地下工程研究的基本地学观点和原理
第23卷 第1期 岩石力学与工程学报 23(1)128
2004年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.
2002年4月26日收到修改稿
69岁
现任南京大学教授
主要从
事工程地质及环境岩土工程方面的研究工作
ＬＩＸＺ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
所以地学在地下工程稳定性研究中具有重要意义
着重分析了影响地下工程稳定性的基本地学要素
量化评价模型以及地下工程治理的地质工程原理
地学观点与原理
地质工程原理
分类号 TU 9
Li Xiaozhao Nanjing University
because underground
engineering is typical geological engineering. T he basic geological viewpoints and principles on underground engineering are explain ed and summarize d. The basic geological factors affecting underground engineering
stability
quantitative evaluation methods and geo-engineering control
principles are discussed .
Key words underground engineering preferred plane analysis
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应用这一理论对
万方数据
第23卷第1期罗国煜等. 地下工程研究的基本地学观点和原理 ? 125
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个基本地学观点和原理对解决问题有一定的理论和
实际意义影响地下工程的4个地学要素
地下工程治理的地质
工程原理与地下工程广义评价模型
岩土工程
岩土力学理论利用和改造岩土体使其
为实现某项工程目的服务而进行系统工作的新体
制其特征是加强了定量评价和强调岩土
体的改造技术但是由于岩
土工程
它对自然有高度依赖性
无论工程地质或岩土工程研究
应是选择研究方法进行正确评价的基础
它有裂隙
物质组成不均
表现为不连续性即
地质结构决定着岩体力学性质
巷道围岩收敛的表现是侧墙
逐渐向内移动顶拱进一步开裂
陈宗基教授称之为流变
一些巷道20 a后开始开裂破坏
不同压应力下岩石的流变特性如图1所示[2]
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1
σ18 M P a
2.3地应力作用
如上所述
它包括各类初始应力和诱发应力
但其作用方向和量值的研究
有重要实际意义
地下工程围岩松动圈理论认为松
动圈厚度越大
（１） 第1种方法
高地应力(MPa)
1
σ3
z
σ
图1 在不同压力(σ
1
)下岩石的流变特性[2] Fig.1 Rheological feature of rock in different pressure[2]
中地应力(MPa)
1
σ
1
σ
110
1
σ
1
/σ
R
=
1
/σ
R4
1
σ30
上述
z
σ为自重应力
岩体易发生变形破坏有的高地应力地区５００ ｍ５０
ＭＰａ主应力
1
σ垂直硐轴
应力值是空间与时间的函数[3]
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3 地下工程稳定性的优势面分析原理
岩体稳定性的原始物理问题
? 126 ? 岩石力学与工程学报 2004年
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è?í?2所示
优势面分析以找出优势断裂(对一个地区)或优势面(对具体边坡和硐室工程的分析)为基本点
再用确定性模型和非确定性模型实现对灾害的物理模型的量化评价
简言之重点是研究软岩
通过优势面作桥梁
以促进地下工程研究
所谓
涌水突水条件有三地表水
基岩裂隙水和岩溶水
特别要注意承压水优势面主要是导水通道
(3) 工程活动
因工程扰动而活化转化为人工活化优势面另外变形缝
地下工程突水问题还有如边坡坡址软弱层优势层(受压沉降引起边坡张裂)一样优势层优势含水层是主要含水层是阻止隔水层下面的承压水突入地下工程的控稳抗渗优势层
人工活化优势面和优势层概念和数值分析结合起来
使突水研究比过去有所深化[3]
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表1 时间优势指标评价示例
Table 1 Evaluation example on time superior index 断层地质年代印支期燕山早期
燕山中晚
期
喜山期
(Q
2
以前)
喜山期(Q
2
以来)
断层面胶结状况很好好一般差很差
时间优势指标值I
t
0.10.30.50.81
优势面控制论
(控水
自然
目标控水控稳(自
然溶洞
围岩与
支护结构相互作用原理
地下工程
受力特点
围岩是结构的荷载
又是结构的承载体
地应力特别是构造应力存在
施工因素的动态性影响
象
支护与防排水一体化
万方数据
第23卷第1期罗国煜等. 地下工程研究的基本地学观点和原理 ? 127
100 1.0
100
50.6
5
10.2
表4 断层两侧岩性优势指标评价
Table 4 Evaluation on superior index of rock properties beside the fault
岩石种类优势指标值I
rp 砾石
坚硬或裂隙发育的砂岩
石灰岩0.6页岩泥灰岩等0.4
铝土
各项优势指标的综合处于优势
时它即成为防水
设计的重点依据这一思路对于优势层可根据问题目标(控水抗渗)
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地质工程
按早先的定义地质工程是工程地质的新发展
地质结构控制论地质体改造技术又认为建筑材料
例如边坡
坝基都是地质工程
后来
特别是学科专业涵盖了水文地质勘测技术等多门学科
需要时间才能完善和取得共识
是现实和有意义的地质工程是以地质体为研究中心的工程地质体的治理应遵循地质工程原理
研究充分利用地质体潜能的地质体改造技术
对于地下工程
并有广阔前景
4.1优势面减灾防灾原理
(1) 抓住优势面这个主要因素其组合的物理模型具有较好的仿真性
其工程参数具有代表性和针对性
水是决定性因素
在截排综合治水方案中裂隙涌水和施工缝涌水以堵为主
治理和减灾
也要注意多因素减灾处理
利用地球化学作用
利用力学作用
切缝弱化围岩消除高地应力等
可从宏观微观等多视角方面来处理地质环境和地质体
应按人地调谐理论设计和处理工程与地基及地质环境的关系
从硬抗到顺应自然以不同结构
? 128 ? 岩石力学与工程学报 2004年
基础和施工顺序适应地质条件
抗灾体系等等
对策内涵会更为丰富
通过危害
度与决策分析可在治理中分清主次
4.2 工程地质综合集成理论(简称EGMS)
中国科学院地质研究所依据钱学森综合集成理
论
地质的和力学的不同来源的知识合成为工程地质力学综合集成模型
在五强溪水电站使工程监测和设计作到较好的结合[7]
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我们认为是有益的
要扩大视域
使之深化
最后才能高精度量化评价
经验类比模型和方法
地层结构模型和方法以及收敛限制模型
和方法
广义评价模型以孙先
生的4类评价模型为核心而结合起来
煤矿系统在地下工程的长期研究实践中有成熟
的类比方法
6 结 语
(1) 地下工程是典型的地质工程
(2) 影响地下工程稳定性的4个基本因素是
岩体流变特性
(3) 优势面对工程稳定性具有控制作用
可使地质和力
学有较好结合
(4) 地质体的治理应遵循地质工程原理
充分利用地质体潜能的地质体
改造技术也可以用之减灾因此应发展广义评价模型
专家判断和量化(确
定性与不确定性模型)相结合
从而对
地下工程评价起到大的推动作用
陈新民
九五
南京大学出版社
1982
1
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3?éD??
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Luo Guoyu. The Mechanism and treatment approaches of the collapse at Qixia Mountain[A]. In
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2000
840
经验类比
万方数据
地下工程研究的基本地学观点和原理
作者：罗国煜， 李晓昭， 闫长虹
作者单位：南京大学地球科学系,南京,210093
刊名：
岩石力学与工程学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
年，卷(期)：2004,23(1)
被引用次数：9次
参考文献(9条)
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引用本文格式：罗国煜.李晓昭.闫长虹地下工程研究的基本地学观点和原理[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2004(1)