T/CSRME 026-2022 地下洞室围岩稳定性评估方法

ICS93020

CCSP.21

团体标准

T/CSRME026—2022

地下洞室围岩稳定性评估方法

Stabilityassessmentmethodsforsurroundingrockofundergroundcavern

2022-08-06发布2022-09-01实施

中国岩石力学与工程学会发布

目次

范围

1…………(1)

规范性引用文件

2……………(2)

术语定义和符号

3、…………(3)

术语和定义

3.1………………(3)

符号

3.2……………………(5)

基本规定

4……………………(7)

洞室围岩整体稳定性评估

5…………………(8)

一般规定

5.1…………………(8)

洞段划分与评分依据确定

5.2…………………(8)

整体稳定性评定与分级

5.3……(9)

洞室围岩局部稳定性评估

6…………………(10)

一般规定

6.1…………………(10)

局部变形稳定性评定与分级

6.2………………(10)

块体稳定性评定与分级

6.3……(11)

塌方倾向性评定与分级

6.4……(13)

岩爆倾向性评定与分级

6.5……(14)

局部稳定性分级取值

6.6……(15)

报告编制

7……………………(16)

附录规范性围岩整体稳定性影响因素评分

A()…………(17)

附录资料性块体稳定性安全系数计算方法

B()…………(22)

本文件用词说明

………………(26)

参考文献

………(27)

条文说明

………(29)

Ⅲ

Contents

1Scope………(1)

2Normativereferences……(2)

3Terms,definitionsandsymbols…………(3)

3.1Termsanddefinitions……(3)

3.2Symbols…………………(5)

4Basicrequirements………(7)

5Globalstabilityassessmentofsurroundingrockin

undergroundcavern………(8)

5.1Generalprinciples………(8)

5.2Sectiondivisionandratingbasisdetermination……………(8)

5.3Ratingandclassificationofglobalstability…(9)

6Localstabilityassessmentofsurroundingrockin

undergroundcavern………(10)

6.1Generalprinciples………(10)

6.2Ratingandclassificationoflocaldeformationstability………(10)

6.3Ratingandclassificationofblockstability…(11)

6.4Ratingandclassificationofcollapsetendency………………(13)

6.5Ratingandclassificationofrockbursttendency……………(14)

6.6Ratingoflocalstability…………………(15)

7Reportcompilation………(16)

AppendixA(normative)Influencingfactorratingfor

gobalstabilityofsurroundingrock………(17)

Ⅳ

AppendixB(informative)Calculationmethodfor

blockstabilitysafetyfactor………………(22)

Explainationofwordsusage…………………(26)

References……………………(27)

Explainationofprovisions……(29)

Ⅴ

前言

本文件按照标准化工作导则第部分

GB/T1.1—2020《1:

标准化文件的结构和起草规则的规定起草

》。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构

,

不承担识别专利的责任

。

本文件由中国岩石力学与工程学会提出并归口本文件技术

。

条款由中国科学院武汉岩土力学研究所负责解释采用过程中如

。

有意见和建议请寄送至中国科学院武汉岩土力学研究所地址

,(:

湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山号邮编电话

2,:430071;:

027-87198805)。

本文件起草单位中国科学院武汉岩土力学研究所长江水利

:、

委员会长江科学院中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

、、

中铁第一勘察设计院集团有限公司东北大学中国地质大学武

、、(

汉广西大学四川华能泸定水电有限公司中国电建集团成都勘

)、、、

测设计研究院有限公司同济大学绍兴文理学院武汉大学三峡

、、、、

大学湖北工业大学中交第二公路勘察设计研究院有限公司

、、、

西安理工大学雅砻江流域水电开发有限公司西南交通大学

、、、

郑州大学中天智慧武汉科技有限公司

、()。

本文件主要起草人江权徐鼎平黄书岭侯靖张雨霆

:、、、、、

黄勇何本国李邵军李长冬苏国韶郭志忠尹建辉熊先涛

、、、、、、、、

郑虹李博宋磊博孙文良闫生存肖衡林胡冉谈云志何军

、、、、、、、、、

邱士利刘登学刘继国陈涛张洋丰光亮张志强赵晓彦

、、、、、、、、

杜成波王斌段淑倩刘畅刘健许亮

、、、、、。

Ⅶ

引言

随着国民经济的迅速发展我国资源开采与地下空间开发需

,

求出现快速增长使得地下洞室建设趋于常态化地下洞室的围岩

,,

稳定性评估日益成为地下空间开发利用中不可回避的技术难题

。

中国科学院武汉岩土力学研究所等单位自世纪年代以来

2080,

先后在葛洲坝水利枢纽水布垭水电站三峡水利枢纽拉西瓦水

、、、

电站锦屏二级水电站乌东德水电站白鹤滩水电站中国锦屏地

、、、、

下物理实验室三门湾大桥接线工程金川镍矿川藏铁路拉林线

、、、

等重大工程中开展了大量地下洞室围岩稳定性分析逐步形成了

,

复杂条件下地下洞室围岩稳定性的评估方法

。

为规范地下洞室围岩稳定性评估及时评定地下洞室围岩稳

,

定状态在广泛调研国内外典型地下洞室围岩稳定性评价研究成

,

果和同行意见的基础上总结凝练了地下洞室围岩稳定性评估的

,

一般技术要点制定本文件

,。

Ⅷ

1范围

本文件规定了地下洞室围岩稳定性评估技术方法

。

本文件适用于水利水电交通能源矿山等领域勘察设计阶

、、、、

段和施工阶段涉及地下洞室的硬质围岩稳定性分析与评估本文

,

件不适用于突水突泥瓦斯突出软岩大变形冲击地压等引起的

、、、

围岩稳定性问题评估

。

1

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不

可少的条款其中注日期的引用文件仅该日期对应的版本适用

。,,

于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单

;,()

适用于本文件

。

岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范

GB50086

工程岩体分级标准

GB/T50218

水力发电工程地质勘察规范

GB50287

水电站地下厂房设计规范

NB/T35090

2

3术语定义和符号

、

31术语和定义

.

下列术语和定义适用于本文件

。

311

..

地下洞室undergroundcavern

在工程岩体中开挖的地下空间和通道如洞室群隧道

,()、

洞巷道等

()、。

312

..

围岩surroundingrock

地下洞室开挖后应力重分布影响范围内的岩体

。

313

..

围岩局部失稳localfailureofsurroundingrock

地下洞室中区域占比的围岩承载能力失效或使用功能

<20%

丧失的现象

。

314

..

围岩整体失稳globalfailureofsurroundingrock

相对独立的地下洞室单元或洞段围岩的整体承载能力失效或

使用功能丧失的现象

。

315

..

围岩相对位移relativedisplacementofsurroundingrock

围岩两测点间收敛变形与两测点间距离之比或拱顶位移与

,

洞室跨度之比

。

3

316

..

岩石强度-应力比ratioofrockstrengthtoinsitustress

岩石单轴抗压强度与围岩初始最大主应力量值之比

。

317

..

围岩应力-强度比ratioofredistributedstresstorockstrength

地下洞室开挖后围岩最大切向压应力与岩石单轴抗压强度

之比

。

318

..

变形失稳instabilityinducedbysurrroundingrockdeformation

地下洞室围岩连续变形过大导致其承载力丧失或支护结构超

载并失效的现象

。

319

..

块体失稳instabilityofblock

地下洞室岩体受结构面相互切割在临空面形成的块状体冒落

或滑落现象

。

3110

..

塌方collapse

地下洞室临空面破碎岩体在重力作用下发生脱离围岩母体的

现象

。

3111

..

岩爆rockburst

在开挖或其他外界扰动下深部或高构造应力围岩中聚积的

,

弹性应变能突然释放导致表层爆裂脱落片帮和弹射等动力

,、

现象

。

3112

..

链式失稳chaininstability

在开挖或其他外界扰动下由某一类型变形破坏诱发具有因

,

果关联的其他类型围岩失稳现象

。

4

32符号

.

下列符号适用于本文件

。

B地下洞室跨度

:。

岩体基本质量指标

BQ:。

D围岩爆坑脆性破坏深度

f:/。

D围岩松弛损伤区深度

r:/。

F块体稳定性安全系数

s:。

F块体稳定性允许安全系数

s_allow:。

H围岩塌方高度

:。

Q每洞长出水量

:10m。

R岩石单轴抗压强度

c:。

S围岩整体稳定性分值

:。

Si围岩整体稳定性各影响因素的分值

:。

S围岩基本质量级别分值

1:。

S围岩岩石强度应力比分值

2:-。

S围岩局部稳定性分值

3:。

S围岩局部变形稳定性分值

3-1:。

S围岩块体稳定性分值

3-2:。

S围岩塌方倾向性分值

3-3:。

S围岩岩爆倾向性分值

3-4:。

S围岩松弛损伤分值

4:/。

S围岩初始最大主应力方向与洞室轴线组合关系分值

5:。

S主要结构面与洞室轴线组合关系分值

6:。

S地下水分值

7:。

S其他影响因素分值

8:。

U围岩关键部位测点相对位移

:。

U围岩关键部位测点允许相对位移

allow:。

V围岩块体或塌方体积

:。

ν围岩关键部位测点内平均变形速率

:5d。

5

α结构面走向与地下洞室轴线夹角

:。

结构面倾角

β:。

γ围岩初始最大主应力方向与洞室轴线夹角

:。

σ围岩初始最大主应力量值

max:。

σ围岩最大切向压应力

θ:。

6

4基本规定

41地下洞室围岩稳定性评估应进行整体稳定性评估和局部稳

.

定性评估整体稳定性评估时应纳入局部稳定性评估结果

,。

42地下洞室围岩局部稳定性评估包含局部变形稳定性块体稳

.、

定性塌方倾向性和岩爆倾向性评估

、。

43地下洞室围岩稳定性评估应分勘察设计和施工两阶段进行

.。

44地下洞室围岩稳定性评估前应收集和整理以下基础资料并

.

根据工程建设进度及时更新

。

工程地质信息地质构造岩性岩体结构类型及基本质

a):,,

量地应力结构面性状产状规模及连通性相互组合

,,、、、

关系岩石和结构面力学参数地下水发育程度地震烈

,,,

度不良地质等

,。

工程设计信息洞室空间布置洞室断面形状和尺寸开

b):、、

挖与支护方案监测方案等

、。

工程施工信息施工方法施工工艺支护时机等

c):、、。

围岩实时监测与检测数据爆破振动数据等

d)、。

既有围岩稳定性计算分析成果

e)。

45地下洞室围岩变形破坏具有链式特征不同类型的围岩局部

.,

稳定性评估宜考虑链式失稳情况

。

7

5洞室围岩整体稳定性评估

51一般规定

.

511地下洞室围岩整体稳定性分为稳定基本稳定欠稳定和不

..、、

稳定四个等级围岩整体稳定性等级应根据表规定的围岩整体

,1

稳定性分值S评定

。

表1围岩整体稳定性等级划分标准

等级稳定基本稳定欠稳定不稳定

分值区间SSSS

≥8080>≥6060>≥30<30

512地下洞室围岩整体稳定性分值S应根据围岩基本质量级

..

别分值S围岩岩石强度应力比分值S围岩局部稳定性分值

1、-2、

S围岩松弛损伤分值S围岩初始最大主应力方向与洞室轴线

3、/4、

组合关系分值S主要结构面与洞室轴线组合关系分值S地下

5、6、

水分值S和其他影响因素分值S确定

78。

513地下洞室围岩整体稳定性评估应按以下步骤进行

..:

分析地下洞室围岩稳定性评估基础资料将地下洞室划

a),

分为若干个相对独立单元或洞段

。

分析地下洞室围岩稳定性评估基础资料确定相对独立

b),

单元或洞段围岩整体稳定性各影响因素分值的评分

依据

。

根据分级依据对各影响因素进行评分评估相对独立单

c),

元或洞段的围岩整体稳定性

。

52洞段划分与评分依据确定

.

521地下洞室相对独立单元或洞段应依据地层岩性与构造初

..、

始地应力洞室规模与布置等要素按表的规定划分

、,2。

8

表2围岩整体稳定性评估独立单元或洞段划分表

分项地层岩性与构造初始地应力洞室规模与布置

地质构造岩体初始最大主应力量值相尺寸断面形式相

、()

原则结构类型岩性近初始最大主应力方向近洞室轴线方位相

、、、

相近与洞室轴线夹角相近近使用功能相同

、

围岩稳定性评估独立单元或洞段划分宜同时满足三个分项

。

当无实测初始地应力成果时可用埋深相近原则替代初始地应力相近

,

原则

。

级结构面所在洞段应划分为独立单元或洞段结构面分级应按

Ⅰ。

的相关规定执行

GB50287。

522根据地下洞室围岩稳定性评估基础资料的定量和定性描

..

述确定各影响因素评分所依据的分级指标数值

,。

53整体稳定性评定与分级

.

531相对独立单元或洞段围岩整体稳定性的影响因素评分应按

..

附录的规定执行整体稳定性分值S应根据公式求和并按

A,(1),

表的规定评定等级

1。

8

S=Si

i=……(1)

1

式中∑

:

S围岩整体稳定性分值

———;

Si围岩整体稳定性各影响因素的分值

———。

532地下洞室围岩整体稳定性宜根据工程建设进度动态评估

..。

533重大工程地下洞室的围岩整体稳定性等级宜采用数值计算

..

或相似物理模拟进行校核

。

534工程加固后的地下洞室围岩整体稳定性分值宜通过围岩完

..

整性局部稳定性地下水影响等因素的评分进行修正

、、。

9

6洞室围岩局部稳定性评估

61一般规定

.

611地下洞室围岩局部变形稳定性和块体稳定性分为稳定基

..、

本稳定欠稳定和不稳定四个等级塌方和岩爆倾向性分为甚微

、,、

轻微中等和强烈四个等级其等级应根据表的规定评定

、,3。

表3围岩局部稳定性等级划分标准

等级稳定甚微基本稳定轻微欠稳定中等不稳定强烈

()()()()

分值区间SSSS

20≥3≥1515>3≥1010>3≥55>3≥0

612地下洞室围岩局部稳定性评估应按以下步骤进行

..:

根据围岩类别与结构类型地应力结构面性状与组合关

a)、、

系等识别可能的围岩局部稳定性类型

。

根据围岩各局部稳定性类型的等级划分表评定局部稳定

b)

性分值和等级

。

取最不利局部稳定性类型对应的稳定性分值和等级作为

c)

相对独立单元或洞段围岩局部稳定性分值和等级

。

62局部变形稳定性评定与分级

.

621地下洞室围岩为表中的岩体类别时认为存在局部变形

..4,

失稳风险

。

表4围岩局部变形