Khi tạo ra khoảng trống ngầm có thể xuất hiện 2 dạng mất ổn định cơ bản sau đây:
- Mất ổn định do cấu trúc
- Mất ổn định do quá trình biến đổi cơ học
I: Mất ổn định do cấu trúc :
Mất ổn định do cấu trúc xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau . Sauk hi đào khoảng trống ngầm thì trong khối đá nứt nẻ hình thành các khối nêm. Đó là các khối nứt có mặt tự do về phía biên công trình ngầm . Cơ chế mất ổn định có thể là tróc , tách trên các khối nêm và gây ra các hiện tượng trượt , lở , rơi , chúng có thể kèm theo các hiện tượng lật các khối nêm vào khu vực khai đào . Cơ chế phá hủy bị chi phối mạnh bởi các yếu tố sau :
- Mức độ nứt nẻ của khối đá.
- Tỉ lệ giữa kích thước khối nứt và kích thước của công trình ngầm.
- Hình dạng khoảng trống ngầm .
- Vị trí và hướng tương đối giữa các hệ khe nứt với nhau va với biên của công trình ngầm .
- Mức độ chèn chặt các khối nứt với nhau dưới tác dụng của trạng thái ứng suất.
- Ngoài ra mất ổn định do cấu trúc còn chịu ảnh hưởng của công tác thi công công trình , của chất lấp nhét trong các khe nứt và độ ảm cao trong khoảng trống ngầm .
Cụ thể các ảnh hưởng của các yếu tố đó với công trình ngầm như sau :

I.1: Ảnh hưởng của hệ mặt phân cách nằm ngang.

Giả sử khối đá cần nghiên cứu để xây dựng công trình ngầm tồn tại một hệ khe nứt nằm ngang và không theo quy luật nào . hệ khe nứt này chia khối đá thanh các khối nứt riêng rời nhau . một khoảng trống ngầm được tạo ra trong khối đá . Khi đó dưới tác dụng của trọng lưc và độ chèn chặt theo phương ngang của khối đá không tốt nên đầu tiên các khối nêm tự do không có liên kết chặt chẽ sẽ tách ra khỏi khối đá và rơi xuống khoảng trống ngầm . Tiếp theo đó có thể xảy ra hiện tượng mất ổn định do uốn , do lật hoặc do sự kết hợp giữa các dạng trên gây ra làm cho phần đá còn lại của khối nêm tiếp tục bị tách ra và rơi xuống cho đến khi tạo thành một khoảng trống có dang bậc và thu nhỏ dần lên phía trên nóc . Tiết diện phá hủy ấy thường có dạng vòm . Đó là hình dạng thường thấy trong khối đá ở điều kiện tương tự trong tự nhiên .

I.2: Ảnh hưởng của mức độ nứt nẻ và thế nằm của khối đá

- Tùy theo mức độ nứt nẻ và vị trí tương đối của các hệ khe nứt so với mặt cắt ngang của khoảng trống ngầm dẫn đến sự hình thành các khối nêm khác nhau có thể dịch chuyển vào khoảng trống .
- Bên cạnh đó tích chất bề mặt của hệ khe nứt cũng ảnh hưởng đến sự trượt lở của khối nêm về phía khoảng trống ngầm . Bề mặt khe nứt có thể thẳng , cong …. Có thể nhám hoặc trơn. Nếu như khe nứt xung quanh khối nêm là thẳng và bề mặt trơn nhẵn thì khả năng trượt lở của khối nêm xuống khoảng trống ngầm là cao hon rất nhiều so với khe nứt cong và độ nhám bề mặt cao .
- Khi các khối nứt có kích thước rất nhỏ so với kích thước của công trình ngầm thì khr năng mất ổn định của khối đá rát đa dạng . Có thể ở dạng trượt lở tróc vỡ nhiều khối nêm ,khôi nứt , có thể có dạng như môi trường rời .

I.3: Ảnh hưởng của tác dụng động học :

Khối nêm xung quanh công trình có thể bị chèn chặt bởi các khối xung quanh nên chúng khá bền vững và ít có nguy cơ rơi xuống . Nhưng khi có tác động của sóng cơ học do nổ mìn thì có thể bị tách ra do xung lưc làm mối liên kết giữa các khối đá xung quanh khôi nêm va khối nêm bị yếu đi , khi đó lực liên kết không thắng được trọng lượng bản thân khối nêm => khối nêm bị tróc lở và rơi xuống khoảng trống ngầm .

I.4: Ảnh hưởng của chất lấp nhét trong các khe nứt .

Trong khe nứt của khối đá có thể tồn tại các chất lấp nhét hoặc có thể không có chất lấp nhét . khi tồn tại chất lấp nhét thì sự ảnh hưởng của chất lấp nhét cũng đóng vai trò quan trọng tới mức độ ổn định của khối đá .
Tùy thuộc vào từng loại chất lấp nhét và trạng thái của chúng dẫn đến các dạng mất ổn định khác nhau:
- Nếu các chất lấp nhét có tính trương nở do nhiệt hoặc tiếp xúc với nước thì chúng sẽ tạo ra áp lực trương nở và đẩy khối nứt vào khoảng trống.
- Nếu chất lấp nhét là các dạng các chất keo , có khả năng ninh kết thì nó sẽ gắn kết mặt phân cách của khe nứt lại , khi đó khối đá sẽ trở nên lien tục và ổn định hơn rất nhiều.

I.5: Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất.

Các thành phần ứng suất của trạng thái ứng suất thứ sinh tác dụng lên các khối nêm có thể gây tác dụng khác nhau. Nó có thể hạn chế sập lở hoặc cũng có thể thúc đẩy sập lở , trượt lở tùy theo kích thước và hình dạng của khối nêm , hướng và cường độ ứng suất tác dụng lên khối nêm .

I.6: Ảnh hưởng của kích thước khoảng trống ngầm .

-Kích thước của công trình ngầm trong khối đá cũng là một trong những yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng đến khả năng mất ổn định do cấu trúc .
- Khi tạo ra khoảng trống ngầm thì ứng suất không thể truyền qua khoảng trống được , Toàn bộ ứng suất đó sẽ truyền men theo biên của công trình ngầm . Khi đó xung quanh công trình ngầm xảy ra sự phân bố lại ứng suất .
- Nếu công trình ngầm có kích thước càng lớn thì sự phân bố lại ứng suất càng lớn hơn , ứng suất tác dụng lên biên của công trình ngầm càng lớn , đương nhiên sẽ càng dễ dẫn đến sập lở và trượt lở khối nêm hơn => mức độ ổn định giảm.
Tùy thuộc vào tính chất của khối nêm và ứng suất theo các phương khác nhau => khả năng bị phá hủy theo các phương khác nhau thì khác nhau.
Khi khối đá mất ổn định , các kết cấu chống giữ hay bảo vệ sẽ được sử dụng để ngăn chặn đá rơi vào khoảng trống . Dưới tác dụng của trọng lực của các khối nêm và các bề mặt trượt , sẽ hình thành tải trọng lên kết cấu chống giữ . Loại tải trọng này là một dạng áp lức đất đá tác dụng lên kêt cấu chông giữ .
Áp lực tác dụng từ nóc của khoảng trống ngầm được gọi là áp lực nóc , từ hai bên sườn gọi là áp lực sườn hay gọi là áp lực hông , từ phía đáy gọi là áp lực nền .

II : Các phương pháp phân tích mất ổn định do cấu trúc :

Chúng ta đã thấy mất ổn định do cấu trúc xảy ra rất đa dạng và chịu ảnh hưởng chủ yếu của các đặc điểm cấu trúc khối đá , cũng như thế nằm , hình dạng kích thước của công trình ngầm . Do vậy việc xác định dạng mất ổn định do cấu trúc rất phức tạp . Có 3 phương pháp cơ bản là:
- Phương pháp quả cầu thế nằm còn gọi là phương pháp chiếu cầu .
- Phương pháp phân tích số khối nêm với chương trình UNWEGDE
- Phương pháp phần tử rời rạc UDEC

Bài viết ha lắm bạn jack ạ, tiếp tục cống hiến nhá