隧道开挖围岩稳定性分析
隧道工程中的围岩稳定性分析
隧道工程中的围岩稳定性分析隧道工程是一项复杂而重要的工程，涉及到许多工程学科的知识。
其中一个关键的因素就是隧道围岩的稳定性。
围岩的稳定性对隧道的安全和可持续运营起着至关重要的作用。
因此，隧道工程中的围岩稳定性分析成为了工程师们研究和解决的难题。
隧道工程中的围岩稳定性分析可以分为岩石力学分析和数值模拟两个方面。
岩石力学分析是指通过实地勘探和采样，对隧道围岩的物理力学性质进行实验室测试，并通过理论计算和分析，了解围岩的强度、变形性能、破坏特性等。
这样可以为隧道设计提供关键的参数和参考依据。
进行岩石力学分析时，首先需要对围岩进行采样。
通过岩芯和地质面的观察，可以得到围岩的颜色、结构、岩石类型等基本信息。
然后，利用岩石工程力学测试，如拉伸试验、压缩试验等，确定围岩的强度和变形特性。
同时，还需要进行单轴和三轴剪切试验，以评估岩石的抗剪强度。
这些实验数据可以为后续的数值模拟提供基础。
数值模拟是利用计算机模拟隧道施工和运营过程中围岩的变形和破坏情况。
通过数值模拟，可以对围岩的稳定性进行全面准确的分析和预测。
在数值模拟中，主要采用有限元法进行计算。
首先，需要根据岩石力学分析得到的实验数据，建立围岩的材料模型和边界条件。
然后，将隧道建模，并将岩石材料模型应用于模拟中。
最后，对围岩施加负荷，通过计算机模拟围岩的变形和破坏情况。
在进行围岩稳定性分析时，需要考虑到许多因素。
其中，地下水是一个重要的因素。
地下水的存在会显著影响围岩的稳定性。
当隧道施工过程中遇到地下水时，要通过合理的抽水措施来控制地下水位，减少对围岩的影响。
此外，还要考虑到隧道周围的地质构造和应力状态等因素。
这些因素的综合分析和计算可以帮助工程师们确定围岩稳定性的状况，并制定相应的安全措施。
围岩稳定性分析的准确性对隧道工程的安全和可持续运营至关重要。
它可以帮助工程师们了解围岩的力学特性，预测围岩的变形和破坏情况，制定合理的施工方案和安全措施。
因此，在隧道工程中，围岩稳定性分析是一项必不可少的工作。
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。
隧道围岩块体稳定性分析及支护对策
在块 体理论 的基 础 上开 发 的三 维 块体 分 析 软 件 ， 该 程 序具有 操作 简便 、 功能齐全、 互 动性 好 等 特 点 ， 目前 已 被众 多学 者接 受 和使 用 。 。Ｕ ｎ ｗ ｅ ｄ ｇ ｅ程 序研 究 的块
体 由 ３组 结 构 面 和 隧 道 轮 廓 面 （ 临空面 ） 切割而成 。
岩体 作 为 一 种 非 均 质 介 质 ， 其 间夹 杂 着 断 层 、 节 理、 破 碎带 、 软 弱夹 层 等结 构 面 ， 这 些 结 构 面将 岩体 切 割成 形状 各异 、 大 小 不 均 的块 体 。 隧道 开 挖 打 破 了块
体 在 自然 状 态 下 的 稳 定 平 衡 ， 进 而 引 起 隧 道 围 岩 的
１ 块 体 理 论 及 Ｕｎ ｗ ｅ ｄ ｇ ｅ程 序
１ ． １ 块 体 理 论 块 体 理 论 目前 已 广 泛 应 用 于 隧 道 、 地下 空间 、 边 坡
等 岩土工 程 中 。块 体 理 论认 为 ， 岩体 由被 结 构 面 切割
该程 序假 定结构 面 为平 面 且 可 贯 穿 整个 研 究 岩 体 ； 只
众 多学者 研究 并发 展 了块体 理 论 ， 并 将 其 应 用 于工 程
实践 一 。 本文 对 块 体 理 论 和 Ｕ ｎ ｗ ｅ ｄ ｇ ｅ程 序 的原 理 作 简 要 介绍 ， 并将 其应 用 于莲 花 山 ２号 隧道 围岩 稳 定 性分 析
关 键块 体产 生移 动后 ， 可能 导致 其余块 体 的松 动 ，
６ ３
１ ） 重 力 Ｗ
滑 动 方 向 为
摘 要 隧道 围岩 中的节 理和 断层将 岩体 切割 成块 体 ， 人 工 开挖打 破 了块 体 的 自然 平衡 状 态 。这 些 不
隧道施工设计中的围岩稳定性分析方法研究
智能化和自动化技术的应用
利用人工智能和大数据技术进行围岩稳定性预测 开发自动化监测和预警系统，提高施工安全性 利用机器人和自动化设备进行隧道施工，提高效率和质量 利用虚拟现实和增强现实技术进行施工模拟和培训，提高施工质量和效率
跨学科融合和交叉创新
围岩稳定性分析的未来发展趋势将更加注重跨学科融合和交叉创新 跨学科融合可以带来新的思路和方法，提高围岩稳定性分析的准确性和可靠性 交叉创新可以促进不同学科之间的交流和合作，推动围岩稳定性分析技术的进步和发展 跨学科融合和交叉创新将为围岩稳定性分析的未来发展提供新的机遇和挑战
实践应用中常见的围岩稳 定性问题及解决方法
围岩稳定性分稳定性分析 的准确性和可靠性
围岩稳定性分析 的未来发展
分析方法的改进和创新
引入新的数据分析技术，如机器学习、深度学习等 改进现有分析方法，提高计算效率和准确性 结合工程实践，开发新的围岩稳定性分析方法 加强与其他领域的交叉学科研究，如地质力学、岩体力学等
经验公式法
原理：根据大量实测数据和经 验总结出的公式
适用范围：适用于各种地质条 件和围岩类型
优点：简单易用，结果可靠
缺点：需要大量的实测数据和 经验积累
围岩稳定性分析 的流程
收集资料和现场勘查
收集地质资料：包括地形、地质构造、岩性、地下水等 收集施工资料：包括施工方法、施工进度、施工质量等 现场勘查：实地考察隧道施工现场，了解围岩实际情况 收集监测数据：通过监测仪器收集围岩变形、应力等数据
隧道施工过程中的 围岩稳定性分析： 实时监测围岩稳定 性，及时调整施工 方案和施工方法， 确保隧道施工的安 全和质量。
隧道施工后的围 岩稳定性分析： 评估隧道施工对 围岩稳定性的影 响，为后续运营 和维护提供依据。
隧道围岩稳定性评估方法总结
隧道围岩稳定性评估方法总结隧道是一种重要的交通工程，其可靠的围岩稳定性对于保证交通安全至关重要。
因此，对隧道围岩稳定性的评估方法进行总结和探讨，对于工程建设具有重要的意义。
首先，对于隧道围岩稳定性的评估，通常采用定性和定量的方法相结合。
定性评估方法主要通过观察围岩的岩性、构造、断裂等特征，综合判断围岩的稳定性状况。
定量评估方法则通过采集地质勘探、测量数据，结合计算模型和数值分析方法，进行隧道围岩的力学参数评估。
一种常用的定量评估方法是利用岩石力学参数的试验和测定结果，结合合理的力学模型，进行隧道围岩的稳定性分析。
在进行力学参数测定时，可以采用室内试验和原位试验两种方式。
室内试验主要通过对采集到的岩石样品进行试验，包括抗压强度试验、抗折强度试验、剪切强度试验等，从而获得岩石的力学参数。
原位试验则是在实际的工程现场进行，主要包括钻孔取样、切割试块、岩石钢索张力测量等方法，以获取更真实的围岩力学参数。
通过测定获得的力学参数，再结合适当的数值模型，可以进行隧道围岩稳定性的数值分析和仿真模拟，评估围岩的稳定性并预测可能产生的变形和破坏。
另一种常用的定量评估方法是基于地质信息和监测数据进行隧道围岩稳定性评估。
这一方法主要根据地质调查、地质剖面和地质构造等信息，结合隧道设计参数和现场监测数据，进行变形和破坏预测。
通过监测数据的分析与解读，可以了解隧道围岩的变形、位移、裂缝等情况，进一步评估围岩的稳定性。
同时，还可以根据监测数据的变化趋势，对围岩的稳定情况进行长期动态评估，为后续维护和管理提供科学依据。
隧道围岩稳定性评估方法还可以借鉴其他领域的研究成果。
例如，在岩石力学领域，研究人员通过综合实验和数值模拟，提出了一系列对围岩稳定性影响因素的评估指标和分析方法，如岩石强度指标、应力-应变特性指标等。
这些指标和方法可以应用于隧道围岩稳定性的评估中，为工程设计和施工提供更科学的依据。
此外，还可以借鉴土力学、地震工程等相关领域的研究成果，综合运用多学科的理论和方法，从不同角度对隧道围岩的稳定性进行评估和预测。
隧道围岩的稳定性分析与评价
隧道围岩的稳定性分析与评价隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道的稳定性对于交通运输的安全性和效率起着至关重要的作用。
因此，对隧道围岩的稳定性进行分析与评价显得至关重要。
本文将从不同的角度对隧道围岩的稳定性进行探讨。
首先，我们需要了解隧道围岩的特点。
隧道围岩是指隧道开挖时所遇到的周围岩石或土层，其特点主要包括力学性质和岩层结构。
力学性质包括岩石的强度、变形特性和破坏模式，而岩层结构则主要涉及岩层的纵向和横向切割裂缝、节理等。
了解这些特点可以为后续的稳定性分析提供基础。
其次，隧道围岩的稳定性分析可采用多种方法。
其中一种常用的方法是数值模拟，通过使用计算机程序模拟隧道开挖过程中的围岩响应，进而评估其稳定性。
这种方法可以考虑多种因素，如地下水位、地应力分布、围岩强度等，从而较为准确地预测隧道的稳定性。
另外，实验模型也是评价隧道围岩稳定性的重要手段。
通过在实验室中制作隧道围岩模型，并施加不同的荷载，可以观察和测量模型的变形和破坏情况，从而获得对真实工程的参考和指导。
接下来，我们需要关注隧道围岩稳定性评价的指标。
常用的评价指标包括围岩的变形和破坏程度、岩体的开挖后裂隙扩展情况以及周围环境对隧道围岩稳定性的影响等。
这些指标可以通过观测和记录岩体的位移、应力、应变、岩石裂隙的发育情况以及地下水位的变化等来评价。
此外，也可以通过进行各种力学实验获得更准确的参数值，从而提高评价的可靠性和准确性。
最后，我们需要考虑隧道围岩的稳定性评价的应用。
首先，对于已经建成的隧道，在设备和材料条件允许的情况下，可以通过监测围岩的稳定性指标，及时发现问题并采取措施进行修复和加固，以确保隧道的安全使用。
其次，对于正在建设中的隧道，稳定性评价可以帮助设计者选择合适的支护措施和参数，并为施工过程中的安全措施提供依据。
最后，对于规划中的隧道项目，稳定性评价可以帮助决策者选择合适的线路，避免潜在的围岩稳定性问题。
综上所述，隧道围岩的稳定性分析与评价对于交通运输的安全和效率至关重要。
隧道工程围岩稳定性评估
隧道工程围岩稳定性评估隧道工程是一种常见的地下工程形式，为确保工程的安全性和可靠性，围岩稳定性评估具有重要意义。
本文将介绍隧道工程围岩稳定性评估的一般原则、方法和应用。
一、围岩稳定性评估的原则围岩稳定性评估是指对围岩的力学性质和围岩与工程结构之间相互作用的研究，目的是评估围岩对隧道工程的稳定性产生的影响。
在进行围岩稳定性评估时，需要遵循以下原则：1. 目标明确：明确评估的目标和内容，确定评估的指标和标准。
2. 综合分析：结合实地调查、室内试验和数值模拟等多种手段，综合分析围岩的地质结构、物理性质和力学特性。
3. 系统评估：从整体到局部，逐个评估各个部分的稳定性，形成全面的评估结果。
4. 安全可靠：评估结果应该能够反映工程的实际情况，提出合理的建议和防治措施，确保工程的安全可靠。
二、围岩稳定性评估的方法围岩稳定性评估的方法多样，一般包括以下几个方面：1. 地质调查：通过对工程区域进行地质调查，了解围岩的地质构造、岩性特征、断裂带等情况，为后续的评估提供基础数据。
2. 室内试验：通过对采集的围岩样品进行室内试验，包括抗压强度试验、抗剪强度试验、抗拉强度试验等，获取围岩的力学性质参数。
3. 数值模拟：运用数值模拟软件对隧道的围岩进行三维建模，并采用合适的本构模型和力学参数，模拟围岩的受力和变形情况。
4. 监测和反馈：在施工过程中，通过实时监测围岩的变形和应力状态，及时调整工程措施，以确保围岩的稳定性。
三、围岩稳定性评估的应用围岩稳定性评估在隧道工程中具有广泛的应用，可以被用于以下几个方面：1. 隧道设计：通过围岩稳定性评估的结果，确定隧道的合理断面、支护结构和防治措施，为隧道的设计提供科学依据。
2. 施工控制：在施工阶段，通过监测和评估围岩的稳定性，及时调整施工方案，确保施工的安全和顺利进行。
3. 运维管理：在隧道投入使用后，通过定期监测和评估围岩的稳定性，及时采取维护和修复措施，确保隧道的长期运营安全。
岩体隧道开挖过程中围岩稳定性的数值分析
２． 数值 模型 的建 立 １ 在 建 立 模 型 时 我 们 对 隧 道 进 行 了 有 效 的 简 化 ， 计 算 时 只计 算 一 半 隧 道 即 可 。 在 所 以 模型 尺 寸 为 ： ５ ×４ ｍ × ２ ５ 模 型 共 ５ｍ ０ ４ ． ｍ， 划 分 了４ ０ ０ ４ ０ 个单 元 、 ７ ３ 个 节 点 。如 图 １ ４２ ７ （ ） ２ ２ 边界 条件 ． 在给 定边界条件时 ， 型的前边界 、 模 后 边 界、 边 界与下边界都采用滑动 支座 ， 左 而 上 边 界 与 右 边 界 施 加 均 布 应 力 。 如 图 ２ （ ） ２． 本构 模 型 及 其参 数 的选 取 ３ 数 值 模 拟 的 过 程 中 采 用 空 模 型 和 摩 尔 一库 伦 模 型 两 种 计 算 模 型 。 层 共 分 三 地 层 ， 道在泥岩层 与砂岩层中通过 。 隧 由于 地 表 杂 填 土 转 化 为 模 型 的 上 边 界 应 力 ， 以 所 只 给 出 密 度 参数 （ 数 见 表 １ 。 参 ） ２工程背 景 ２ ４关 键点 位 置 ． 重 庆 至 长 沙 公 路 水 江 至 界 石 段 南 湖 隧 为 了监 测 在 隧 道 开 挖 时 围 岩 的 位 移 和 我 道 进 洞 口位 于 重 庆 市 巴 南 区 中 部 的 南 彭 应 力 状 态 ， 们 在 隧 道 的 整 个 断 面 上 选 取 镇 新 铺 子 五 社 ， 近 现 南 彭 至 石 岗 二 级 公 了 四 个 关 键 点 ， 别 为 拱 顶 、 肩 、 脚 、 靠 分 拱 拱 拱 路 内 侧 ， 洞 口位 于 南 彭 镇 鸳 鸯 六 社 。 出 隧 底 。 道 上 下行 分 离 设 置 ， 线 长 １ ０ ｍ ， 线 长 左 ２８ 右 在 隧 道 的 开 挖 过 程 中 ， 取 模 型 中的 选 ｌ ６ ， 长隧道 。 ２１ ｍ 属 开 挖 方 向 １ ｍ 、 ４ 、 ｍ 、 ２ 、 ６ 、 ０ 、 Ｏ １ｍ ｌ ８ ２ｍ ２ ｍ ３ｍ ４ ３ ｍｌ 个 监 由于 实 际 的 开 挖 过 程 很 复 杂 ， 了 将 ３ ｍ、 ８ ｋ 断 面 进 行 位 移 监 测 ， 测 拱 为 问题 简化 ， 且 使 研 究 具 有 针 对 性 ， 并 我们 拟 顶 和 拱 底 的 竖 直 方 向位 移 以 及 拱 肩和 拱 脚 定一 个模拟 的施工过程 ： 的 水平 方 向 位移 。 取 隧 道 方 向 的２ ｍ这个 选 ５ （ ） 模 型 最前 端 临 空 面 开 始 开 挖 上 台 断 面 ， 最 大 主 应 力 、 小 主 应 力 、 直 方 １从 对 最 竖 阶， 开挖 出 一 个 长 ｉ ｍ的 工 作面 。 Ｏ 向 应 力 和 水 平 方 向应 力 进 行 监 测 。 （ ） 后 在 上 台 阶 开 挖 ４ ， 下 台 阶 也 ２然 ｍ 在 这 样 每 开 挖 一 步 ， 会 有 位 移 监 测 面 都 开 挖 ４ 即 上 下 台 阶 的 进 尺 都 为 ４ ， 上 的 出现 ， 助 于 记 录 开 挖 过 程 中 位 移 的 变 ｍ（ ｍ 且 有 下 台 阶 相 距 １ ｍ） Ｏ 。 化 趋 势 。 力 监 测 是 为 了 查 看 围 岩 应 力 在 应 （ ） 下 台 阶 分 别开 挖 ４ 为 一 步 ， 模 开 挖 过 程 中 的 卸 荷 过 程 ， 监 测 一 个 断 面 ３上 ｍ 在 只 即可 。 拟 的 过 程 中共 开 挖 ７ 。 步 般 来 讲 ， 埋 隧 道 中 天 然 岩 体 的 岩 深 性 大 多较 好 ， 以 研 究 在 无 支 护 的 情 况 下 可 岩 体 围岩 稳 定 性 问题 。 道开 挖后 ， 隧 由于 临 空 面 的 形 成 ， 岩 会 向 洞 室 内 产 生 收 敛 位 围 移 。 围岩 强 度 高 ， 体 性 好 ， 体 的 变 形 若 整 岩 达 到 一 定 程 度 后 就 会 自行 停 止 ， 明 围 岩 说 是 稳 定 的 。 围 岩 不 能 自行 稳 定 ， 要 添 加 若 则 支 护 ， 有 无 支 护 对 隧 道 整 体 的 应 力 分 布 但 并 不 会 产 生 较 大影 响 。 在 开 挖 过 程 中 ， 即 无 论 对 围 岩 是 否 进 行 支 护 ， 坏 趋 势 基 本 一 破 致 。 以 研 究 未 支 护 的 围 岩 状 态 是 非 常 有 所 意 义 的 ， 可 以 为 相 类 似 的 工 程 提 供 支 护 它 的依据 。
公路隧道围岩稳定性分析及支护对策研究
公路隧道围岩稳定性分析及支护对策研究在隧道建设中最为关心的是隧道围岩稳定性问题。
本文对影响隧道围岩稳定性的各类因素进行了分析，并对衬砌技术、衬砌防排水技术进行简要的说明，指出其中存在的问题并提出相应的解决思路，以期对公路隧道围岩稳定性的研究及实际工程施工有所帮助。
标签：公路隧道；围岩；支护；对策一、隧道围岩稳定性影响因素1、地质及地质结构。
地质及地质结构主要考虑岩性的影响、岩体结构及裂隙的分布和特殊地质条件（如岩溶区、强风化区、断层破碎带等不良地质）。
2、地应力。
地下工程的失稳主要是由于开挖工作引起的应力重分布超过围岩强度或引起围岩过分变形而造成的。
而应力重分布是否会达到危险的程度主要看初始应力场的方向、量值和性质而定。
3、岩体力学性质影响。
如上所述，工程岩体的稳定性主要视岩体的强度与变形特性与开挖后重分布的围岩应力这二者相互作用的结果而定。
强者强于后者则稳定，弱于后者则不稳定。
工程岩体的破坏主要有拉破裂和剪破裂两种基本类型，所以其抗拉强度和抗剪强度很重要。
4、工程因素。
工程因素主要指洞室的方位、规模（高、跨）、形态、使用性质、施工方法、开挖工艺、支护形式及实施过程、受其它工程活动的影响等。
5、地下水因素。
6、时间因素。
围岩状态随时间的恶化及地层压力的增加主要有两方面的原因：一是岩体的流变性质。
二是时间的增长加剧了围岩弱化过程。
二、公路隧道围岩稳定性分析方法（一）力学解析方法自从人们对围岩稳定性的研究开始，对其的力学研究一直处于不断进步的过程，主要经历了从古典压力理论、散体压力理论以及发展到现在更为先进的弹性、塑性力学理论。
隧道开挖之后，因改变了岩体之间原有的受力状态，使得围岩内部受力重新分布，并有可能出现应力集中的不利状态，因此需对其受力状态进行受力分析，如果围岩所受的应力均小于岩体的弹性极限强度，则围岩稳定，处于弹性状态，而当围岩部分受力超出其受力状态时，使得处于弹塑性状态，会因围岩受力不均匀而使得围岩发生部分坍塌，因此需对围岩进行弹塑性进行分析。
浅谈隧道围岩稳定性分析
浅谈隧道围岩稳定性分析近年来，数值分析在隧道工程领域的应用越来越广泛，成为隧道工程研究设计的重要手段。
数值模拟分析具有很多优点，主要有：①可以模拟复杂的地质条件、复杂的工程结构以及复杂的荷载、边界条件;②在隧道工程开挖过程中，如若用数值软件进行模拟的话，就能从应力应变云图、变形矢量图、位移变化曲线图等图中直接明了地观察岩土体变形过程中的应力场、位移场的变化。
与现场模型试验相比，数字模拟不用实际的工程材料、工程仪器以及具体的试验方案，而且数值模拟及时方便的调整相关的模拟参变量的大小，也能适时的停止模拟，观察某一阶段的应力应变，总的来说，数值模拟的效果有时甚至要远远好于现场模型试验 [1]。
余存鹏以明垭子软岩隧道为依托，通过FLAC3D数值模拟分析了现场施工引起的隧道围岩变形值，根据位移评判依据来评判隧道的稳定性[2];尚岳全等基于流固耦合理论，利用有限差分软件对含有破碎带的隧道围岩在饱水条件下的开挖稳定性进行分析，得到不同倾角的破碎带在开挖前后的渗流场特性、主应力特性和塑性区特性等结果，并在此基础上分析了地下水的存在对隧道围岩稳定性的影响[3];姚军，王国才等基于新奥法的基本原理要求，采用数值分析开展在不同地应力释放条件下围岩稳定性影响的研究，结果表明，地应力释放越大，锚杆承担的荷载越小，围岩的塑性区发展范围越大[4];廖军，杨万霞等采用有限元模拟分析某一公路隧道的施工过程，研究在不同的工况条件下，隧道围岩的稳定性，根据分析结果为隧道施工选择了合理的开挖施工方法[5]。
因此，在隧道工程中，通过采用数值模拟方法研究施工过程中围岩的应力、应变和位移变化，进而分析研究隧道施工过程中的稳定性，具有重要的现实意义。
2工程概况火石岗隧道为贵州省境内仁怀至赤水高速公路第6合同段中的一条中长距离分离式隧道。
隧道建筑界限净宽10.25m，净高5m。
左幅起讫桩号ZK38+273～ZK38+800段，全长527米，最大埋深100米;右幅起讫桩号YK38+300～YK38+827段，全长527米，最大埋深115米。
隧道洞口段围岩的稳定性分析
1尖点突变模型 隧道洞口段松散围岩在正常的围岩压力作用下，其变形一般具有渐 变特征。若开挖导致掌子面和洞顶临空，掌子面和洞顶围岩就会因一时无 法适应应力重分布的较大调整，发生剪切和压裂破坏。加之支护不及时， 会从掌子面失稳和洞顶局部坍落相结合的破坏形式，转换成以洞顶大面 积坍塌为主的破坏形式。换言之，围岩变形会由相对稳定的渐变状态变为 失稳扩展状态。可见，隧道洞口段松散围岩失稳具有突变特征，因此，可借 助突变理论研究隧道洞口段松散围岩的稳定性。鉴于尖点突变模型的临 界曲面容易构造，几何直观性强，本文采用尖点突变模型研究洞口段围岩 稳定性，其势函数为
平衡曲面根的判别式为
∆=8u3 + 27v2（3）
该式是判断系统稳定性的主要判据。 尖点突变模型的分叉集为 8u3 + 27v2 = 0（4） 根据该式可以进一口松散围岩段的塌方概况 2.1塌方工程 张 德 沟 隧 道 按 单 向 行 车 双 车 道 分 离 式 设 计 ，左 线 起 讫 桩 号 Z K 2 8 + 6 2 4 ～ Z K 2 9 + 7 1 5 ，最 大 埋 深 为 1 9 0 . 8 9 m 。隧 道 左 线 出 洞 口 段 ZK29+675～ZK29+715，长度为40m，位于斜坡地带，坡高约30.0～40.0m，斜 坡自然坡度约45°，出露岩性主要为含砾粉质粘土，局部基岩出露，基本 无汇水条件。根据设计资料显示：该段为Ⅴ级围岩复合式衬砌，地层大致 分为两层：隧道上覆第四系全新统坡积（Q4dl）碎石土，呈灰褐色-褐黄色、 稍湿、稍密、土质结构不均，含大量风化岩碎块；下地层为强～中风化闪长 岩，节理裂隙发育，岩体破碎，基本呈镶嵌破裂状态。 隧道左线洞口段采用环形开挖预留核心土法施工，每循环进尺1m， 初期支护采用锚网喷联合支护形式。当掌子面掘进至ZK29+708时，洞顶 出现掉块，随着时间的推移，洞顶掉块并迅速发展为垮塌，向前延伸至 ZK29+711，向后延伸至ZK30+705。观察到在ZK29+705～ZK29+711段洞顶上 方形成一个近似漏斗状的塌陷坑，向坑内观察，塌陷坑侧壁周围土体极为 松散，坑内可见诸多折断的钢筋网。 2.2塌方特征及影响因素 （1）塌方特征 此次塌方表现出显著的特征：①属于洞口浅埋段贯穿型塌方，具有连带 性，在掌子面前后均有塌方，且掌子面后的“锚+网+喷”初期支护被严重破坏； ②地表形成“漏斗”状的塌陷坑；③塌方稳定后，出洞口仰坡坡度接近80°。 （2）塌方影响因素分析 根据张德沟隧道左线洞口段的工程地质条件及现场的施工条件，分 析认为影响塌方的客观因素是洞口段特殊的地质条件，即洞口段的埋深 浅，上覆较厚的全风化闪长岩和含砾粉质黏土，岩体呈镶嵌破裂状；主观 因素是开挖进尺过大，掌子面上部开挖后支护不及时，导致掌子面、洞顶、 侧壁围岩失稳。 3隧道洞口段尖点突变模型 3.1力学模型 隧道围岩体在未开挖扰动的情况下，围岩处于三轴应力状态下，出洞口 段软弱围岩处于相对稳定平衡状态。在开挖作用下，浅埋洞口段松散岩体 因无法适应应力重分布的较大调整而发生压裂破坏，软弱围岩存在下滑趋 势。这是在隧道施工中常遇到的情况，会引发拱顶大范围的坍落甚至冒顶。 图1为顶板围岩简化后的三铰链结构，图中p为上覆松散层对拱顶的 均布压力，Qc为简化后中间岩柱对拱顶围岩稳定性的贡献，θ为三铰链结 构中斜杆与水平方向的夹角。
分析影响隧道围岩稳定性因素
分析影响隧道围岩稳定性因素习小华摘要: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RQD、节理组数J n、节理面粗糙程度J y、节理变质系数Ja、裂隙水降低系数Jw、应力降低系数SRF 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。
这种情况下,围岩岩性对围岩的稳定性的影响是很微弱的,即一般是稳定的,可以不采取支护,能适应各种断面形状及尺寸的隧道。
如果隧道围岩的整体性质差、强度低,节理裂隙发育或围岩破碎(如塑性围岩)即围岩为破碎、较破碎或极破碎,则围岩的二次应力会产生较大的塑性变形或破坏区域,同时节理裂隙间的岩层错动会使滑移变形增大,势必给围岩的稳定带来重大的影响,不利于隧道洞室稳定;软硬相间的岩体,由于其中软岩层强度低,有的因层间错动成为软弱围岩而对围岩的稳定性不利。
海底隧道围岩稳定性分析现状及方法
海底隧道围岩稳定性分析现状及方法摘要：随着经济的快速发展，我国正处于隧道建设的高潮时期，在隧道建设上我国每年都投入大量的人力、物力和财力，这就迫切需要实现隧道建设高效与经济。
隧道施工过程中，洞室周围岩体发生应力重新分布，当这种重新分布应力超过围岩的强度极限时，将会造成围岩的失稳破坏，因此隧道施工过程中洞室围岩稳定性评价与受力状态研究就显得日益重要。
关键词：隧道；围岩；稳定性1隧道围岩稳定性影响因素分析现状1.1地质结构地质结构是多因素的综合影响，其中软弱结构面是影响隧道围岩稳定的一个重要因素，所谓软弱结构面是指相对发育软弱的结构面，即张开度较大，充填物较差，成组性好，规模较大，有利于滑移的优势方位的结构面。
由于结构面产状不同，与洞轴线的组合关系不同，对隧道工程围岩稳定的影响程度亦不相同。
这些结构面是岩体中的薄弱部位，它们的力学强度较低因此，岩体软弱结构面分布状况经常是围岩稳定与否的控制性因素。
1.2地应力水平围岩地应力因素对隧道工程围岩稳定性的影响是众所周知的，特别是高初始应力的存在。
岩石强度与初始应力之比（rc/σmax）大于一定值时，可以认为对洞室围岩稳定不起控制作用，当这个比值小于一定值时，再加上洞室周边应力集中结果，对围岩稳定性或变形破坏的影响表现就显著了。
海底隧道由于其处于海底，围岩前期固结压力较大，岩体在海水压力和自重应力下已经固结，海水压力即使是浅海地区也有几百千帕，对于海底软岩或是含软弱结构面的岩体，岩石强度较低，rc/σmax值较小，隧道拱底两侧会发生严重的应力集中现象，此外弱层内部会出现较大面积的塑性区。
1.3地下水地下水的存在及活动使它在隧道周围产生水利学的、力学的、物理和化学的作用几乎总是不利于洞室的稳定。
这种不利的作用大致体现在三个方面：①由于洞室开挖，地下水有了新的排泄通道，因此在洞周会产生渗压梯度。
而且经常是不对称指向洞内的附加体积力，增加了周围岩石向洞内的挤压力；②润滑作用。
隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计
隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计隧道是建设中的重要工程，在穿越一些复杂地质条件时，往往需要对围岩进行支护。
隧道围岩掌子面稳定性分析和支护设计是隧道建设过程中必不可少的环节。
本文将从围岩掌子面稳定性分析和支护设计两个方面进行探讨。
一、围岩掌子面稳定性分析1.1 围岩分类围岩是指隧道开挖所接触到的地质层。
根据其性质和组成，围岩可分为岩石类、弱结构岩和土层类。
其中岩石类围岩的稳定性相对较好，其次是弱结构岩，土层类围岩则稳定性最差。
1.2 围岩支撑方式围岩支撑方式通常分为自稳支撑、锚杆网支撑和衬砌支撑。
自稳支撑适用于较稳定的岩石围岩，锚杆网支撑适用于中等稳定性的岩石和弱结构岩围岩，衬砌支撑则适用于稳定性较差的土层和软岩围岩。
1.3 掌子面稳定分析方法在分析掌子面稳定性时，需要考虑地质条件、地应力状态和围岩摩擦角等因素。
常用的分析方法包括理论分析法、数值模拟法和实际采样测试法等。
二、支护设计在进行支护设计时，需要结合围岩的稳定性分析结果，选取适当的支护方式和支护措施。
2.1 支护方式根据掌子面稳定情况和围岩性质选择合适的支护方式。
自稳支护方式多采用短杆、锚短杆、锚索等方式；锚杆网支护方式多采用锚索网、网壳、锚索墙等方式；衬砌支护方式多采用钢筋混凝土衬砌或机械衬砌等方式。
2.2 支护措施根据围岩性质、地下水和地震等因素，选择合适的支护措施。
一些常用的措施包括喷射混凝土、爆破充填、拱形截面等。
三、结论在进行隧道建设时，围岩掌子面稳定性分析和支护设计是非常重要的环节。
通过合理的围岩支撑方式和支护措施，可以使隧道建设过程更加安全、顺利。
在未来的工程实践中，还需要不断地进行技术改进和优化，以更好的满足隧道建设的需求。
隧道开挖围岩稳定性分析
Sui dao kai wa wei yan wen ding xing fen xi
隧道开挖围岩稳定性分析
唐春琴
一、地形地貌 某隧道所在区海拔高程介于 93.05m ～ 640.1m 之间， 相对高差 547.05m，地层岩性主要为侏罗系中统自流井 组（J2z）、（J2z）及沙溪庙组侏罗系下统三叠系上统香溪 群（T3-J1x），岩性以砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩， 局部夹薄层炭质页岩和炭质泥岩。
5-7 2.5-5 1.6-3.2 中等
<5 >5 >3.2 严重
>11 <1 <0.6 变形小
7-11 1-2.5 0.6-1.6 轻微 477 18.08 13.11 12.64 1.43 1.04
5-7 2.5-5 1.6-3.2 中等
<5 >5 >3.2 严重
单元层代号 <1-3> <1-3>
二、软弱岩组稳定性
1. 软弱岩组工程地质特性
岩石的单轴抗压强度小于 30MPa 的岩层称为软岩，
软弱岩层是指强度低、孔隙度差、胶结程度大、受结构面
切割及风化影响显著。在隧道围岩压力的作用下产生显著
变形的工程岩体。软岩隧道围岩强度低，结构松软，易吸
水膨胀，因而围岩隧道变形大。隧道围岩含有大量的软弱
岩组如表 1。
2. 软弱岩组围岩变形分析
关于围岩是否会发生大变形以及变形量有多大，在有
支护压力、原地应力作用下隧道围岩的相对变形和掌子面
变形预测公式，计算公式如下 : εt（%）=0.15（1-pi/po）(σcm/Po)-(3Pi/Po+1)/(3.8Pi/Po+0.54)
隧道中脆性岩石稳定性分析及处理办法
隧道中脆性岩石稳定性分析及处理办法在现代社会中，大量的城市化建设和交通工程需要通过隧道来实现。
由于地质环境的差异，有些隧道建设过程中会遇到一些特殊的问题，如脆性岩石的稳定性。
脆性岩石是指在受到应力后，它会引起裂缝和碎裂的一类岩石，它往往会给隧道的建设带来很大的困难，同时也会威胁隧道的安全。
因此，对于隧道中脆性岩石的稳定性问题迫在眉睫。
本文将从隧道中脆性岩石的特点、形成机理、稳定性分析及处理办法等方面展开探讨。
一、脆性岩石的特点和形成机理脆性岩石是在甚低温度的条件下形成的一种岩石。
它生长非常缓慢，有着非常脆弱的性质，容易出现裂缝和碎裂的现象。
这种岩石通常都分布在大陆边缘和板块交界上，发生地震等地质灾害时，往往是最容易受到破坏的对象。
脆性岩石的形成机制与温度、压力、湿度有关，离子水化反应的速度是这种矿物在大陆边缘形成的重要因素。
在这种过程中，水化离子在形成负离子时会带上水分，类似于“吃水”。
而脆性岩石的化学成分又包含了许多可溶性离子，这些离子在溶解时会释放大量的热量，因此使得脆性岩石在生成的时候受到巨大的压力，这也意味着脆性岩石很容易在受到外力作用时造成裂缝和碎裂。
二、脆性岩石的稳定性分析隧道建设中，造成隧道脆性岩石破坏的主要因素往往是隧道挖掘的施工质量和施工过程中的应力集中。
这种破坏往往发生在隧道的上部和边缘位置，长时间存在的裂缝和微裂缝也会扩大并演变为大的裂隙痕迹，进而导致隧道结构的不稳定和变形等问题。
在进行隧道稳定性分析时，需要考虑以下几个方面：1. 几何特点隧道的几何特性是进行稳定性分析时的基础和前提。
可以通过探岩、人工开挖等方法获取隧道岩石的物理特性参数，再借助工程力学等方法计算出隧道固结围压、岩体之间的剪切力和摩擦力等数据。
据此，可以初步评估隧道的稳定性问题。
2. 材料特性材料特性的分析不仅是隧道稳定性评估的重要依据，也是评估工程实施方案的关键因素。
材料特性的分析涉及到隧道建设中所使用的各种材料，比如钢筋、混凝土等等。
高地应力隧道开挖过程中围岩稳定性分析
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０． ６ Ｎｏ． ６ １３ ２
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文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ２ －２ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ）６０ ８ —２
密度 ｋ／ ｇ ｍ３
２３０ ０
Ｆ ＡＣ程序建立在拉格 朗 日算法 基础上 ， Ｌ 特别适 合模 拟大 变
形和扭 曲。Ｆ Ａ Ｌ Ｃ采用显式算 法来获 得模型 全部运 动方程 （ 包括 内变量 ） 的时间步长解 ， 从而可 以追 踪材料 的渐进 破坏 和垮 落 ， 这 对研究工程地质 问题非常重要 。
３ ３ 岩体 本 构模 型及材 料参 数 ．
岩石力学室 内试 验结 果和 现场调 研都 表 明研究 隧道地 段灰
２ Ｆ Ｃ Ｄ简介 ． ３ Ｉ Ａ
拉格 朗 日分 析 ） 由 Ｃ ｎ ａ 和 美 国 Ｉ Ａ Ａ 公 司 开 发 出 的 有 限 是 ｕ ｄｌ ｌ Ｔ ￣２
岩夹页岩性 质十分 明显 ， 围岩级别 分类处于 Ⅲ级 围岩 。计算采 按 用摩 尔一库仑 准则［】 ５， 根据 现场 调查 以及 岩石力 学测试 结果 ， 得
形 式 为 ： 衬 ２ ｒ 初 ３ｕ ｎ厚 Ｃ ５混 凝 土 ， 杆 长 度 为 ３ ５ｍ ， 距 ２ 锚 ． 间 １５ｍ ×１５ｍ。二 衬 ５ ｒ Ｃ ５混 凝 土 。 ． ． ５ｃ ｎ厚 ３
ａ水平位移云 图 ）
计算坐标 ： 轴与隧道水平轴平行 ， ｘ ｙ轴与大地 坐标重 合 ， ｚ 轴与隧道纵轴线重合 ， 坐标 原点 为隧道 底板 与洞室 纵轴线 交 点。
初期支护 锚杆
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
本文将从隧道围岩的分类和稳定性分析两个方面进行探讨。
一、隧道围岩的分类隧道围岩的分类是根据岩性和岩层结构特征来进行的。
根据岩性，可以将隧道围岩分为硬岩和软岩两类。
硬岩主要由花岗岩、片麻岩等坚硬的岩石组成，具有较高的抗压强度和稳定性。
而软岩则包括砂岩、泥岩等相对较软的岩石，其抗压强度较低，容易发生变形和破坏。
根据岩层结构特征，可以将隧道围岩分为均质岩层和非均质岩层两类。
均质岩层具有一致的岩性和结构特征，较为稳定，施工和维护较为简单。
非均质岩层则包括夹层岩、节理岩等，其内部结构不均一，容易发生变形和滑动，对隧道的稳定性造成威胁。
二、隧道围岩的稳定性分析隧道围岩的稳定性分析是为了评估隧道在其施工和使用过程中对岩层的稳定性造成的影响，并根据分析结果采取相应的措施进行加固和维护。
稳定性分析通常包括岩体力学参数的确定、岩体结构分析以及岩体稳定性评估等步骤。
首先，需要确定岩体力学参数，包括岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。
这些参数可以通过实验室试验和现场观测等方法进行确定。
岩体力学参数的准确性对于稳定性分析结果的准确性至关重要。
其次，进行岩体结构分析。
通过对隧道围岩的构造特征进行分析，包括夹层的厚度和分布、节理的数量和角度等，来评估岩层的稳定性。
夹层和节理的存在都可能导致隧道围岩的滑动和变形，因此在设计和施工过程中需要采取相应的措施进行防护和加固。
最后，进行岩体稳定性评估。
根据岩体力学参数和岩体结构分析的结果，可以使用数值模拟和解析方法来评估隧道围岩的稳定性。
通过分析隧道围岩受力分布和应力集中情况，可以评估岩体的稳定性并确定采取的加固措施。
总之，隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
通过对隧道围岩的分类和稳定性进行分析，可以评估其对隧道稳定性的影响并采取相应的措施进行加固和维护。
隧道开挖围岩稳定性分析
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１ 概 述
近年来 ， 在隧道稳定性 的研究 中， 随着 岩土力学 ， 计算机信息技 术， 仪器设备 ， 施工方法的迅速发展 ， 一些专家学者对隧道 围岩稳定 性， 隧道结构与岩土的相互作用力等进行 了一系列 的研究 ， 但是 ， 对 于隧道稳定性 的研究往往是取决于工程经验的积累 ， 还停 留在初步 定性检测 阶段 ， 缺乏定量 分析 ， 还不 能彻底解 决工程 中存在 的实 ｝ 羁 宣 问题 。因此 ， 如何通过地质工程 原理 并考 虑各类影 响因素 的共 同作 Ｏ 一 ‘ ０ 用， 寻求一 种可靠的 、 实用性 强的 、 适合 工程推广的地质模型 ， 提 出 图 ２ 释 放 荷 载 的 影 响值 确定隧道围岩稳定性 的可操作方法 ，是 未来 该领域研 究的发展趋 随 时 间 的 变 化 曲 线 势。 我们从具体 的方面看 ， 隧道地下洞 室开挖后 ， 第一步要进行初期 图 １计算模型示意图 支护 ， 这主要通过喷射混凝土 的方法来完成 ， 提高 隧道 围岩 的承 受 能力 ， 第二步要进行永久性支护 。支护和围岩产生相互作用力需 要 如图 ２所示 。根 据上述参数 和公 “ 式 的计算 ， 在这 里 ， 如果把 Ｓ 赋 初 个时 间差［ １ 】 ， 这个 时间差 内相互作用力强度 的大 小取决于 隧道 围 ， 有 。 岩的蠕变特性 ， 设计 圆形隧道 的永久性支护就要依据于相互作用强 值 为 １ Ｆ （ ｓ ） ＝ ０ ． １ ９ ４ ８ ３ ６ ｅ （ ４ ） 度的围岩蠕变特性 。
隧道施工中的围岩稳定性分析与处理
隧道施工中的围岩稳定性分析与处理隧道施工是一项复杂而又具有挑战性的工程，而隧道围岩的稳定性是确保隧道施工顺利进行的关键。
本文将从围岩的性质和特点、围岩稳定性分析方法以及围岩处理方法等方面探讨隧道施工中的围岩稳定性问题。
围岩的性质和特点对于隧道施工的稳定性至关重要。
围岩由各种类型的岩层组成，例如花岗岩、辉石岩等。
这些岩层具有不同的物理和力学性质，如硬度、强度、稳定性等。
此外，围岩的结构也非常复杂，其中可能存在节理、褶皱、断层等地质构造。
这些特点决定了围岩在隧道施工中的行为和稳定性。
在隧道施工前，我们需要进行围岩稳定性分析，以了解围岩的性质和行为，为施工提供科学的依据。
其中一种常用的方法是岩体分类。
通过对围岩性质进行调查和实验，我们可以将围岩划分成不同的等级，例如稳定等级、控制等级等。
这可以帮助我们确定需要采取的措施以及施工中可能面临的风险。
另一种常用的方法是地质雷达探测。
地质雷达可以通过发送无线电波，并测量其反射信号来探测围岩内的隐蔽结构和裂缝。
这可以帮助我们了解围岩的内部情况，以及可能的不稳定因素，如地下水位、断层、岩石裂缝等。
通过这些信息，我们可以更好地预测围岩可能面临的挑战和风险。
一旦了解了围岩的特点和施工中可能遇到的问题，我们可以采取相应的围岩处理方法来保证施工的安全和稳定。
例如，在围岩较为稳定的情况下，我们可以选择使用钻孔爆破的方法，通过控制爆破的强度和方向来破坏围岩，提供施工的空间。
在围岩较不稳定的情况下，我们可以选择使用支护技术，例如喷射混凝土、锚杆以及岩锚等。
这些措施可以增强围岩的稳定性，并防止围岩的坍塌和塌方。
此外，我们还可以采用地下水控制技术来处理围岩稳定性问题。
地下水是围岩稳定性的重要因素之一，过高的地下水位有可能导致围岩变软和溶解。
通过合适的排水和防水措施，我们可以有效地控制地下水位，从而降低围岩的水分含量，提高围岩的稳定性。
总之，隧道施工中的围岩稳定性是一项复杂而又重要的问题。
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隧道开挖围岩稳定性分析
发表时间：2020-04-03T01:52:44.878Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：马智勇[导读] 我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。
隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。
中铁二十局集团有限公司
摘要：我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。
隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。
如果处理不当，可能造成重大事故，造成人员和财产损失。
在开挖过程中，不同的开挖方法对隧道围岩的影响也会不同，导致隧道围岩应力重分布的差异很大。
围岩应力应变随开挖断面的变化而变化。
目前，对围岩稳定性的判断方法主要有理论分析、工程类比和数值分析，其中数值分析法是最适合分析隧道施工的方法。
关键词：隧道开挖；围岩；稳定性
1地形地貌
隧道高程93.05m～640.1m，相对高差547.05m，地层岩性主要为中侏罗统自流井组（J2Z）和沙溪庙组、下侏罗统和上三叠统香溪组（t3-j1x）。
岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，含薄层炭质页岩、炭质泥岩。
2软弱岩群稳定性
2.1软岩地层工程地质特征
单轴抗压强度小于30MPa的岩层称为软岩。
软岩地层具有强度低、孔隙率低、胶结程度高、受构造面切割和风化影响大等特点。
在隧道围岩压力的作用下，工程岩体具有明显的变形。
软岩隧道围岩具有强度低、结构软弱、易吸水膨胀等特点，隧道围岩变形较大。
2.2软岩地层围岩变形分析
对于围岩是否会发生较大变形及变形量，支护压力和地应力作用下隧道围岩相对变形及掌子面变形预测公式如下：式中:εt一一隧道径向相对变形，指径向挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;
εf一一隧道掌子面相对变形，指掌子面挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;
σcm一一岩体单轴抗压强度;
σci一一岩石单轴抗压强度;
Pi一一支护压力;
Po一一隧道中的原岩应力，取3σ1–σ3，即σmax。
3坚硬岩组围岩稳定性分析
根据切向应力准则，将围岩的切向应力(σo)与岩石的抗压强度(σc)之比作为判断有无岩爆及发生岩爆等级划分原则，结果表明:
σo/σc<0.30一一一一一一一一一一一无岩爆
σo/σc介于0.30～50一一一一一一一轻微岩爆
σo/σc介于0.50～0.70一一一一一一中等岩爆
σo/σc>0.70一一一一一一一一一一一强烈岩爆
由于地下洞室的开挖，原地应力状态将受到一定程度的扰动，在洞壁及其一定深度范围形成应力的二次分布和应力集中。
应力集中的结果，使得洞壁附近的切向应力有可能超过其临界值，从而产生岩爆。
为了计算围岩的切向应力(σ0)，首先需要作一定假设，将隧道的横截面抽象为受两向正应力作用的平面应变模型。
两向正应力其中之一为上覆岩石自重作用引起的垂向应力(Sv);其二维水平向正应力(σn)，它是根据实测的原地应力状态(SH、Sh以及SH的方向)利用线弹性理论公式计算得出，其计算公式如下:
式中：σn一一是作用于隧洞横截面方向的水平正应力；
SH、Sh一一分别为原地水平最大、最小主应力时丑0隧洞轴线法方向与水平最大主应力方向的夹角。
利用公式（5）计算隧洞洞壁处的最大切向应力σ0，最后根据己有的岩石抗压强度值(σc)计算出σ0/σc，据此对该处的岩爆危险性做出初步的分析和判断。
针对本组钻孔，进行隧道开挖围岩稳定性分析时，相关计算参数的取值如下:
3.1地应力数值
最大(SH)、最小(Sh)水平主应力值，取组钻孔在测试深度范围内实测水平主应力均值，而垂向应力(Sv)值按照上覆岩层的重度计算，如上所述，本次分析中上覆岩石平均密度取2.65g/cm3。
3.2地应力方向
取钻孔在测试深度范围内实测最大水平主压应力方向的测量结果，最大水平主应力方向平均值取为N470W。
3.3隧道埋深与轴线方位
隧道测量区垂直埋深为470m，隧道轴线方位NWW，取为N71W;隧道横断面形状为直5m圆形条件进行分析。
3.4岩石力学参数
根据钻孔岩芯情况，发现隧道围岩埋深以玄武岩为主，属中硬岩。
地应力测量时，由于钻芯岩石物理力学性能试验处于取样阶段，因此所选岩石的单轴抗压强度分别为3045mpa、4565mpa、65-110mpa、>110mpa。
根据工程地质勘察资料，根据地应力资料和岩石单轴抗压强度计算，找出相应的区间，验证岩爆发生的可能性和严重性。
根据上述参数，采用公式-2和公式-3分析了隧道开挖条件下岩爆的可能性。
由式3可以看出，根据隧道的总体走向，通过计算可以得到隧道埋深σO/σC的范围，从地应力的角度看，隧道围岩的单轴抗压强度在30-45mpa之间，存在应力场背景隧道开挖过程中的岩爆，隧道开挖过程中存在强烈岩爆的可能性：（1）单轴抗压强度强度在45-65mpa之间，开挖过程中岩爆的可能性中等。
（2）当单轴抗压强度在65-110mpa之间时，开挖过程中发生岩爆的可能性很小。
（3）当单轴抗压强度大于110MPa时，开挖过程中发生岩爆的概率很小。
4隧道开挖支护的安全技术措施
3.1隧道开挖的安全技术措施
为保证隧道开挖的安全和秩序，应采取以下技术措施：（1）严格执行交接班制度，交接班人员向接班人员详细说明本班施工及安全情况，并做好记录。
安全管理人员应经常检查换班情况。
（2）隧道施工现场作业人员必须佩戴齐全的安全防护用品，按照技术规范的要求进行施工，杜绝违章作业。
在施工过程中，操作人员之间应保持一定的安全操作距离。
（3）施工前应检查工作面是否安全，支管是否牢固，拱顶是否稳定。
检查中发现结构松动或裂缝时，必须及时采取有力的支护措施。
操作人员在进行渣土桩施工时，必须保证渣土桩的稳定性，避免塌方事故的发生。
（4）在不良地质条件下施工时，应采取弱爆破、强支护、早衬砌等施工措施，避免隧道危险。
遇有险情，应立即停止施工，并向有关部门报告险情，及时疏散危险区域及周边地区的施工人员。
（5）使用气钻前，应检查气钻本体、弹簧、螺栓、钻杆、支架等是否有异常现象，并检查管接头是否漏气，以免气钻作业中发生故障。
如有卡钻问题，用板钳拔出钻杆。
（6）爆破施工中要做好技术交底，树立安全第一的思想。
盲目缩短工期，风险隐患不容忽视。
爆破过程中，应将所有人员疏散至距爆破点不小于400米的安全区域，避免爆破产生飞石和有害气体威胁作业人员的人身安全。
3.2隧道支护安全技术措施
在隧道支护施工中，为避免安全事故的发生，可采取以下技术措施：（1）隧道支护施工前进行施工技术交底。
在施工过程中，应定期检查各部位的支护情况，特别是在不良地质条件地段，必须派专人负责日常支护巡查。
如果在检查过程中发现支架损坏，则必须进行修理。
支架损坏严重时，应先疏散作业人员，然后采取支护加固措施。
（2）洞门与水平导板连接处，必须采取支护措施，保证支护质量满足设计要求。
（3）施工过程中，若发现喷锚段出现锚杆破坏、围岩变形等问题，必须对该段采取加固措施。
如果围岩变形不超过设计允许值，则增加长度大于原锚杆长度1.5倍的新锚杆即可。
超过设计允许值时，采用钢拱架和新锚杆加固。
（4）隧道支护出现位移超过设计允许值、喷层裂缝、地表裂缝等险情时，应及时疏散作业人员，并向主管部门报告险情，采取有效措施消除险情后，方可恢复施工。
结论
综上所述,在隧道工程建设的过程中,受到地质条件的影响,常常会在开挖时遇到软弱围岩,由于此类围岩的结构稳定性较差,若是以常规的方法进行开挖可能会导致围岩变形,并且还有可能引起坍塌,由此会对隧道的施工安全、进度造成影响。
对此应当结合软弱围岩的性质,岩变我变,采取合理可行的开挖支护措施,从而确保隧道施工安全、有序进行。
参考文献
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