层状岩层围岩隧道稳定性的探讨
隧道工程的围岩稳定性分析
隧道工程的围岩稳定性分析隧道工程是一项复杂而重要的工程项目，其中围岩的稳定性对于隧道的安全运行至关重要。
本文将对隧道工程中的围岩稳定性进行分析，并提出相关解决方案。
一、围岩稳定性的重要性围岩是指构成隧道周围墙壁的地质层，其稳定性是保证隧道工程安全运行的关键。
围岩的稳定性受到多种因素的影响，包括岩层的物理和力学性质、水文地质条件、地应力状态等。
二、围岩稳定性分析方法为了评估围岩的稳定性，我们可以采用以下几种分析方法：1. 岩体力学参数测试：通过现场采样和实验室测试，获取围岩的力学参数，如强度、刚度等。
这些参数的准确性对于稳定性分析非常重要。
2. 采用数值模拟方法：利用有限元或离散元等数值模拟方法，对围岩进行力学分析，预测其变形和破坏情况。
这种方法可以考虑多种力学因素，并得到相对准确的结果。
3. 实地观察和监测：利用现场观察和监测手段，对隧道的变形、裂缝、水渗等现象进行观察和记录。
这些观测数据可以为围岩稳定性评估提供重要依据。
三、围岩稳定性分析的影响因素围岩稳定性受到多种因素的影响，下面列举一些常见的影响因素：1. 地质情况：包括岩性、岩层结构、断裂和节理等。
不同的地质条件会对围岩的稳定性产生不同的影响。
2. 水文地质条件：地下水位、地下水流等因素对围岩的饱水状态和应力分布有着重要的影响。
3. 地下应力状态：地应力是指地层中存在的自重应力和外界荷载所引起的应力。
合理的地应力分析对于围岩稳定性评估至关重要。
4. 施工过程：隧道的施工过程中，如钻孔、爆破、掘进等操作会对围岩稳定性产生一定的影响，需要合理考虑。
四、围岩稳定性分析解决方案在进行围岩稳定性分析时，我们可以采用以下一些解决方案：1. 合理设计支护结构：通过合理的支护结构设计，可以有效地改善围岩的稳定性。
常用的支护方法包括锚杆支护、喷射混凝土衬砌等。
2. 注浆加固：在围岩中注入硬化材料，增加其强度和刚度，提高稳定性。
注浆加固是常用的围岩稳定措施之一。
浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制
文章编号:1009-6825(2009)30-0111-02浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制收稿日期:2009-06-14作者简介:段学超(1974-),男,工程师,山西省交通建设工程监理总公司,山西太原 030006段学超摘 要:对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析,讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路,介绍了围岩稳定性的监测方法和手段,论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系,用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。
关键词:围岩稳定性,锚杆,围岩控制,锚杆无损监测中图分类号:T U 457文献标识码:A地下工程围岩的稳定性对工程的正常运营是至关重要的。
地下工程围岩的稳定性主要与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关[1],并且还与开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。
本文将对围岩稳定性监测的手段进行讨论,详细的论述利用锚杆工作载荷与围岩稳定性的关系来全程动态检测围岩稳定性的方法。
1 地下工程围岩稳定性因素1.1 岩石性质及岩体的结构围岩的岩石性质和岩体结构是影响围岩稳定性的基本因素。
从岩性的角度,可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩,塑性围岩主要包括各类黏土质岩石、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等,通常具有风化速度快,力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质,故对隧道围岩的稳定最为不利;脆性围岩主要指各类坚硬体,由于岩石本身的强度远高于结构面的强度,这类围岩的强度取决于岩体结构。
从岩体的结构角度,可将岩体结构划分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。
松散结构及破碎结构岩体的稳定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状块体最好。
对于脆性的厚层状和块状岩体,其强度主要受软弱结构面的分布特点和较弱夹层的物质成分所控制,结构面对围岩的影响不仅取决于结构面的本身特征,还与结构面的组合关系及这种组合与临空面的交切关系密切相关。
探讨水平岩层隧道围岩稳定性及施工措施
探讨水平岩层隧道围岩稳定性及施工措施1、引言在公路隧道施工作业中，薄板状水平岩层是经常遇到的一种地质构造，在隧道开挖过程中，经常出现拱顶大面积平顶、落石、塌顶等现象，不但直接影响隧道的爆破效果，还会影响裸洞的围岩稳定性，增加初期支护喷射混凝土的使用量，导致施工成本不可控。
虽然光面爆破、预裂爆破等控制爆破技术日益成熟，且已成为山岭隧道开挖爆破的常规方法，但受钻爆人员技术水平参差不齐，以及施工管理水平高低等其他因素影响，在薄板状水平岩层公路隧道开挖施工时易造成拱顶落石、片帮、崩塌等现象，给施工安全带来极大的隐患和困难。
另外在薄板状水平岩层中，岩体通常都较为破碎，节理发育，粘着性差，完整程度不高，围岩稳定性较差。
由此，对薄板状水平岩层隧道围岩进行稳定性分析，预先考虑及采取防止围岩失稳垮塌的措施，对薄板状水平岩层隧道的安全施工以及成本控制等有着较大的积极意义。
2、工程概况瓦店子隧道在重庆万州区境内，隧道左线起讫桩号：ZK10+990～ZK14+246，长3256m；右线起讫桩号：K11+000～K14+280，长3280m，单线合计长度6536m。
瓦店子隧道进口前线路跨越长江，隧址区属丘陵地貌，隧道地表高程在260～575m之间。
洞身段属丘陵地貌区，高程575～347m，相对高差228m。
出口段位于槽谷山脊斜坡，高程265～320m，相对高差55m，斜坡坡度8～56°。
沿线地形起伏较大，属中低山地貌。
隧道位于万州区向斜近轴部，为单斜构造。
岩层产状340°∠4～8°，产状稳定构造简单。
穿越地层主要为侏罗系上统上遂宁组砂岩、泥岩，围岩岩性主要为泥岩、砂岩为主。
地层为水平岩层或近水平岩层，呈层状结构，层间结合力较差，地下水以基岩裂隙水为主，空间分布不均，整体水量较小。
3、薄板状水平岩层稳定性分析瓦店子隧道主要是以薄层～中厚层水平岩层或近水平岩层为主，岩层倾角较缓（4°～8°）。
层状岩体围岩变形破坏特征及稳定性评价
层状岩体围岩变形破坏特征及稳定性评价夏彬伟;陈果;康勇;周东平【摘要】层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,具有明显的各向异性力学性质,其变形破坏特征与均值岩体相比表现得更为复杂.根据共和隧道地质调查和地应力量测的资料分析,隧道围岩偏压现象与地应力和岩性有极大的相关性.通过对隧道初期支护开裂段围岩位移收敛、围岩接触压力、锚杆轴向力监测和松动圈探测,其结果表明,围岩变形及应力和松动圈都在右拱肩处最大,即靠河侧大于靠山侧,与初始地应力的最大主应力方向不一致.因此,通过现场监测提前了解围岩一支护结构的变形及受力状况,及时修改了支护参数,避免了隧道垮塌等恶性事件的发生,从而有效指导了隧道施工和设计.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2010(037)004【总页数】5页(P48-52)【关键词】层状岩体;围岩变形特征;稳定性评价【作者】夏彬伟;陈果;康勇;周东平【作者单位】重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆锦程工程咨询有限公司,重庆,401147;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044【正文语种】中文【中图分类】TU457在隧道以及地下工程的建设中，随着埋深的增加，水平地应力和垂直地应力大致相等［1］。
层状岩体是隧道及地下工程常穿越的一种岩体，受层状岩体各向异性力学性质的影响，其变形和强度特征与均值岩体相比表现更为复杂，围岩破坏、变形发展在不同位置也存在差异［2～6］。
因此，易引起隧道偏压现象［7～10］。
因此，在施工过程中必须依据新奥法思想，利用现场监测手段对围岩和支护体变形及应力变化进行实时监测，及时反馈围岩－支护体的力学动态及其变化状况，既监视围岩是否安全稳定，又检验支护结构是否合理［11～12］，从而对围岩－支护体进行稳定性评价，这是信息化施工十分有效的途径，在安全施工和优化设计中具有重要意义。
节理倾角对层状岩体大断面隧道稳定性研究
趋势 增 大 ， 周 破 坏 主 要 取 决 于 节 理 面 强 度 。倾 角 洞 ７ 。 ９ 。 ， 侧锚 杆轴 力 基本 对称 ， 周 受 力也 趋 于 ５ ～ ０时 两 洞 对称 ， 围岩破 坏 主要 为边墙 岩 层弯 曲压 溃 。
差值 增 大 ， 侧 明显 பைடு நூலகம்于 右侧 ， 左 岩层 顺 弱势 节理 面滑 动
ｍ 自重 应力 场 ， 隧道 中心 施加 垂 直 地 应 力 ｏ 在 － ．０ ＝６ ９
ＭＰ ， ａ 水平 方 向 的地应 力 ｏ ：３ ２ ａ 向 四周 围岩按 ｒ ． ５ＭＰ ， 应力 梯 度均 匀变 化 。
关 键 词 ： 状岩 体 层 地 质 偏 压 隧 道 失 稳 模 式 控 制 技 术
中图分 类 号 ： ４ ６ 文献标 识码 ： Ｕ５ Ｂ
１ 情 况 介 绍
在 岩体 生成 过 程 中 ， 经受 各种 复杂 地质 作用 ， 育 发
着 断层 、 理 和各种 裂 隙等结 构 面 ， 其物 理力 学性 质 节 使 十分 复杂 。而 围岩 破 坏 取决 于节 理 ， 往 都 是 由优 势 往 结 构 面控制 。用 基 于连续 性 假设 数值 方法来 研 究 和设 计 。 ， 散元 法特 别适 合 于 富含 节 理 不 连续 面体 ， 离 因 而得 到较 为广泛 应 用 。
隧道设 计 规范 》 和相 关 文献
， 岩块 和节 理 物 理 力学
参 数 取值 如 表 １ 表 ２所 示 。块 体 采 用 Ｍ ｈ— ｏ ｌ ｂ 、 ｏ ｒ ｕｏ Ｃ ｍ
２１ ０ １年 第 ９期
节 理 倾 角 对 层 状 岩 体 大 断 面 隧 道 稳 定 性 研 究
包西铁路施工期隧道水平层状围岩稳定性评价与支护
收稿日期22作者简介罗选红(—),男,5年毕业于同济大学工程地质专业,工学硕士,工程师。
文章编号:167227479(2010)022*******包西铁路施工期隧道水平层状围岩稳定性评价与支护罗选红(中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安 710054)Eva lua ti on on Stab ility of Sur r ound i n g Rock i n Hor i zon ta l La yer forTunnel i n Con str ucti on and Its Suppor ts on Baox i Ra ilw a yLuo Xuanhong 摘 要 以包西(包头—西安)铁路水平岩层区施工期间隧道围岩稳定性分析评价为主线,以保护围岩的自稳和指导施工为目的,从围岩的工程地质条件入手,通过对施工过程中围岩的变形破坏模式分析和围岩的稳定影响因素分析,确立了包西线水平岩层地区隧道围岩定性评价的工程地质评价体系,对隧道围岩分类评价和合理支护措施提供依据。
关键词 施工期 水平岩层 围岩稳定性评价 支护措施中图分类号:U45613 文献标识码:B 在进行隧道设计时,尽管进行了地质勘探,但是由于隧道工程围岩状况的复杂多变以及理论上的不完善,对围岩性质事先难以完全掌握。
在施工过程中暴露出的围岩才是真实的围岩,原设计往往不尽合理。
另一方面,设计阶段地质工作的精度难以达到施工阶段地质工作所能达到的精度,对围岩级别的划分是粗略的,还可能出现围岩级别设计失误的现象。
因此,在隧道施工期间,应进一步对隧道围岩的稳定性进行评价,对围岩级别进行准确鉴定,并依据围岩的地质条件提出恰如其分的施工建议,特别是预支护建议。
隧道施工过程中的围岩稳定性评价,即围岩级别的鉴定采用类比法,依据隧道围岩级别分级表,并充分考虑围岩地下水和地应力特征下进行。
首先通过围岩的工程地质特征、围岩结构完整状态的分析,依据隧道围岩分级表初步确定围岩级别,再依据地下水情况和地应力特征,以及毛洞开挖后围岩的稳定程度三项指标最终确定围岩级别[1]。
层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析
层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析发表时间：2019-12-06T15:16:19.287Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：崔亚军李笠[导读] 摘要：状岩体指的就是具有层状结构的火山岩、沉积岩以及副变质岩，其主要的结构为片理和层面。
山东高速路桥集团股份有限公司山东济南 250021摘要：状岩体指的就是具有层状结构的火山岩、沉积岩以及副变质岩，其主要的结构为片理和层面。
在状岩体围岩中开挖隧道会很容易导致非对称大变形的现象发生，从而引发一些列的工程质量问题，例如：二衬开裂、钢拱架扭曲等。
因此，针对这些问题本文对状岩体隧道围岩稳定性进行数值模拟分析，关键词：状岩体；隧道围岩；稳定性；数值分析在进行状岩体围岩隧道开挖时，需要根据状岩体的结构特点进行层里面倾角对隧道稳定性的影响分析。
在分析的过程中大多都是假设隧道轴线的方向和岩层的走向是平衡的[1]，以此简化问题的复杂性，但是在实际的施工现场隧道的轴向和层理的走向、倾向是复杂多变的。
因此，本文以S地区的H工程为背景，通过对块体离散元数值的模拟，分析状岩体隧道的稳定性。
希望可以探寻到隧道挖掘过程中围岩发生非对称形变的规律，可以为以后类似隧道的施工提供一定的技术参考和数据分析。
１工程背景H工程隧道是按照二级公路的执行标准进行规划设计的，车辆的时速控制在60km/h。
在隧道施工的过程时遇到的主要地层结构为三叠系变质板岩和砂岩。
板岩外观大多为深灰色或者是灰褐色，其的主要特征为板状结构且层状结构比较薄，因此板岩遇水很容易变软，也正是因为此项特点经常会在以板岩为主的软弱岩层中发生隧道围岩的生大变形。
该岩体含有的原生层里面较多，而且层里面的视倾角（岩体层理面和隧道掘进掌子面的交线与水平线之间的夹角）和倾向角（岩体层面和隧道轴线之间的夹角）变化的范围也比较的大[2]，所以在隧道施工的初期围岩发生型变得主要位置在隧道轮廓切线和层里面平行的位置。
在进行隧道开挖施工的过程中出现了以下几种问题：第一，隧道初期的支护结构发生了变形，并且严重的地方还出现了坍塌的现象，从而导致了混凝土的脱落、开裂、格栅钢架发生扭曲变形的现象，严重的地方岩体的形变大袋了60厘米，在发生变形后将格栅钢架的间距调整为600厘米的工字钢，但是依旧没能阻止岩体的变形，最终隧道的围岩出现了坍塌。
分析影响隧道围岩稳定性因素
文章编号:1004 5716(2003)05 59 02中图分类号:U451+ 2 文献标识码:B 分析影响隧道围岩稳定性因素习小华(西安科技学院,陕西西安710054)摘 要:主要对影响隧道围岩稳定性的自然因素如岩石性质及岩体的结构、岩体的天然应力状态、地质构造、地下水进行了详细的分析。
关键词:围岩稳定性;天然应力状态;地质构造毫无疑问,隧道围岩的稳定性对隧道的正常运营是至关重要的。
从许多隧道发生的交通事故中可以知道,隧道围岩的稳定性不仅与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关,而且还与隧道的开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。
但其中起主导作用的还是岩石性质及岩体的结构、岩体的天然应力状态、地质构造、地下水等自然因素。
因此了解这些因素对围岩稳定性的影响和机理,才能够客观实际的采取相应的维护隧道围岩稳定的措施。
1 岩石性质及岩体的结构围岩的岩石性质和岩体结构通过围岩的强度来影响围岩的稳定性,是影响围岩稳定性的基本因素。
从岩性的角度,可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩,塑性围岩主要包括各类粘土质岩石、粘土岩类、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等,通常具有风化速度快,力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质,故对隧道围岩的稳定最为不利;脆性围岩主要各类坚硬体,由于这类岩石本身的强度远高于结构面岩石的强度,故这类围岩的强度主要取决于岩体的结构,岩性本身的影响不是很显著。
从围岩的完整性(围岩完整性可以用岩石质量指标RQ D、节理组数Jn、节理面粗糙程度Jy、节理变质系数Ja、裂隙水降低系数Jw、应力降低系数SR F八类因素进行定量分析)角度,可以将围岩分为五级即:完整、较完整、破碎、较破碎、极破碎。
如果隧道围岩的整体性质良好、节理裂隙不发育(如脆性围岩)即围岩为完整或较完整,那么,隧道开挖后,围岩产生的二次应力一般不会使岩体发生破坏,即使发生破坏,变形的量值也是较少的。
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X 收稿日期: 2006-02- 28( 修改稿) 作者简介: 周应麟( 1963- ) , 男, 湖南宁乡人, 高级工程师, 学士, 从事 隧道与 道路工 程的施 工与管 理工作。E-mail: hnrbzyl@ 126. com
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地下空间与工程学报
第 2卷
欠挖的问题, 这样, 支护结构形成点状受力, 从而容 易造成支护结构的失稳。 1. 2 层状岩层围岩隧道失稳机理
3. 1 计算结果 根据上述计算模型及计算参数, 采用有限元进
行分析计算, 得出初期支护不同工况内力计算值, 其值见表 2 及表 3。
Table 1 项目 材料 V 级围岩
表 1 围岩及支护结构物 理力学参数取值表
Mechanical parameters of surrounding rock and support structure
为研究不同节理方向对围岩和隧道力学特性
的影响, 考虑在 Ò类围岩浅埋条件下, 按节理倾角 为 20b( 以下简称/ 第 1 种工况0) 、40b( 以下简称/ 第 2 种工况0) 和 60b( 以下简称/ 第 3 种工况0) 三种情 况进行隧道支护结构受力计算。计算模型见图 2。
图 2 不同工况计算模型图
1 引言
隧道围岩包含节理和裂隙, 因而一般都不是均 匀连续体。软弱节理和裂隙对围岩的切割作用, 使 围岩材料具有与岩石试件不同的结构特征, 层状岩 层隧道, 岩层呈明显的层状分布, 由于层间节理面 的存在, 围岩破坏、变形发展不均衡, 隧道周边不同 位置围岩的稳定性也存在差异。围岩层间节理面 破坏后松动圈的发育变化特征, 节理面对隧道变形 破坏的影响程度, 决定着层状围岩隧道的稳定性。
层状岩层隧道围岩失稳的原因和过程可概括 为: 隧道开挖使周边围岩/ 卸载0, 临空面岩体失去 支撑产生向隧道内的位 移, 由于层 间节理粘结力 弱, 不能承受或只能承受很小的拉应力, 因此层间 节理逐渐张开, 并产生破裂, 从而使层状岩层的各 层之间处于离层状态, 各层岩体均相当于一个独立 的处于受弯剪状态的梁; 对于由岩层组成的岩梁来 说, 其抗弯及抗剪强度很低; 随着时间推移, 节理之 间的层状岩层在重分布应力作用下受到围岩压力 的剪切作用而发生断裂, 整个岩体沿原生和新生破 裂面产生滑移、错动、剪胀变形, 向开挖空间挤进而 造成失稳。层状围岩失稳现象的力学本质是: 受隧 道开挖的影响, 岩层产生向隧道内的变形, 在没有 有效约束的情况下, 层间节理首先破坏, 以及受层 间节理破坏的影响, 岩层变形的增长导致岩层最终 受剪破坏。这就是层状围岩隧道破坏失稳的机理。 1. 3 层状岩层围岩隧道失稳破坏形式
由于隧道开挖仅对一定的有限范围内的围岩 产生较明显的影响, 在距开挖 部位较远一些 的地 方, 其应力及位移变化很小, 在三倍洞跨处其应力 变化一般在 5% 以下。因此为减小有限 元模型中 边界约束条件对计算结果产生的不利影响, 计算模 型的边界范围在各个方向上均取大于三倍的洞跨。 计算 域在 水平 方 向上 取 80 m; 竖直 方 向向 下 取 40 m, 向上取至地表。
比较点
右墙脚
右拱脚
右拱腰
拱顶
左拱腰
第 1 种工况 第 2 种工况 第 3 种工况 第 1 种工况 第 2 种工况 第 3 种工况
178. 0 321. 2 311. 9 22. 5 28. 2 22. 9
229. 7 362. 3 344. 5 4. 7 3. 7 7. 0
220. 9 296. 6 275. 0 8. 4 7. 0 12. 9
45 cm。
( 3) 开挖下台阶部分 » , 并施作初期支护;
2. 4. 2 力学参数
( 4) 二次衬砌。
各支护结构力学参数按照5关口垭隧道工程地
质勘察报告6和5公路隧道设计规范 3 台阶法开挖顺序图 Fig. 3 Construction program of bench cut method
2 层状岩层有限元计算模型
根据上述分析, 岩层的产状对支护结构受力存 在一定的影响, 即使岩层产状一致, 但岩性不同支 护结构受力是不一样的, 为了更好地研究层状岩层 隧道各部位的压力特征, 本文结合关口垭隧道层状 泥质页岩的物理力学性质及设计的支护结构参数 进行分析, 由此分析支护结构的受力特征。 2. 1 计算范围
( 湖南路桥建设集团公司隧道公司, 长沙 410004)
摘 要: 首先分析了层状岩层围岩隧道受力特点, 并提出层状岩层围岩隧道破坏机理及其 四种典型失稳模型, 结合湖南省常张高速公路关口垭隧道工程, 利用有限元程序对不同倾角岩 层围岩进一步分析了支护结构受力特点, 总结出不同产状围岩的受力特征及相应二衬的最不 利受力处, 对今后相似层状岩层隧道设计及施工具有一定的参考价值和指导意义。
第 1 种工况
第 2 种工况 第 3 种工况
Table 2 Shear of initial support for different program
比较点
右墙脚
右拱脚
右拱腰
拱顶
左拱腰
1761 9
781 6
41 4
41 9
31 9
4421 5
401 5
11 7
41 8
41 6
4441 5
591 4
初期支护和二次衬砌只考虑轴力和弯矩, 采用
2006 年第 2 期
周应麟: 层状岩层围岩隧道稳定 性的探
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梁单元来模拟; 土层视为各向同性体, 采用平面三 角形单元来模拟; 岩石节理裂隙、层理采用双层节 理单元来模拟, 其层厚取 1. 5m; 计算时采用弹塑性 Druck- Prager 准则。
关键词: 层状岩层; 倾角; 受力特征; 稳定性
中图分类号: U45; TB115
文献标识码: A
Study on Stability of Stratified Rock Tunnel
ZHOU Ying- lin , QIU X-i hua
( H unan Corp oration of Road and Bridge, Changsha 410004, China) Abstract: Mechanical characteristics of stratified rock tunnel are firstly analyzed in this paper. Then the failure mechanism of stratified rock and its four typical unstabilized models are also brought forward in this paper. Furthermore, the mechanical characteristics of support structure are simulated with FEM program based on the Guankouya highway tunnel. The mechanical characteristics of surrounding rock with different attitude and the most unfavorable zone of its corresponding secondary lining are summarized, which are valuable to the design and construction of stratified rock tunnel. Keywords: stratified rock; obliquity angle; mechanics characteristics; stability
根据上述层状岩层受力特点, 在层状围岩中开 挖隧道, 洞室的失 稳破坏可以抽象 为四种力学模
型, 即顶板弯折模型, 底板鼓起模型, 斜 顶鼓起模 型, 边墙弯曲- 溃屈模型( 见图 1( a) ~ ( d) ) 。根据 湖南省常张高速公路关口垭隧道内力量测结果, 存 在两侧受力非对称性, 该隧道失稳模型与图 1( c) 类似。
145. 6 177. 6 177. 4 18. 7 17. 6 16. 3
192. 9 283. 2 256. 6
7. 1 4. 3 7. 5
左拱脚
216. 1 362. 4 351. 7 6. 6 6. 7 3. 3
左墙脚
130. 0 264. 4 236. 1 28. 7 40. 7 35. 7
图 1 层状围岩隧道 失稳破坏形式
Fig. 1 Failure type of stratified rock unstability
2. 2 不同倾角岩层计算模型
内部为连续介质, 模型中不考虑地下水和地震作用
计算中假设场地内无构造活动的影响, 原岩应 的影响。
力为大地静力场型, 各岩层之间为整合接触, 岩层
1 层状岩层围岩隧道失稳机理及破 坏形式
1. 1 层状岩层围岩隧道受力特点
根据对层状岩层的分析, 在垂直于层面方向上 可以传递压应力, 但一般不能传递拉应力, 仅当层 面结合良好时才能传递较低的拉应力, 因为层间节 理倾角 20b工况合力弱, 因此层与层之间的面可以 看作是结构面, 整个由层状岩板组合起来的岩体刚 度低, 层状岩体很容易被各个击破, 逐渐发生破坏。 对于水平的层状岩体, 则容易在顶部出现拉裂区, 造成塌落; 对于竖直的层状岩体, 在压应力作用下 产生一个垂直于层 面的拉应力, 由于层间粘 结力 弱, 各层之间容易产生分离, 在侧向应力的作用下, 隧道侧壁容易造成岩层拱曲折断, 造成侧壁突出; 对于倾斜岩层, 这时支护结构受力也不均匀, 沿着 倾斜的一方, 易造成岩块滑移, 位移大大增加, 支护 结构严重变形。在所有的层状岩体中, 都易造成超
Fig. 2 Calculation model of different program