隧道及地下工程的基本问题及其研究进展
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施铁路隧道工程是一项复杂而重要的工程，它不仅关乎铁路运输的安全和效率，还涉及到地质、土壤和工程建设等多个方面的技术问题。
在铁路隧道工程施工中，往往会遇到各种技术问题，影响工程进展和质量。
本文将从隧道工程施工存在的技术问题及解决措施两个方面进行深入探讨，旨在为相关领域的从业者提供参考和借鉴。
一、铁路隧道工程施工存在的技术问题1. 地质条件复杂地质条件是影响隧道工程施工的重要因素之一。
在实际施工中，隧道所经过的地质条件可能会出现变化，如岩层不稳定、强破碎带、地表沉降等问题，给施工带来一定的风险和挑战。
2. 施工设备适应性隧道工程施工需要大量的专用设备和机械，包括钻机、掘进机、爆破设备等。
有些地段由于地质条件原因，可能会对施工设备的稳定性和适应性提出更高的要求，使得施工过程变得复杂和困难。
3. 安全隐患隧道工程施工中常常涉及到爆破作业、高空作业、大型设备作业等高风险工序，工人的安全保障成为一项重要的问题。
而且在一些工程重大隧道工程中需要进行高风险和复杂的爆破作业，在没有得到有效的控制和防护措施的情况下可能引发事故。
4. 施工质量控制隧道工程施工质量的控制需要对原材料质量、工艺水平、施工规范等多方面加以监督和检测，一旦控制不到位，可能导致工程质量不达标、安全隐患等问题。
5. 环境保护隧道工程施工对周边的环境会造成一定程度的影响，如噪音、震动、振动等，如果没有有效的环境保护措施可能会影响周边居民的生活和工作，甚至引发环境污染等问题。
二、铁路隧道工程施工存在的技术问题的解决措施1. 地质条件复杂针对地质条件复杂的问题，可以实施前期调查与勘察工作，进行地质勘探，充分了解地层情况和地质特点，制定相应的施工方案，进行合理的风险评估和预测，为施工提供科学依据。
2. 施工设备适应性提高隧道机械设备的适应性和稳定性，采用先进技术和设备，结合施工现场的实际条件进行技术改造和升级，提高设备的适应性和稳定性，确保施工设备能够正常运行并保证施工质量。
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展 赖瑶
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展赖瑶摘要：随着我国的经济水平的不断提升，对于各地区的工程建设也在逐渐发展中，隧道及地下工程作为发展铁路的基本条件，也成为了现如今需要快速发展的项目。
本文探究和分析了隧道及地下工程的基本问题，并对隧道和地下工程的技术进行了改进和创新。
关键词：隧道及地下工程；基本问题；研究进展中国土木工程学会理事长郭允冲在“2016中国隧道与地下工程大会暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十九届年会”开幕式上总结了我国隧道及地下工程领域近年来取得的成绩，他指出：在隧道建设技术上，高速铁路隧道技术体系已基本形成；艰险山区复杂地质条件长大隧道建造技术不断取得进步；大断面软弱围岩隧道建造技术取得了很大进展；城市大跨浅埋隧道、越江跨河水下隧道的建造技术都已取得突破；隧道掘进机研发与制造取得了很多进步，这些都标志着我国隧道建设技术达到了一个新的发展水平。
城市地下空间的开发利用近年来也呈现出快速发展的势头，城市地下铁道、地下管廊、地下商业、地下公路交通、地下停车场、地下交通纽以及城市地下防灾工程等建设工程越来越多；城市地下空间的开发利用已经由原来的“单点建设、单一功能、单独运转”逐步向“多功能集成、规模化建设”转变。
1隧道和地下工程的基本问题1.1隧道围岩稳定性隧道的围岩稳定性指的是在一定的条件下围岩可以自行稳定的时间，这个稳定的时间会受到围岩自身结构的影响。
在隧道的施工过程中，围岩会出现不同程度的变形情况，从缓慢变形过度到急剧变形，接着会进入到变换的减缓期，最后围岩的变形会变得稳定下来。
根据多年以来的经验以及对围岩稳定性的研究发现，一些外围的较为松动的的千层围岩需要在建设过程中及时的维护和支撑，以保证围岩的稳定性，而对于内部较为稳定的深层围岩可以采取稍微固定的措施保证围岩的稳定性。
同时在隧道的建造过程中，还发现了围岩具有的新特性，例如隧道围岩很容易失去自身的稳定性，同时还具有阶段性和突发性，所以对于隧道围岩稳定性的研究是一个比较重要的问题。
论我国隧道和地下工程技术的研究和发展
论我国隧道和地下工程技术的研究和发展郭陕云 我国正处于社会经济大发展的重要时期,国民经济结构中基础设施建设一直占有举足轻重的地位。
近些年来,在工程建设的众多技术领域中隧道和地下工程技术十分突出,它有着越来越多的广泛运用和夺目诱人的商业前景。
隧道和地下工程技术以开发利用地壳潜在资源为目的,进而能够更好地实现环保、安全、便利、节能和经济的工程要求。
我国广大工程技术人员在这方面已经做出了大量的努力和杰出的贡献,并取得了举世瞩目的成就。
在新的世纪,我们更需要进一步加强对隧道和地下工程技术的运用研究,促进其更加快速的发展,同时对我国扩大内需拉动经济增长,早日实现小康社会、加强国防安全有着十分重要的作用。
1 发展状况和主要问题据来自于各方面的统计资料表明,至2003年年底,我国大陆上已建成的铁路隧道有七千四百余座,总延长4200km;公路隧道一千九百七十余座,总长度近1000km;已建成运营的城市地铁总长近200km;此外,还建成大批地下厂房、地下设施和L P G等洞库工程。
从最近几年的建设规模和速度来看,铁路隧道和公路隧道分别约以每年300km和150km的建设速度在增长。
正在规划、设计和建设中的南水北调、西气东输和水电工程、L P G工程,也为隧道和地下工程事业的发展带来了新的、更大的机遇。
总之,从隧道和地下工程的数量、规模和建设速度来看,我国堪称世界之最。
这是值得我国广大的隧道和地下工作者引以为荣和自豪的。
就隧道工程的修建技术水平而言,我国经历了上个世纪五十年代及以前的钢钎、铁锤和人力斗车为代表的人工操作的时代;六、七十年代以手持风钻、风动装岩机和电瓶机车、斗式矿车为代表的小型机具施工阶段;八十年代以进口液压凿岩台车、履带或轮式装载机、轨行式扒装机和大型运输汽车、组合列车为代表的大型机械化作业时期;九十年代以西安至安康铁路秦岭隧道使用大型全断面隧道掘进机(TBM)为代表的现代化施工水平出现。
在克服不良工程地质修建长大隧道的能力上,我国所取得的成就也是非常突出的。
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展.pptx
第6页/共24页
隧道围岩力学特性及其载荷效应
图3 隧道围岩破坏区的发展
第7页/共24页
隧道围岩力学特性及其载荷效应 2.2隧道围岩的复合结构特性
考虑松动区边界内外围岩稳定性的 差异性，可将隧道周边一定范围内丧 失整体稳定性而无法实现长期自稳的 松动区定义为浅层围岩，如图4 所示. 这部分围岩需要及时支护；在此范围 以外, 整体稳定性较好而且能够承担地 层载荷的围岩则为深层围岩.若对深层 围岩采取及时有效的支护和干预则可 保持其稳定性. 显然，隧道围岩通常是 由浅层围岩和深层围岩复合而成.
C. 二次衬砌支护——多数条件下仅作为安全储备，通常 受载并不大，本质上对其刚度要求并不高。
第18页/共24页
05
隧道及地下工程安 全性分析
第19页/共24页
隧道及地下工程安全性分析 5.1 隧道及地下工程安全事故类型
围岩失稳类塌方事故
由于隧道围岩的超前失稳、破坏或 过度变形造成坍塌和冒顶，进而引 起掌子面的塌方事故。
动态协调承载
在对隧道围岩的支护活动中， 调动和协助围岩承担的界限并 不十分明显，通常在时间上是 先调动后协助，在空间上则是 调动深层承载、协助浅层围岩 承载，而在实际作用过程中是 相互依赖和相互包含的，动态 协调是其相互作用的基本特征， 这也是支护与围岩关系复杂化 和作用结果具有不确定性的重 要原因.
第14页/共24页
2.阶段特性. 支护-- 围岩体系 不同阶段的主导因素不尽相 同，导致重点问题和相应的 核心变量始终处于动态转移 和相互转化之中.
围岩变形、破坏与支护结构体 系的作用表现出明显的非线性 特点，两者变化发展的原则是 保持整体变形协调. 一方参数 的变化对另一方具有依赖性， 不同支护形式之间相互叠加等. 支护与围岩作用体系中任何构 件的失效都有可能导致整个体 系的失稳，须综合考虑.
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展发布时间：2021-09-14T08:00:12.786Z 来源：《工程建设标准化》2021年12期作者：彭梓涧[导读] 自改革开放以来，我国隧道及地下工程的发展和进步取得了史无前例的伟大成就，无论是特路交通、公路交通、地铁交通、水工传送工程、市政运输等各个领域的交通运输都在高度发达的隧道以及地下工程技术下等到完备建设。
彭梓涧成都华川公路建设集团有限公司，四川成都 610073摘要：自改革开放以来，我国隧道及地下工程的发展和进步取得了史无前例的伟大成就，无论是特路交通、公路交通、地铁交通、水工传送工程、市政运输等各个领域的交通运输都在高度发达的隧道以及地下工程技术下等到完备建设。
为实现我国隧道及地下工程建筑的不断创新与发展，国家也出台了一系列支持响应政策，为隧道及地下工程技术的创新研发提供制度和经济方面的保障。
本文将围绕隧道以及地下工程的发展展开论述，首先明确了隧道以及地下工程的先关概念，然后剖析近几年我国在隧道及地下工程方面的发展现状，进而探究出当前隧道及地下工程相关工作开展过程中的基本问题及研究情况，以及对于我国隧道及地下工程的未来发展进行展望探析。
关键词：隧道；地下工程；问题探究当前我国的隧道以及地下工程的建设已经达到了黄金时期，自改可开放以来的技术发展以及经验积累帮助我国的隧道以及地下工程任务的开展不断先前奋进，有关公路、铁道、地下铁、地能源洞室等前赴后继的发展为人们的生活提供了很大的便利，为民族复兴伟大中国梦的建设添砖加瓦，帮助中国在道路建设行业跻身世界之林。
伴随着城市化建设工程的不断推进，交通便利的城市区域越来越像边缘延展，这少不了对于隧道以及地下工程的建设推进，隧道开设以及地下工程项目的推进带动了农村乡镇的经济发展，从本质上提升了村镇人民的生活水准，改善了群众的生活条件。
我国相关部门仍然宝成严谨的态度不断将隧道以及地下工程项目进行推广，在未来确保中国人民生活新福美满，国家建设富强昌盛。
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施铁路隧道工程一直是铁路建设中的重要组成部分，隧道的施工涉及到许多技术问题。
在实际工程中，会面临各种复杂的施工问题，需要工程技术人员不断地进行研究和探索，找到解决问题的方法和措施。
本文将结合实际案例，对铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施进行详细探讨。
一、地质条件复杂导致隧道开挖困难在铁路隧道工程施工中，地质条件往往是最大的挑战之一。
地质条件复杂会导致隧道开挖困难，严重影响工程进度和安全。
岩石层的变化、地下水的涌出、地应力的变化等，都会对隧道开挖施工带来不利影响。
针对这一问题，工程技术人员可以采取一系列措施来解决。
需要进行充分的地质勘察和分析，了解地质情况，制定合理的施工方案。
可以采用爆破、钻孔等方式来处理岩石层的变化，提高开挖效率。
可以采取排水、支护等措施来应对地下水的涌出和地应力的变化，确保施工安全和进度。
需要根据实际情况不断调整施工方案，灵活应对地质条件带来的挑战。
二、隧道内部通风和照明问题隧道内部通风和照明是隧道工程中需要重点关注的问题。
隧道内部没有良好的通风和照明条件，不仅会影响工人的工作环境和工作效率，还会影响列车的安全运行。
隧道内部通风和照明问题必须得到合理的解决。
为了解决隧道内部通风问题，可以采用机械通风和自然通风相结合的方式。
通过在隧道两端设置通风井或者安装通风设备，可以保证隧道内部空气的流通，达到通风的效果。
为了解决隧道内部照明问题，可以采用 LED 灯具等高效节能的照明设备，保证隧道内部的光照条件，提升工作和运输的安全性。
三、隧道施工中的安全问题隧道施工是一个高风险的工程，安全问题一直是工程师们最为关注的问题之一。
隧道施工中可能会面临坍塌、水灾、火灾等意外情况，这些都会对施工安全造成严重威胁。
为了保障隧道施工的安全，首先要加强对施工人员的安全培训，提高他们的安全意识和自我保护能力。
要严格执行安全规程，加强现场管理，保证施工现场的安全。
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施铁路隧道工程施工是一项复杂的工程，随着现代化建设的不断推进，道路交通的快速发展，铁路隧道工程的建设也日益重要。
在实际施工过程中，铁路隧道工程面临着一些技术问题。
下面将讨论一些常见的技术问题，并提出相应的解决措施。
一、隧道地质条件复杂隧道工程施工中最常见的问题就是地质条件复杂，包括岩石的物理力学性质、水文地质条件、地下水位等。
这些复杂的地质条件可能导致隧道工程施工困难，甚至危及工程安全。
解决措施：1. 在隧道施工前进行详细的地质勘察和地质预测，充分了解地质条件，并进行合理的施工方案设计。
2. 根据实际工程情况选择合适的施工方法和施工设备，如使用泥水平衡法、盾构法等。
3. 在施工过程中，对地质条件的变化进行实时监测和预警，及时做出相应的调整。
二、隧道地质灾害风险高由于地质条件的不确定性和复杂性，隧道工程往往面临地质灾害的风险，如岩层滑坡、泥石流、地震等。
这些地质灾害可能导致隧道工程损坏，甚至危及人员的生命安全。
三、施工中的人员安全问题隧道工程施工过程中，人员安全问题是一项非常重要的考虑因素。
施工现场可能存在一些危险源，如设备故障、施工材料堆放不当等，这些都会对人员的安全造成威胁。
解决措施：1. 制定详细的安全操作规程和安全管理制度，并进行培训，提高员工安全意识和操作技能。
2. 安排专人负责安全管理工作，定期进行安全检查和安全培训，及时发现和解决安全问题。
3. 根据实际情况，采取合理的防护措施，如设置安全网、警示标志等，确保施工现场的安全。
四、施工材料和设备供应问题隧道工程施工过程中，需要大量的施工材料和设备，如钢筋、混凝土等。
如果供应不及时、质量不合格，将严重影响工程进度和质量。
解决措施：1. 提前规划施工材料和设备的需求量，并与供应商建立长期合作关系，确保及时供应。
2. 严格审核供应商的资质和质量保证体系，确保供应的材料和设备符合标准要求。
3. 建立健全的质量监控体系，对供应的材料和设备进行抽样检测和验收，确保质量合格。
隧道工程施工存在的问题及对策分析
隧道工程施工存在的问题及对策分析一、隧道工程施工特点（1）环境恶劣隧道工程多存在野外艰苦的环境中，在实际的施工过程易受到水文地质条件的影响，在施工过程中需要使用多种大规格的机械设备，在进行布置安排有一定的困难，与此同时，隧道内部空气和光线不足加剧了施工难度，还要时刻预防隧道坍塌、地下水涌出和瓦斯气体的恶劣环境因素的影响，在一定程度会影响到隧道施工的进度和质量，严重的还能危及施工人员生命安全。
所以，在隧道施工过程要根据实际环境的考察结果，制定切实有效的施工技术安排。
（2）工序复杂隧道施工是集多工序和多工种联合的地下综合作业施工，在狭窄的工作面进行大规模的进料和出渣运输，施工工序复杂且艰巨。
要保证施工进度就要进行全面科学的规划，在隧道施工前，对坑道加以支撑保证其能受地层压力，再进行有效组织和施工。
在施工阶段要将隧道工程的施工工序循环起来，在不断循环中推进施工进度，与此同时，也在高标准和高要求下实现隧道施工的连续性，在短时间内完成高工作量，防止因时间的拖延造成施工隐患。
二、隧道施工存在的问题（1）施工工艺问题隧道工程项目施工技术难度大，工程量多，如果工期紧张，隧道设计队伍就很难对隧道围岩地质状况进行仔细研究和勘察，基本上都直接参考前人经验和设计图纸，这种状况直接导致不少隧道工程开挖后要更改施工工艺和施工方法。
或者也有因为勘察队伍不谨慎，技术力量不足或者是经验水平不够，导致地质勘查不到位，资料不齐全，很容易造成边勘察边设计图纸的现象，从而容易找出施工工艺出现问题，如：深竖井施工工艺、防火救灾防护工艺等等，一般这类问题都会引起极大的浪费。
（2）裂缝在隧道施工过程中需要使用混凝土，在混凝土结构中裂缝是经常出现的问题，会对施工质量以及施工进度产生十分严重的影响。
在施工过程中，经常会由于混凝土材料质量不过关或是施工人员的使用方式错误等原因致使裂缝出现，另外，施工人员在工作中没有留意到混凝土的具体强度等级，致使混凝土在外暴露的时间过长、在配制时没有按照标准严格进行、在浇灌时用力过大或是用力不足以及没有进行后期的养护等都有可能致使裂缝出现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等3 个方面，如图1 所示. 围岩稳定性
的分析和判别是隧道工程设计的基础， 支护与围岩动态作用关系的深化研究 是支护体系及其可靠性设计的前提， 而支护结构与围岩作用体系的动力响 应机制则是隧道结构抗震和耐久性设 计的保障.
图1 隧道及地下工程的基本问题
4.1 隧道支护的基本作用
调动围岩承载
对于广义载荷来讲，主承载结
构是围岩自身，充分发挥围岩 的承载功能是隧道设计的基本 原则，最大限度地发挥围岩的
协助围岩承载
在某些围岩条件下仅靠调动
围岩自承载无法实现自行稳 定和平衡，这时便需要外部 结构的介入承担部分附加载
动态协调承载
在对隧道围岩的支护活动中，
调动和协助围岩承担的界限并 不十分明显，通常在时间上是 先调动后协助，在空间上则是
2.4 复杂隧道围岩稳定性及载荷特 点
复合拱的破坏形式
上部垮落：在拱脚完好的前提下，复合
拱结构承载主体向上移动，承载结构相 较于初始状态更加稳定，塌方程度会阶 段性趋缓，并最终稳定. 拱脚失稳：相当于拱结构的跨度增大， 由于稳定的拱结构具有特定的高跨比， 因此最终稳定状态的拱结构范围将大于 拱顶破坏模式下的范围，复合拱拱脚会 向两侧移动，之后，续随着上部围岩的 破坏，高度再向上移动.
05
隧道及地下工程安 全性分析
隧道及地下工程安全性分析
5.1 隧道及地下工程安全事故类型
围岩失稳类塌方事故
由于隧道围岩的超前失稳、破坏或
过度变形造成坍塌和冒顶，进而引 起掌子面的塌方事故。
结构失效类塌方事故
隧道支护结构不足以抵抗围岩的附
加载荷，支护与围岩的动态作用无 法达到平衡状态而造成支护结构失 效。
隧道及地下工程学科的基本问题
隧道围岩稳定性及其评价方法
围岩稳定性是指在一定的尺度和空间
条件下围岩能够自行稳定的时间，这显 然与围岩的结构是显著相关的.
隧道支护与围岩的动态作用关系
隧道围岩变形和破坏是一个复杂的过
程，通常始于掌子面前方，而在得到有 效支护以后其变形才趋于稳定，在此期 间, 各种不同形式的干预共同构成复合 支护结构体系，并实现协同作用.
隧道及地下工程 的基本问题及其 研究进展
目录
01
隧道及地下工程学科的 基本问题 隧道围岩力学特性及其 载荷效应 支护与围岩的动态作用 关系 隧道支护结构及其协同 作用 隧道及地下工程安全性 分析
02
03
04 05
01
隧道及地下工程学科的 基本问题
隧道及地下工程学科的基本问题
隧道及地下工程的基本问题包括隧
以外, 整体稳定性较好而且能够承担地
层载荷的围岩则为深层围岩.若对深层 围岩采取及时有效的支护和干预则可
保持其稳定性. 显然，隧道围岩通常是
由浅层围岩和深层围岩复合而成.
隧道围岩力学特性及其载荷效应 由于地层条件以及工程扰动效应的 复杂性，围岩失稳具有显著的突发性 和阶段性特点，如图5 所示. 数值试 验中不同阶段的围岩垮落高度见图6. 每组围岩失稳后都将保持相对较长时 间的平衡. 突发性表明了围岩变形破坏发展由量 变到质变的累积过程，而阶段性则显
结
4.从致灾机理层面提出了隧道施工安 全事故的3 种模式，针对极不稳定的 围岩, 建立了安全性分级的指标体系， 并给出了相应的分级方案.
THANKS
隧道支护结构体系的动力响应
隧道结构动力响应的突出特点就是隧 道结构体系承受一种超常强度和规模的 外载作用，并且呈现周期性，而结构体 系的响应模式和程度则取决于隧道围岩、 支护结构以及两者的作用关系，这在某 种程度上也决定了动力作用的结果.
核心问题
围岩稳定性是最为关键的问题，也是 研究的重点，它一方面是其他两个问题 研究的基础，同时也是隧道及地下工程 的特色和难点，那么，对隧道围岩变形 破坏机制的研究和稳定性判别就显得尤 其重要和迫切.
自承载能效率，是最为经济的
工程方案.
荷以实现围岩的整体稳定性
和平衡，这也是支护结构的 本质作用特征.
调动深层承载、协助浅层围岩
承载，而在实际作用过程中是 相互依赖和相互包含的，动态 协调是其相互作用的基本特征， 这也是支护与围岩关系复杂化 和作用结果具有不确定性的重 要原因.
隧道支护结构及其协同作用
2.隧道及地下结构安全评估与控制
在隧道衬砌结构状况评定指标体系中，既有定量指 标，又有定性指标，各指标之间不具备可比性.为了各 评定指标的统一性，提出了“隧道健康度” 的概念， 据此可描述隧道整体结构及其子结构达到预期使用功
恶化了支护与围岩的关系，由此直接或间接地造成各
种结构病害，严重时会危及到运营安全，这也是地下 结构普遍存在的问题。 （2）隧道漏水病害只有在隧道衬砌结构背后具有集 水条件和衬砌结构开裂(渗水通道) 两者同时发生时才 会形成，显然这两者均与结构背后的空洞有关.。 （3）隧道基地和道床结构的破损本质上也是支护与 围岩接触状态紧密相关。
2.阶段特性. 支护-- 围岩体系
不同阶段的主导因素不尽相
同，导致重点问题和相应的 核心变量始终处于动态转移 和相互转化之中. 围岩变形、破坏与支护结构体 系的作用表现出明显的非线性 特点，两者变化发展的原则是
岩充分调动自承载能力，防止围岩坍
塌破坏，控制围岩变形；另一方面， 围岩载荷以及因其变形受到约束而产 生的反力作用于支护结构，造成结构 受载，这就要求支护结构具有足够的 强度和刚度，从而实现稳定.
02
隧道围岩力学特性及其 载荷效应
隧道围岩力学特性及其载荷效应
2.1隧道围岩变形及破坏特性
在隧道施工影响下，围岩发生应力调 整和转移，通常伴随着变形与破坏. 随 着围岩变形的增大,破坏逐渐发展，围岩 失稳范围增大，出现不同形式的破坏[1]. 围岩变形先后经历4 个阶段，自掌子面 前方开始，依次为缓慢变形、急剧变形、 变形减缓和变形稳定，如图2 所示. 随
保持整体变形协调 . 一方参数
的变化对另一方具有依赖性， 不同支护形式之间相互叠加等. 支护与围岩作用体系中任何构
件的失效都有可能导致整个体
系的失稳，须综合考虑.
支护与围岩的动态作用关系
3.2 隧道支护与围岩动态作用过程
四个阶段：
A. 围岩超前缓慢变形阶段. 这时围岩受到约束,变形得到
一定的遏制，发展缓慢。
B. 从掌子面前方围岩急剧变形到初期支护发挥作用。 C. 初期支护与围岩发生有效作用后，围岩变形得到控制， 同时围岩产生的形变压力使初期支护结构受力迅速增 大。 D. 在初期支护及超前支护与围岩的动态调整过程中隧道 围岩变形趋于稳定，这时已实现围岩稳定和安全。
04
隧道支护结构及其 协同作用
隧道支护结构及其协同作用
2.针对支护与围岩作用特点，提出了
总
动态作用过程的四阶段原理，明确了 每个阶段支护与围岩相互作用的内涵 和评价方法，由此可作为隧道设计的 依据。
3.提出隧道支护作用的本质就是调动 围岩承载和协助围岩承载的观点，分 别给出了相应的实现方式和评价方法， 建立了隧道广义支护结构的协同作 用模型，可实现围岩控制效果的优化.
着变形的发展围岩破坏范围不断增大，
如图3 所示.
隧道围岩力学特性及其载荷效应
图3 隧道围岩破坏区的发展
隧道围岩力学特性及其载荷效应
2.2隧道围岩的复合结构特性
考虑松动区边界内外围岩稳定性的 差异性，可将隧道周边一定范围内丧
失整体稳定性而无法实现长期自稳的
松动区定义为浅层围岩，如图4 所示. 这部分围岩需要及时支护；在此范围
下部滑移：该模式对复合拱结构带来两
上述破坏模式对应于3 种不同的复合拱
个影响，其一为拱脚失去支撑条件而破
坏，其二为维持稳定的强力链不能构成 完整闭合环而发生重组. 以上两种影响 共同作用，导致拱结构同时在跨度和高 度上向外扩展.
失稳模式，其中后两种模式都带来拱脚
的破坏，拱脚破坏会使得复合拱结构跨 度增大，从而导致最终稳定状态范围比 第1 种情况更大，由此可以推断在围岩 稳定性控制过程中，拱脚的控制是关键，
能后的安全程度.
隧道健康度函数表达式： H = f (x1, x2,x3, ... , xn) 式中, H 为隧道健康度函数, 取值范围为[0,1]；x1, x2, x3, ... ; xn 为某评定指标现场检测值.
隧道及地下工程的基本问题及其研究进展
1.基于围岩的渐进破坏特点，提出了 复合隧道围岩的理念，并建立了隧道 围岩载荷的计算模型，可对不同围岩 条件下的支护结构载荷进行定量计算。
也是控制最终破坏范围的最有效手段.
03
支护与围岩的动态 作用关系
支护与围岩的动态作用关系
3.1 隧道支护与围岩作用的基本特 点
1.动态特性. 支护与围岩的相互作 用关系具有很强的时空相关性， 主要来源于隧道开挖及支护结构 的施作过程、围岩的流变特性和 混凝土材料的硬化特性. 3.协调特性. 支护与围岩是不可分割的 整体，一方面，支护可直接承载一部 分因隧道开挖而释放的应力或协助围
然是围岩失稳和破坏的分组性特点，
而处于同一组的围岩具有本质的共性 特点.
隧道围岩力学特性及其载荷效应
2.3 隧道围岩荷载的确定
对于复合隧道围岩，其载荷效应主要由两部分组成，即浅层围岩的“给定载荷” 和 深层围岩的“形变载荷”.复合围岩的载荷效应主要取决于浅层围岩的范围和对深层围 岩变形的控制目标和标准.基于复合围岩基本载荷的理念，可利用图7 所示的计算模型 对支护反力进行分析.
ห้องสมุดไป่ตู้
隧道围岩力学特性及其载荷效应
图9 中载荷上限包络线各组深层围 岩结构层失稳后支护所受最大载荷的 变化情况，可由计算获得；载荷下限 包络线则表示结构层尚未失稳时的支 护最小载荷，与结构体系的刚度有关. 实际工程中的支护结构载荷理论上都 在上述网格区域，据此可获得不同围 岩条件下的围岩特性曲线.