1湿地洞室的地理环境的影响因素
湿地洞室的地理环境,在很大程度直接影响了其施工进度以及施工技术。对于施工进度的影响,在于湿地的特殊地理环境,会对施工造成一些不必要的影响。例如,在湿度较大的时候,就会出现坍塌或者土层移位的现象。土层出现移位的时候,就会造成力学平衡的丢失,从而导致了受力的不均匀,造成一定程度的工程误差。与岩体地质洞室不同,湿地洞室的力学分析需要更多的采用非线性弹性力学分析与粘弹性力学分析理论。由于土层的可移动性较大,造成了移动应力的产生。因此,一般情况下,可以认为湿地洞室的地理环境因素有以下几个方面:第一,湿地土层的变化较大,容易产生多次应力;一般情况下,对于固体岩体以及坚硬地质环境,其力学分析一般为两种:初始应力以及平衡应力。初始应力就是岩体在没有进行挖掘以前,岩体之间的相互作用力;平衡应力则是在洞室挖掘的过程中,由于岩体之间的初始应力消失,岩体之间为了能够达到再次的平衡,需要达到一个力学平衡点,就是所谓的平衡应力。而对于湿地而言,其地理环境的影响,其岩体相对较软,甚至是极软的岩体,因此有可能发生土层的多次移动,从而造成多次的应力平衡,从而影响洞室的稳定性。对于支护的要求也更加严格。第二,洞室支护材料的特殊性选择;由于所处的地理环境影响,对于洞室的支护材料的选择方面,也需要进行一定的选择。湿地环境下,材料的抗水性以及抗腐蚀性都要特别选择,否则在长期的使用过程中,容易造成支护体的损坏。因此,对于支护体材料的选择,要经过实际的考量。此外,对于洞室整体的稳定性分析而言,需要根据实际环境,进行必要的防水设施的建筑。湿地的水量含量较大,如果一旦水量含量过大,或者是天气原因造成的水量上涨,需要建筑排水系统,保证洞室内部的稳定与安全,从而实现最安全的洞室使用环境。总之,湿地洞室的使用环境,需要根据现有的地理环境进行选择,从而实现安全与稳定的湿地洞室环境。
2洞室支护理论技术分析
基于以上对于洞室的分析,洞室一般处于地下挖掘工程。地下环境复杂与多变性,造成了对于洞室支护的特殊保护机制。那么,对于洞室支护的特殊防护措施以及技术应用,应该首先对地下洞室的支护理论进行分析。
2.1洞室支护的古典压力阶段
实际上,古典压力阶段也可以认为是最初的阶段;基于地下洞室的初始应力分析,认为在支护的压力分析中,最基础的就是来自支护最上面的岩体压力。这在很长一段时间内,都被认可,认为上覆岩石的压力是其主要支护压力。但是,随着对实际洞室的压力分析以及建筑工程的实际验收。发现基于洞室支护的上覆压力仅仅是岩体的初始应力,并不能代表真正的支护压力。但是,古典压力阶段确实是存在的,而且是进行深入研究的基础。古典压力属于洞室支护压力中最为直接和基础的压力模型。
2.2洞室支护的散体压力分析阶段
洞室支护一般都处于地下,在挖掘的过程中,由于地下岩体发生了变化,从而造成初始应力产生变化。力学的基础模型是需要达到力学平衡,也就是说,当洞室挖掘的过程中,原始岩体结构遭到了破坏,就需要被挖掘的岩体之间进行重新的力学平衡,这种平衡就是散体的压力分析的基础。散体压力理论认为,支护的压力并非来自于上覆岩体的压力,而是随着挖掘的深入,造成了周边岩体的移位,这些移位造成了一定的压力,就是散体压力。
2.3洞室支护的现代压力分析阶段
由于洞室支护古典压力阶段以及散体压力阶段都有着一定的缺陷和不足,造成了对于洞室支护研究的停滞。因此,现代压力分析阶段开始出现,并且成为了主流的压力分析理论。基于围岩压力,弹性压力以及粘弹性压力理论等综合考量的现代压力分析。这类压力分析,形成了以岩体力学为基础,考量岩体力学与支护和围岩相互作用的地下洞室工程现代压力理论。
3湿地洞室支护的特殊防护措施
湿地洞室支护的特殊防护措施,其主要进行特殊防护的原因是地理与地质环境造成的。常规的支护措施,可以根据洞室或者是形状进行实际的设计即可。根据洞室的形状,可以设计符合洞室要求的支护类型。那么,在湿地洞室的支护防护中,需要采用哪些特殊的防护措施呢?首先,支护的材料特殊选择性;湿地洞室的环境中,由于水量含量较大,所以需要对支护的材料进行特殊选择。防水以及放腐蚀的要求是必要的,这样可以增强洞室支护的稳定性,从而保证了湿地洞室的长期安全与稳定性。其次,支护多次应力的计算与核对;湿地的土层运动是不可避免的,当土层发生运动的时候,尤其是外界环境发生了变化,从而造成了支护周边的压力发生变化,根据平衡应力理论,必然需要让支护能够承受平衡应力的冲击,从而保证湿地洞室的稳定性。因此,在进行设计的过程中,更加需要将支护设计符合多次应力冲击的方式。最后,排水设施的安装;由于所处的地理环境影响,对于洞室的支护材料的选择方面,也需要进行一定的选择。湿地环境下,材料的抗水性以及抗腐蚀性都要特别选择,否则在长期的使用过程中,容易造成支护体的损坏。一般情况下,即便湿地洞室也不会受到水的直接冲击。但是,由于外界环境的改变,非常容易造成洞室内部环境的改变,因此,必要的防水设施是必要的。当然,在一定程度上,可以让支护本身就具备防水功能。防水功能的设计,可以让湿地的环境影响降到最低,从而保证了在使用湿地洞室的过程中,能够将湿地洞室的优势发挥出来。
4湿地洞室支护的技术应用分析
由于湿地的特殊地理环境,因此,在采用支护的技术应用过程中,也应该根据湿地环境的特殊性来进行技术应用。根据以上对于压力分析阶段的阐述,从古典压力分析阶段,然后再到散体压力分析阶段。当然,由于两种压力分析的方法都存在一定的弊端,所以采用了现代力学分析阶段,主要是根据粘弹性力学分析以及弹性力学分析进行分析。由于在岩体分析的过程中,主要是针对应力进行分析。应力,一般认为是初始应力和平衡应力。对于湿地洞室的支护技术应用中,平衡应力相对比较多。
4.1湿地洞室支护的初始应力技术分析
湿地洞室的支护初始应力与硬质岩体的分析可以沿用,由于在没有进行挖掘之前,彼此之间保持着一种应力平衡,这种平衡的应力就是初始应力。只是,在挖掘以后初始应力会因为挖掘出现的空洞,从而造成新的应力平衡。那么,对于初始应力的计算方式,是可以完全进行沿用的。那么,初始应力的存在有着怎样的作用呢?根据力学的平衡原理,当作用力之间从一种状态转换成另一种状态的时候,会有一定的转换方式。因此,按照受力分析的理论进行探究,挖掘之前,初始应力的作用力示意图进行分析。那么,当进行挖掘以后,就可以根据初始平衡的力学示意图,进行进一步的分析。平衡应力达到平衡以后,会出现怎样的情况,通过研究初始应力都是可以做到的。
4.2湿地洞室支护的平衡应力技术分析
土层出现移位的时候,就会造成力学平衡的丢失,从而导致了受力的不均匀,造成一定程度的工程误差。湿地洞室的支护,与硬质岩体的支护还是存在很大的区别的。对于湿地的土层以及地理环境进行分析,从而得到关于多次平衡应力的分析。实际上,在进行湿地挖掘的过程中,平衡应力会多次实现平衡。原因在于湿地的土质问题,由于含水量较高,从而造成了土层相对松软,在挖掘的过程中,就不断的进行着非线性的力学平衡。因此,支护的使用,在挖掘的过程中就已经开始了,并且需要能够承受挖掘过程中出现的一些意外压力。当挖掘的过程中结束以后,就需要对整个洞室的环境和架构进行支护的安装和设计。支护的设计与安装,在湿地洞室中,需要进行材料的特殊性选择。在传统的硬质岩体的支护设计中,重点是对支护材料的刚度和硬度进行选择,并且在承受能力方面也有一定的考量。但是,在湿地洞室支护的使用中,更加需要考量支护材料的韧度。这也将成为技术应用的考量因素之一。总之,在湿地洞室的技术应用过程中,依然是需要充分对湿地的环境因素进行考量,从而保证在湿地洞室的支护设计以及技术应用的过程中,能够根据实际情况来保证洞室的稳定性和安全性。
5结语
本文通过对湿地洞室的地理环境分析,明确了对于湿地区域,洞室的建筑和使用以及稳定性的保持,都有着一定的特殊要求。湿地洞室的支护作用显得非常重要,与岩体环境不同的是,湿地洞室的支护需要选择特殊的材料,方式被周边环境腐蚀预计损坏。对于湿地洞室的内部需要进行必要的排水系统,从而保证湿地洞室内的安全与稳定的使用环境。支护的设计,需要根据软岩体的设计要求,对于周边的软体压力和多次平衡应力的压迫,从而造成对于支护的多功能性要求。因此,在支护的特殊防护措施中,需要添加支护的防腐蚀功能,选择适合的材料,并且在支护的加固以及适应力等方面都要进行加强处理,保证多次应力的抵抗能力。总之,对于湿地洞室的支护防护措施以及其技术应用,都应该基于湿地的地理环境,从而根据实际的环境进行设计。
作者:武雯利 单位:西安理工大学土木建筑工程学院