隧道开挖的围岩损伤扰动带分析
隧道施工常见问题原因分析及处理措施
隧道施工中常见问题原因分析及处理预防措施问题一：二衬拱顶、拱腰个别地方存在空洞和不密实㈠原因分析：1、Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆效果差，造成隧道开挖轮廓凹凸不平，有棱角⑴光爆设计不合理（孔网参数、装药结构、起爆网络等）。
⑵火工品的性能不稳定（炸药的爆速、非电毫秒雷管延期时间的精确性、火工品的可靠性）。
⑶钻爆时施工班组存在偷工行为，未按要求炮眼间距、数量布置炮眼。
⑷在开挖断面的下部位置，由于作业空间的限制和操作人员的操作水平的问题。
在钻眼时，未能较好的控制钻杆的角度和周边眼的间距。
⑸在周边眼施工放样时，放样精度不满足要求。
2、人为原因：⑴Ⅱ、Ⅲ级围岩初期支护砼厚度不足，喷射砼时未把凹凸面喷平，平整未达到规范要求。
⑵防水板铺设时未预留好足够的松铺系数，导致砼浇筑完毕后防水板未与初支面密贴。
⑶在砼浇筑到拱顶位置时，未及时的调整砼的坍落度，导致拱顶未被砼充填密实。
⑷在砼浇筑到拱顶位置时出现堵管现象，现场人员在未仔细分析原因的情况下就主观地认为已经管满，停止砼泵送造成二衬厚度不足，出现脱空现象。
⑸在浇筑二衬砼时，施工作业班组主观上存在偷工减料行为，表现为衬砌厚度不足，注浆不满、不实等现象；现场管理人员在砼最后补方时，向拌合站提供的补方数量不准确，造成拌合站停止砼搅拌，实际二衬砼在未注满的情况下停止，造成二衬脱空。
⑹在二衬砼未初凝前急于拆管，造成未自稳的砼掉在自重的作用下下落形成漏斗，造成二衬脱空。
3、技术原因：⑴砼的收缩徐变，导致空隙。
⑵砼施工配合比水灰比偏大、坍落度大、砼振捣不密实，砼自重下沉。
⑶用输送泵输送砼时，拱顶的砼在输送过程中把部分空气密闲在狭小空间内无法排出，造成空隙。
㈡处理措施1、加强Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆控制，提高光爆效果和基岩面平整度。
⑴针对不同围岩、不同的开挖断面、有无仰拱三种情况重新进行光爆设计，其设计参数见（表1～表5及附图）：⑵提高轮廓线放样精度，周边轮廓线的放样允许误差控制为±2cm。
隧道施工中的围岩变形损伤分析
隧道施工中的围岩变形损伤分析隧道是现代交通建设中不可或缺的部分，它为人们提供了便捷的出行方式。
然而，在隧道建设的过程中，围岩变形损伤问题一直是工程师们面临的难题之一。
本文将对隧道施工中的围岩变形损伤进行详细分析，探讨其原因和解决方法。
首先，我们来分析围岩变形损伤的主要原因。
隧道施工中，岩层的变形主要受到地质条件、执行施工方法和施工工序等因素的影响。
例如，地质条件的复杂性会增加围岩变形的风险。
岩石的力学性质和断裂特征对围岩强度和稳定性有重要影响。
此外，施工方法和工序的选择也会对围岩的变形产生直接影响。
若在施工过程中没有采取适当的支护措施，围岩的变形就会变得更加明显，严重时甚至会引发地质灾害。
其次，我们应该对围岩变形损伤进行细致的分析。
围岩变形损伤通常表现为岩层的开裂、塌方、滑坡等现象。
这些损伤对隧道的安全性和持久性都会带来影响。
岩层的开裂会使岩体的强度减弱，增加不稳定性的风险。
而岩层的塌方和滑坡更为严重，不仅会导致隧道的封堵和工程停工，还可能造成人员伤亡和财产损失。
针对围岩变形损伤问题，工程师们提出了一系列解决方法。
首先，要在施工前进行详尽的岩体勘探和地质调查，了解地质条件和岩石的力学性质和断裂特征。
这有助于制定合理的施工方案和支护设计。
其次，在施工过程中，应采用科学合理的支护措施。
常见的支护方式包括钢支撑、喷射砼、锚杆支护等。
这些支护措施可以有效地增加岩体的强度，减少围岩的变形损伤。
另外，应注重施工工序的合理安排，避免过度负荷和集中挖掘的情况发生。
合理的施工工序可以减少围岩的应力集中，降低变形损伤的风险。
此外，对于已经出现围岩变形损伤的情况，需要及时采取补救措施。
一种常见的方法是采用补强技术，如地下注浆、喷射砼补强等。
这些技术可以增加围岩的强度和稳定性，减少进一步变形损伤的发生。
此外，还可以考虑采取加固措施，如加装支架、搭建钢结构等，以增强围岩的整体稳定性。
综上所述，隧道施工中的围岩变形损伤是一个复杂的问题，受到地质条件、施工方法和施工工序等多重因素的影响。
开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律研究的开题报告
开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律研究的开题报告一、研究背景和意义隧道工程在现代交通和基础设施建设中占有重要地位，但在隧道建设过程中也存在一系列技术难题。
其中之一就是隧道围岩损伤和渐进破坏问题。
随着隧道深度增加和围岩复杂化，围岩的结构和力学特性变得更加复杂，致使围岩的损伤和破坏更加不稳定和难以控制。
因此，研究开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本研究将针对开挖应力状态下的隧道围岩损伤演化和渐进破坏进行详细的研究。
具体来说，研究内容包括:1. 隧道围岩的结构和物理力学特性分析，包括围岩的岩性、裂隙结构和物理力学参数等。
2. 建立开挖应力状态下隧道围岩的数学模型及力学模型，并模拟围岩在开挖过程中的力学响应。
3. 通过深入的现场观测和数据分析，研究开挖应力状态下隧道围岩的变形、损伤和渐进破坏规律。
4. 结合上述结果，提出有效的围岩支护措施，降低隧道围岩的损伤和渐进破坏程度。
本研究主要采用数值分析方法和现场实测方法相结合的研究方法。
其中，数值分析方法包括有限元方法和分子动力学方法等；现场实测方法主要包括位移观测、应力监测、岩体声波监测和岩体压力监测等。
三、研究预期结果本研究旨在深入探讨开挖应力状态下隧道围岩损伤演化及渐进破坏规律，主要预期结果包括：1. 揭示隧道围岩损伤演化及渐进破坏的规律。
2. 提出有效的围岩支护方案，减少隧道围岩损伤和渐进破坏的程度。
3. 通过本研究，为隧道工程的设计和建设提供科学的理论和技术支持。
四、研究的创新点本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1. 采用数值分析方法和现场实测相结合的研究方法，对开挖应力状态下的隧道围岩损伤演化及渐进破坏进行深入研究。
2. 本研究从岩体结构、物理力学特性和力学响应等方面进行分析，全面考虑隧道围岩的复杂性和多种不确定因素，提高了研究的准确性。
3. 通过实验室模拟、现场观测和数值模拟等手段，建立了较为完整和可信的围岩损伤演化及渐进破坏模型，为隧道工程设计和施工提供了有力支持。
巷道围岩松动圈理论
围岩松动圈的理论一、隧道围岩的松动圈的形成及物理状态假设在地表下H深处有一个小岩石单元(图1)，在空间开挖前，这一单元处于三向应力完好稳定状态。
当在其左侧开挖一空间后，水图1 隧道围岩的物理状态平应力H1解除，单元变成二向受力。
这时这个单元的应力产生两个方面变化：一是由于三向应力变成二向应力状态，单元强度发生下降；二是由于应力的转移，所开挖的空间周边附近应力集中，使单元上受力增加。
如果单元所受应力超过其强度，单元1将发生破坏，使其承载能力变低，发生应力向深部转移。
这样相邻单元2开始面临单元1相似的情况，有一点不同的是单元2的水平应力H2，由于单元1的存在将不为零，但数值很小，所以单元2的强度略高。
如果这时单元2上作用的应力仍大于其强度，则单元2又将发生破坏，使应力再次问深部转移。
单元破坏应力转移，其应力集中程度有所减弱，而径向应力有所增加，最后到单元n时，其单元上所受应力小于其三向应力极限强度，则单元只产生弹塑性变形而不发生破坏。
这样的变化结果，使得在单元1至单元(n-1)之间的岩石处于破坏状态，而从单元n开始向外，岩石处于弹塑性变形的原岩完好状态。
这样的情况同样发生于所开挖空间的各个方向，所以，在这个空间的周围形成了一个破裂区。
围绕开挖空间的这一破坏区域一般为环状；对于塑性岩石，在破裂区外应力接近岩石的强度，但小于岩石强度，围岩处于塑性状态；再往外应力低于岩石的塑性屈服应力，围岩处于弹性状态，形成了一般所说的围岩中的四个区(图2)。
对于煤矿煤系的岩石，多数的全应力——应变曲线塑性段并不明显．即没有明显的塑性区。
从外向隧道内，对应于岩石的全应力——应变曲线，可把围岩分成三个区：弹性区、破裂膨胀剧烈区、破裂膨胀稳定区。
图2 隧道围岩的典型物理力学状态处于弹性状态的围岩，由于其仍然具有承载能力，所以可以保持自稳。
而处于破裂状态的围岩，由于发生了碎胀破裂，其表面将丧失自承能力，如不进行支护将会产生失稳，所以，破裂区是支护的直接对象，是解决支护问题的关键所在。
隧道开挖后的位移动态与隧道变形控制措施
4. 隧道开挖后的位移动态与隧道变形控制措施4.1 隧道开挖后的位移动态隧道开挖后可能引起的位移或变形主要包括：拱顶下沉、隧道两侧拱腰向隧道方向的水平位移、地表沉降与开裂、支护开裂、土体塌落和钢拱架变形等等。
隧道开挖引起围岩的变形破坏通常是从洞室周边开始的，而后逐步向围岩内部发展。
围岩变形破坏的形式和特点，除与岩体内的初始应力状态、开挖断面形态以及开挖工法有关外，主要取决于围岩的岩性与结构。
坚硬块状围岩的变形破坏形式主要有岩爆、脆性开裂及块体滑移；层状岩体的变形破坏形式主要有沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓等；碎裂岩体的变形破坏形式常表现为崩塌和滑动；松软岩体与土质隧道的变形破坏形式以拱形冒落为主。
隧道开挖引起的地层位移动态主要可以分为以下几个阶段：1）隧道开挖阶段隧道开挖破坏了地层的原始应力平衡状态，隧道周边的地层应力将会由水平方向与竖直方向的主应力，转化为隧道径向与法向的主应力，大小主应力方向将会发生变化，同时还将伴随着地层剪切应力的出现。
隧道开挖后，周边地层将会临时处于无支护的临空状态，隧道周边地层将出现向隧道方向位移的趋势（拱顶下沉与周边收敛变形），如果在隧道开挖断面范围内存在地质破碎带或地层断面，甚至可能引起地层的坍塌。
但由于此阶段时间相对较短，相应的地层位移可能并不明显，尤其是在地层条件较好的情况下。
2）施加初期支护阶段隧道开挖后，应在尽可能短的时间内施加初期支护，并尽早施作仰拱，将初期支护封闭成环，达到“强支护”的目的。
目前的暗挖隧道都采用新奥法施工理念，新奥法的核心思想就是要充分利用围岩的自承能力，围岩压力主要由钢拱架、钢筋网与喷射混凝土组成的初期支护承担，围岩压力与初期支护反力之间的相互作用将会使它们达到变形协调、共同受力的目的，并最终趋于稳定。
①对于浅埋隧道，一般认为隧道上方地层无法形成自然塌落拱，同时拱腰侧土压力相对较小，隧道开挖并施加初期支护后的地层位移主要集中在拱肩与拱顶部位，地层位移将从隧道上方开始，逐步向地表延伸。
软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术分析
软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术分析发表时间：2020-07-10T02:40:21.118Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年7期作者：聂景亮[导读] 围岩分类是为了更好的选择施工方法，是进行科学管理及正确评价经济效益，确定结构上的松散荷载。
而我们的软弱围岩是其中的一类，我们在细致的分析中把四级以下的岩石层次划分为我们的软弱性质的围岩。
山东省路桥集团有限公司山东济南 250021摘要：随着我国基础设施建设的深入发展，对交通建设领域的投入也逐步增加。
作为交通建设的隧道工程，由于其特殊的地质环境，在通过断层破碎带时，经常会出现岩体结构面滑动、坍塌、突沙和涌水等现象。
隧道软弱围岩变形施工控制是隧道施工过程中非常重要的一个方面，软弱围岩容易发生变形，并引起相关的地质灾害，不利于隧道施工；基于此，有必要针对隧道软弱围岩变形进行科学控制，为后续施工的顺利进行打下基础。
该文结合具体案例分析隧道软弱围岩变形施工过程中的控制技术，为相关方面提供参考。
关键词：软弱围岩；断层破碎带；隧道工程；施工技术分析1 软弱围岩的区分岩石层次的具体划分是根据岩体完整化方面和岩石强度等指标进行的，将无限的岩体序列划分为具有不同稳定程度的有限个类别，也就是说可以把稳定性一样的一些围岩划归为同一种类型，这样就可以把全部的围岩划分为许许多多的类别。
对围岩细致化分类的原因就是在此基础上，又可以根据对应的围岩种类以及相应的稳定程度，划分出相对合适的施工方法以及配套的支护结构设计。
围岩分类是为了更好的选择施工方法，是进行科学管理及正确评价经济效益，确定结构上的松散荷载。
而我们的软弱围岩是其中的一类，我们在细致的分析中把四级以下的岩石层次划分为我们的软弱性质的围岩。
2 软弱围岩其基本的性质组成有以下的几大类型（1）软弱围岩的相对性力学指标体系较为松散。
（2）软弱围岩的基本荷载的承受能力比较小。
（3）软弱围岩的核心内核物质的基础压缩性能完好。
软土浅埋暗挖隧道开挖面扰动特性及稳定性分析
Ａ ｓ ａｔＴ ｅｃａ ｃ ｒａ ｏ ｆ ｘａａ ｏ ｉｕｂｄｚｎ （ Ｄ ） ａ ｎｌ ｅ ， ｄｍ ｔｏｏ ｇ ａ ｐｏｏｅ ｅ ｂｔ ｃ：ｈ ｈｒ ｔ ｉ ｔｎｏ ｃｖｔ ｎｄｓ ｒｅ ｅ Ｅ Ｚ ｗ ｓ ａ ｓｄ ａ ｅ ｄｌ ｙｗ ｓ ｒ ｓｄｔ ｄ— ｒ ａ ｅｚ ｉ ｅ ｉ ｔ ｏ ａ ｙ ｎ ｈ ｏ ｐ ｏ
（ 东工 业大 学（ 广 大学城 ）建设 学院 ， 东 广 州 ５００ ） 广 １０６
摘 要： 分析 了浅埋 暗挖地铁软 土隧道 开４ ＃ 围岩扰动 带应力 、 ｔ － 变形特 性、 征 方法。利用特征 曲线 法分析 了地 层预加 固 表
机理 。以国内常 用的管棚预加 固技 术为例 ， 出了利 用混合物理论 中体积 分数概 念来分析 加 固效果 的方法 ， 提 并给 出了应 用 实例。 实例计算分析结果表明 ： 用管棚预加 固技术加 固隧道拱部 可降低地表 沉降， 对降低开挖面挤 出效应效果有限。 采 但 关键词 ： 开挖 面稳定性 ； 开挖 扰动带 ； 管棚加 固法 ； 有限元 分析
随着我 国经 济 的发展 ， 大量 软 土大 变形 暗 挖隧 道工程特别是 城市地铁建设 中的浅埋 暗挖地铁 隧道 相继开工或 即将 建设 。浅埋 暗挖地铁 隧道施工 中由 于隧道开挖后 围岩 自稳能力差 易发生 围岩大变形 从 而引起 开挖 面失稳 和较 大 的地表 沉 降 ， 因而在 这些 困难地层 中的 隧道设 计 与施 工 ， 作 面的稳 定 性 问 工 题和控制地 层 变形 成为 首先 要 解决 的课 题 。其 中， 深刻理解 隧道开挖 面的变形机理是采 取合理 有效地 层加 固技术 的基 础 。 目前 ， 内采 用较 多 的措施 有 国 超前小导管注 浆 ， 管棚注 浆 、 水平 旋喷 注浆 ＿ 。法 】 。Ｊ 国、 大利 常采 用玻 璃 纤维 锚 杆 注浆加 固技术 ［及 意 ４ Ｊ
裂隙围岩隧道开挖扰动效应分析
ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｄ ｖ ｉ ｓ ｏ ｒ ｙ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ，Ｈｕ ｎ ａ ｎ ４ １ ０ ０ ０ ３，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｒ ｏ ｃ ｋ ｍ ａ ｓ ｓ ｗ ｉ ｌ ｌ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｆ ａ ｌ ｌ ａ ｎ ｄ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｆ ｌ ｏ ｏ ｄ＞
图 １ 青 坪 隧 道 突水 图 Ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ １ Ｇ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ
为： 页 岩强风 化 ， 节 理裂 隙密集 ， 岩体 破碎 ， 松散 ～ 碎 裂结构 ， 层 间结合 差 。隧道深埋 段 围岩为 ： 白云岩 中 风化 ， 节理 裂隙发 育 ， 岩 体破 碎 ， 块 状结构 ， 节理裂 隙 面结合 一 般 。进 口浅 埋 段 处 在 浅埋 松 散 的 堆 积 体
ｌ 工 程 概 况
青 坪 隧道 为 双洞单 向交 通分 离 式 隧道 ， 位 于 张 家界 至花垣高 速公 路第 １ ｌ合 同段 的永顺 县境 内， 隧
道 全长 ６ ０ ０ ｍ， 最小间距 ２ ６ ｍ， 隧 道 围 岩 为 Ｖ ～Ⅳ
级， 围岩 由薄 层状 页岩 、 中 ～厚 层状 白云岩 及断层破 碎带 内构 造 角 砾 岩 等 组 成 。隧 道 进 口浅埋 段 围 岩
Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２． Ｃｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈａ，Ｈｕｎ ａ ｎ ４１ ０ ０ ７ ５， Ｃｈｉ ｎ ａ； ３． Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｐｏ ｗｅ ｒ ｄ ｅ —
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岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.24 No.10 May，2005
隧道开挖的围岩损伤扰动带分析
吉小明 1
，2
(1. 广东工业大学(五山校区) 建设学院，广东 广州 510643；2. 中国矿业大学(北京校区) 岩石力学与分形研究所，北京 100083)
16 1 − µ 2 K =1− ζ 9 K 1 − 2µ
E 16 = 1 − (1 + µ )(5 − 4 µ )ζ E 45
(7) (8) (9)
G 8 = 1 − (10 − 7 µ )ζ G 45
式中：E， G ， µ 分别为固有弹性模量、固有剪切 模量和固有泊松比；E ，G ，µ 分别为有效弹模量、 有效剪切模量和有效泊松比； ζ 为裂隙密度，是一 体积分数的标量，它的定义为
Abstract：The damage of tunnel surrounding rock masses usually results from the redistribution of stress in disturbed rock mass in tunnel excavation process. The excavation-disturbed zone (EDZ) is defined as the rock zone where the rock properties and conditions，such as fracture，stress and hydraulic aperture，have been changed due to the processes induced by excavation. EDZ is considered to be physically less stable and can form a continuous and highly permeable pathway of groundwater flow. The characterization of EDZ will affect tunnel support structure design ， tunnel construction and tunnel surrounding rock mass stability analysis. Seismic survey techniques can be used to examine the nature of EDZ around the tunnel. Based on the concept of EDZ and the primary factors that lead to the change of rock properties，a methodology is proposed to depict mechanical and hydraulic behavior of EDZ. By using the in-situ data，deformability and hydraulic properties are studied by numerical analysis. The results show that the excavation damage depends on the excavation method. In addition， the influence boundary of the excavation-disturbed stress zone is smaller than that of the seepage. Therefore，the seepage boundary condition should be emphasized in establishing the coupled fluid-solid numerical models. The results will make the establishment of coupled fluid-solid model more reasonable. Key words：tunneling engineering；excavation-disturbed zone；excavation method；seepage 引起隧道周边围岩的损伤(如图 1)，其损伤程度取
，10]
ζ =
其中，
9A [2(VP / VS ) [1 − (VS / VS ) 2 ][3(VP / VS ) 2 − 4][5(VP / VS ) 2 − 8] −
4[(VP / VS ) 2 − (V / VS ) 2 ]
B = 32(VP / VS ) 2 [3(VP / VS ) 2 − 4][3(VP / VS ) 2 − 4]
。总的来说，对隧
(1)
道开挖引起的二次应力场变化规律已做了较多的研 究 ，取得了较多共识；而由于水文地质条件的复 杂性，对隧道开挖引起的渗流场变化规律研究则较 少。本文将分别研究隧道开挖引起的围岩力学特 性、渗流特性两方面的变化规律，为进一步研究隧 道开挖的水力耦合特性合理的数值计算模型建立方 法提供基础。
摘要：在给出隧道开挖损伤扰动带的概念、主要影响因素基础上，提出了隧道开挖损伤扰动带的力学、渗流特征 及表征方法。在现场实测基础上，利用数值法研究了隧道开挖后的不同开挖方法的变形、渗流场变化规律。结果 表明：开挖损伤主要决定于隧道开挖方法；隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界。研究结果有助于合 理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型。 关键词：隧道工程；开挖损伤扰动带；开挖方法；渗透 中图分类号：U 456 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)10–1697–06
ζ =
(10)
式中： N 为单位体积中的裂隙数，A 为裂隙面积，
P 为裂隙周边长，< >表示平均值。以声波速度表示
的裂隙密度的函数式
Budiausky 等(1974 ，1976 年)利用自洽方法 (selfconsistent method)和与裂隙有关的应变能理论，探
讨了含有裂隙岩石的有效模量和完整岩石的固有弹 性模量之间的关系，最终引出模量与裂隙密度的关 系。但裂隙密度是一个难以测量和估算的量。大量 的研究结果表明，岩体的波速与裂隙密度、岩体力 学性质有密切的关系。而且在工程实践中，各种弹 性波速测试技术应用相当广泛和成熟[9
[5] [1～4]
2
隧道开挖的扰动应力场、渗流场
隧道开挖将导致地层的地应力场、渗流场重分
布。开挖使原始地应力受到扰动并改变了地应力场 的分布。即开挖后隧道围岩应力 σ s 等于原始地应力
σ 0 加上开挖引起的调整应力 σ b ，即
{σ s } = {σ 0 } + {σ b }
应力变量扰动损伤系数：
σv
为表示应力扰动程度，令 b = σ 0 − σ s ，可引入
bij
α ij =
σ 0ij
(这里不对 i ， j 求和)
(2)
α ij ( i，j = 1，2，3)即为反映原岩应力大小、方
向变化的综合指标。 开挖后，由于围岩应力的调整，围岩必然产生 位移。设开挖面影响范围内的一点 P 在开挖后沿某 一方向 X 的位移为 U(P，X，t)，围岩某点的最终位 移在围岩自承作用或与支护结构共同作用下为 U(P，X， ∞ )，于是对应于某点 P 的位移释放率定 义为
• 1698 •
岩石力学与工程学报
2005 年
显变化的围岩，如应力重分布、裂隙 ( 节理 ) 重分 布及水力隙宽的变化。声波波速、水力传导系数 等岩体特性也将由于围岩损伤扰动而发生改变。由 开挖引起的断裂损伤将在围岩周边形成连通的高 渗透的水力通道。隧道围岩损伤扰动的特征对隧 道的设计与施工、围岩稳定性分析有重要影响 ( 见 图 2)。为了解和预测围岩损伤扰动带的范围、特 征，前人已做了大量的工作
1
引
言
决于多方面的因素，如开挖方法、岩体力学特性、 初始地应力场、裂隙分布等。围岩损伤扰动带是 指隧道开挖后，岩体力学特性及水力特性等发生明
在隧道开挖过程中由于围岩应力重分布通常会
收稿日期：2003–12–24；修回日期：2004–02–16
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412707)；广东省岩土工程重点学科资助课题 作者简介：吉小明(1965–)，男，博士，1989 年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任副教授，主要从事隧道与地下工程方面的教学与研究工作。 E-mail：xmji2001@。
。因而建
在弹性介质中，声波波速与模量之间的关系式 为
β ij =
(5)
β ij 即为反映原始地层水力梯度大小、 方向变化
裂隙分布及隙宽改变
的综合指标。
化学地质特性改变
岩体力学特性改变
水文地质特性改变
3 损伤扰动带的力学损伤测量及表征
目前，在山岭中隧道的开挖方式主要有钻爆法
隧道围岩稳定性分析
和掘进机法。这两种开挖方法对隧道围岩的损伤很 不同。在采用钻爆法施工时，提高爆破质量及有效 地保护隧道围岩稳定性是一个十分重要的问题。国 内外有关研究表明，岩石爆破损伤模型是新近发展
STUDY ON MECHANICAL AND HYDRAULIC BEHAVIOR OF TUNNEL SURROUNDING ROCK MASSES IN EXCAVATION-DISTURBED ZONE
JI Xiao-ming1
，2
(1. Faculty of Construction，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510643；China； 2. Institute of Rock Mechanics and Fractals，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China)