工程巖體(土體)是隧道工程結構的一部分。這些隧道工程埋設在不同的地層中,可能遇到各種各樣的復雜地質問題。因此,隧道工程的設計、施工均與建筑地區(qū)的地質條件有著密切的關系,地質環(huán)境對隧道工程設計、施工的影響主要表現(xiàn)在以下六個方面:
1.地貌與氣候
地形地貌對隧道建設的影響主要表現(xiàn)在地應力特征上,隧道處于溝谷地帶時隧道結構將承受較大的水平應力或偏壓應力;氣候的影響以溫度和降雨量兩因素最為顯著,在特點的地質條件下可引起圍巖工程特性的變化,產(chǎn)生新的工程地質問題。如:高原高寒地區(qū)的凍土會帶來凍融、勞動力及機械降效等問題;溫暖潮濕、雨量充沛的氣候環(huán)境,則會使地層中儲藏大量地下水,易出現(xiàn)隧道滲漏水、承載力不足等問題。
2.地質構造
地質構造是指在造山運動等大規(guī)模的地殼變動中,巖體產(chǎn)生變形、斷裂、破碎后留下的痕跡,如褶皺、斷層、擠壓破碎帶、節(jié)理裂隙帶等。褶皺和斷層對隧道建設的影響,前者主要表現(xiàn)在成為瓦斯和水的匯集場所,后者則主要表現(xiàn)在圍巖力學性質發(fā)生巨大劣化,圍巖破碎,易引起隧道坍塌等。
3.巖(土)體結構
巖(土)體結構是指巖(土)體結構面和結構體的總稱,它表達了結構面的發(fā)育程度及組合關系,反映了結構體的規(guī)模、形態(tài)及排列情況。
巖體結構面既然是分割巖體的裂面,則不論其是否有填充物,也不論其規(guī)模大小和形態(tài)如何,其力學性質均較“巖塊”要差,這在堅硬巖體中更為明顯。因此,隧道圍巖分級中將結構面發(fā)育程度及相關描述作為度量圍巖承載能力的一類指標。
4.巖(土)體性質
按照地殼巖石的成因,巖石分為沉積巖、巖漿巖和變質巖三類。不同成因的巖體,其物質組成與成巖結構不同,巖性對隧道建設的影響最終表現(xiàn)在工程力學性質上。堅硬的巖漿巖、灰?guī)r、砂巖等,由于其強度高,抵抗外力的能力強,因而穩(wěn)定性好;千枚巖、片巖、泥巖等,強度較低,抵抗外力的能力差,穩(wěn)定性較差;土質地層,其力學性質與所含黏土礦物的種類與比例關系密切,對圍巖的穩(wěn)定性有特殊影響。如膨脹巖產(chǎn)生膨脹應力,放射性地層產(chǎn)生放、污染,瓦斯地層產(chǎn)生瓦斯溢出問題等。
5.地質體賦存環(huán)境
地質體賦存環(huán)境因素主要有三種:地應力、地下水、地溫。它們對巖土體的變形、破壞和力學性質具有重要的控制作用。
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