看出，围岩压力的形成是由于围岩的过度变形和破坏造成的。当岩石坚硬完整时，重分布后的应力一般在岩石的弹性极限范围内，围岩应力重分布时产生的弹性变形是在开挖过程中完成的，因此不存在围岩压力。如果进行支护，大多是为了防止风化等。如果岩石强度较低，围岩应力重分布过程中不仅会发生弹性变形，还会发生塑性变形。支护的结果限制了这种变形的继续发展，从而造成围岩压力。显然，它主要是由隧道洞室开挖后的二次应力引起的围岩过度变形引起的，故称之为变形围岩压力。在极度破碎或被裂隙纵横切割的岩体中，围岩应力容易超过岩体的强度，使破碎的岩体松动、坍塌，直接作用于支护结构。坍塌岩体的重量所产生的压力称为坍塌围岩压力(或松散围岩压力)，其本质可视为荷载。在实际工作中，我们经常遇到既不是很完整的岩石，也不是被切割成碎片的破碎岩石，而是一些大的结构面将岩体切割成大块。当在这种岩体中挖洞穴时，大块岩石经常坍塌或滑入洞穴。崩塌或滑动引起的岩石压力称为块体滑动引起的岩石压力。其本质类似于坍塌围岩的压力，是大块坠落岩体的重量(荷载)对支撑和扩展结构产生的压力。
[例1]地下洞室围岩坚硬完整时，重新分布的应力一般在岩石的弹性极限以内，作用在支护结构上的围岩压力为()。
A、围岩引起的弹性变形控制；
b .围岩塑性变形的控制；
C，受坍塌岩体重量控制；
D，零(或无围岩压力)；
回答:D
[例题2]崩塌引起的岩压或块体滑动引起的岩压的本质是()。
A、由围岩弹性变形引起；
B、围岩塑性变形引起；
C，受岩块间摩擦力控制；
D，崩塌或滑移岩体的重量作用在支护结构上的力；
回答:D
可见，围岩压力的形成和大小与岩石的强度特征和地质结构特征密切相关。不仅如此，还与洞室的形状和大小、支护的刚度、支护时间、洞室埋深、施工方法等有关。
对于坚硬岩石，一般当洞壁围岩的切向应力值小于岩石的许用抗压和抗拉强度时，可以认为洞壁是稳定的。否则就是不稳定，需要支撑。作用在支护结构上的围岩压力因其具体情况而异。
不同原因引起的围岩压力计算方法往往不同。“变形围岩压力”可采用弹塑性理论；对于“坍塌围岩压力”，可采用松散围岩的围岩压力理论；“块体滑离围岩的压力”采用块体极限平衡理论。
[例3]坍塌围岩压力的计算方法，可采用()。
A、弹塑性理论；
B、松散围岩围岩压力理论；
C、块体极限平衡理论；
D、以上三种都可以；
答案:b