影响隧道围岩稳定性因素

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浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

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。

隧道施工设计中的围岩稳定性分析方法研究

 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。

不同节理位置及倾角对隧道围岩稳定性的影响分析

不同节理位置及倾角对隧道围岩稳定性的影响分析

不同节理位置及倾角对隧道围岩稳定性的影响分析作者:***来源:《西部交通科技》2020年第06期摘要:文章以黄土含节理地区隧道开挖为例,采用有限元软件Midas建立模型,并考虑不同节理位置和节理倾角两种工况,对隧道围岩变形以及应力变化规律进行了分析。

结果表明:(1)考虑不同节理位置时,对于水平位移,节理的存在会略减小靠近节理一侧拱腰的最大水平位移;对于竖向位移,节理的存在使得最大竖向位移向节理处靠近。

节理在拱腰、拱肩和拱顶时,其最大竖向位移比无节理时分别大8.8%、10.3%和0.3%,节理在拱肩处应力比拱腰和拱顶时围岩应力分别大3.2%和4.0%。

(2)节理倾角为30°、45°、60°和90°时的最大竖向位移值比无节理时分别大23.0%、14.8%、9.3%和7.4%,随着节理倾角的增大,最大竖向位移值逐渐减小;节理倾角为45°、60°和90°时的最大应力比节理倾角为30°时分别小0.4%、1.1%和2.0%,随着节理倾角的增大,最大围岩应力逐渐减小,但整体变化趋势不大。

关键词:隧道工程;黄土;节理;位移;倾角;应力0 引言节理是影响岩土稳定性的重要因素之一,不同节理位置和节理倾角对于隧道工程都有较大的影响,尤其在我国西南地区,遍布的黄土中又常常伴有节理出现,因此,研究黄土中节理的存在对隧道稳定性的影响至关重要。

近年来,国内一些学者对此进行了相关研究:朱劲、张志强等人[1-2]以沙坝湾隧道靠近洞口偏压段为研究对象,采用数值模拟的方法研究了红层地区不同节理倾角下隧道围岩力学响应、变形特性;赵作富、王贵君等人[3-4]通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究节理倾角对隧道拱顶围岩稳定性的影响,结果显示岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时拱顶围岩的稳定性随节理倾角增大而减小,隧道走向与岩层走向垂直时拱顶围岩的稳定性随节理倾角增大而增大;马天辉、贾超等人[5-6]在二轴围压条件下,数值模拟了节理岩体中隧洞围岩损伤破坏过程,研究了节理岩体中隧洞围岩体的破坏机理,分析了岩体中节理倾角对隧洞围岩稳定性的影响规律等。

工程地质讲稿-第9章:地下洞室围岩稳定性

工程地质讲稿-第9章:地下洞室围岩稳定性
,进而影响围岩稳定性。
地下水作用
地下水压力、渗透性等对围岩 稳定性产生影响,特别是在软
弱岩体中更为显著。
围岩稳定性评价方法
工程地质分析法
通过对地质勘察资料进行综合 分析,评估围岩的稳定性和可
能发生的不良地质现象。
数值分析法
利用数值计算方法模拟围岩应 力分布、变形和破坏过程,为 工程设计和施工提供依据。
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重要性
围岩稳定性是地下洞室工程设计 和施工中的关键问题,直接关系 到工程的安全性、经济性和可行 性。
围岩稳定性影响因素
01
02
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04
地质条件
包括岩体的物理性质、岩层结 构、节理裂隙发育程度和地下
水状况等。
洞室设计
洞室的跨度、形状、埋深、支 护方式等设计因素岩的扰动程度和 支护结构的及时性有直接影响
控制地下水压力
设置排水系统
在洞室周边设置排水系统,以降 低地下水压力和防止涌水。
采取止水措施
在洞室周边采取止水措施,如注 浆、粘土填塞等,以防止地下水
渗入。
合理选择施工方法
根据地下水压力情况,选择合适 的施工方法,如逆作法、分部开 挖法等,以减少对围岩稳定性的
影响。
监测与预警系统
设置监测点
在洞室周边设置监测点,对围岩位移、变形、应 力等情况进行实时监测。
工程地质讲稿-第9章地下洞室围岩 稳定性
目录
• 地下洞室围岩稳定性概述 • 地下洞室围岩应力分析 • 地下洞室围岩破坏模式与机理 • 提高地下洞室围岩稳定性措施 • 地下洞室围岩稳定性工程实例
01
地下洞室围岩稳定性概 述
定义与重要性
定义
地下洞室围岩稳定性是指围岩在 一定时间内保持其自身结构完整 性和稳定性的能力。

包西铁路施工期隧道水平层状围岩稳定性评价与支护

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]。

隧道施工常见不良地质及处理方法

隧道施工常见不良地质及处理方法

隧道施工常见不良地质及处理方法【摘要】近年来,随着经济的发展,特别是随着改革开放的不断深入,我国的经济建设取得了巨大的进步,同时隧道工程也在快速的发展。

在隧道工程施工中,经常会遇到不良的地质,这就需要良好的地质处理方法,从而促进隧道工程的正确施工。

笔者结合自己的研究,对隧道施工常见的不良地质及处理方法进行分析。

【关键词】隧道施工不良地质处理方法一、前言通过加强对隧道施工常见的不良地质及其处理方法的分析,可以不断的促进隧道施工的顺利进行,提高隧道施工的质量和进度,这对于我国的隧道施工具有十分重要的意义,因此,需要不断的加强对这方面的研究。

二、前期对隧道围岩结构类型的分析认识常见的不良地质类型有膨胀围岩、岩溶地段、破碎断层、涌水涌泥等。

而大量的工程实践表明,导致大量隧道工程施工方案不合理和工程事故的发生原因就是与前期对隧道围岩结构类型的分析认识不清有密切关系。

1.进行不良地质分析的重要性各项工程建设在设计和施工之前,必须按基本施工建设程序进行岩土工程勘察。

岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求,正确反映工程地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、精心分析,提出资料完整、评价正确的勘察报告。

这样才有利于下一步开展施工,制定切实可行的施工支护方案。

三、几种不良地质对隧道围岩稳定性影响1. 涌水对隧道围岩稳定性影响。

在隧道工程施工中,地下水的作用非常活跃。

本身可造成隧道涌水,可软化泥化岩石,增大围岩的变形;降低结构面的内聚力,造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方;加剧构造岩、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶填充物活动性,引发隧道内坍方、泥石流、岩溶涌突水泥灾害。

隧道开挖,破坏和改变了隧道所在地区水文地质条件,隧道成为新的地下水排泄的通道。

隧道施工揭穿含水构造,直接导致了隧道内涌水灾害的发生(揭穿型隧道涌水);而隧道周边与含水构造(体)间隔岩体厚度的过薄或含水构造(体)水压上升,导致了隧道施工期间的突破型涌水;由于涌水速度的降低,涌水中携带的泥砂沉积堵塞涌水通道,当通道地下水位上升水压力达到一定值时,水突破堵塞造成重新涌水,即形成隧道施工期间隧道内的间歇型涌水。

围岩稳定性的影响因素

围岩稳定性的影响因素

围岩稳定性的影响因素一、地质因素的影响1.岩土体结构状态岩土体结构是在长时间的地质构造运动中形成的,是对围岩稳定性起主要作用的地质因素。

围岩的结构状态通常用其破碎程度或完整状态来表示。

原始状态的岩土体,在长期的地质构造运动的作用下,产生各种结构面、形变、错动、断裂等,趋于破碎,在不同程度上丧失了其原有的完整状态。

因此,结构状态的完整程度或破碎状态,可在一定程度上表征岩土体受地质构造运动作用的严重程度,对隧道围岩的稳定起着主导作用。

实践经验指出,在岩性相同的条件下,岩体越破碎,隧道就越易失稳。

因此在各种分级方法中,都把岩体的破碎程度作为基础指标。

岩体的完整状态或破碎程度有两个含义:一是构成岩体的岩块大小;二是这些岩块的组合形态。

前者一般采用裂隙的密集程度(裂隙率、裂隙间距、体裂隙率等)来表达,即结构面法线方向上单位长度内结构面的数目或结构面的平均间距,或采用单位体积中的裂隙数等;后者主要考虑构成岩体的完整状态的各种岩块的组合比例。

岩体结构状态的特征是相互联系的,构成了裂隙岩体的基本特性,是影响围岩分级的重要因素。

2.岩石的工程性质岩石的工程性质是多方面的,一般主要指岩石的强度或坚固性。

在岩体结构状态成为控制围岩稳定性的主要因素时,强调岩石强度意义是不大的。

例如,在碎块状岩体中,岩石强度再大也阻止不了隧道围岩的坍落。

但在较为完整的岩体结构中,如岩体具有整体的巨块状结构或大块状结构,岩石强度就具有一定的意义。

在这类围岩中,因裂隙少,结构面强度高,故岩石强度在一定程度上与岩体强度接近。

岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的,此时岩石越硬,隧道越稳定。

完整岩体,一般都被认为是均质的连续介质。

隧道开挖后,围岩强度高,具有极大的稳定性,仅在个别情况下有局部的碎块、剥离现象。

在这种情况下进行理论分析,也是以岩石强度为依据。

此外,在判定某些裂隙岩体的强度时,也以岩石强度为基础。

在围岩分级中,岩石的坚固性或强度都以岩石的饱和单轴极限抗压强度为基准,这是因为它的试验方法简便,数据分散性小,且与其他物性指标有着良好的互换性。

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

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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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1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2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
的含量是决定其性质的主要因素,对 不同类型的软弱夹层,这些因素是不 大相同的。由于软弱夹层的抗强度较 低,故不利于隧道围岩的稳定。
围岩岩体的变形和破坏的形式特 点,不仅与岩体内的初始应力状态和隧 道形状有关,而且还与围岩的岩性及岩 体结构有关,但主要的是和围岩的岩性 及结构有关(见表1) 。
岩体的天然应力状态
从岩体的结构角度,可将岩体结 构划分为整体块状结构(整体结构和块 状结构) 、层状结构(薄层状结构和厚层 状结构) 、碎裂结构(构镶嵌结构和层状 碎裂结构) 、散体结构(破碎结构和松散 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。一般情况下,当结构面的倾角 ≤30°时,就会出现不利于围岩稳定 的分离体,特别是当分离体的尺寸小 于隧道洞跨径时,就有可能向洞内产 生滑移,造成局部失稳;当倾角> 30° 时,将不会出现不利于围岩稳定性的 分离体。而软弱夹层对围岩稳定性的 影响主要取决于它的性状和分布。一 般认为软弱夹层的矿物成分、粗细颗 粒含量、含水量、易溶盐和有机质等
及其胶结情况也都影响围岩的稳定性。 破碎带组成物质如为坚硬岩块,并且挤 压紧密或已胶结,比软弱的断层泥组成 稀疏的糜棱岩或未胶结的压碎岩要稳定 些。因此,可以把构造强烈的程度作为 衡量围岩稳定性状况的一个基本因素, 其影响程度如表2 。
地质构造
褶曲和断裂破坏了岩层的完整性 降低了岩体的力学强度,一般来说,岩
234 TRANSPOWORLD 2012No.13 (Jul)
体经受的构造变动的次数愈多,愈强 烈,岩层的节理裂隙就愈发育,岩体的 稳定性也就愈差。例如围岩岩4石强度 不等的坚硬和软弱岩层相间的岩体在构 造变动中,坚硬和软弱岩层常会在接触 处发生触动,形成厚度不等的层间破碎 带,极大的破坏了岩体的完整性。由于 隧道通过坚硬和软弱相间层状岩体时, 易在接触面处发生变形或塌落,因此, 隧道应尽可能避免设在坚硬和软弱岩层 之间的岩层破碎带、褶皱或断层带;在 无法避免的情况下,隧道应尽量设在坚 硬岩层中,或尽量把坚硬岩层作为顶层 围岩。褶皱的形式、疏密程度、轴向与 隧道轴线的交角不同,围岩的稳定性不 同,这是由于褶皱的核部岩层受到强烈 的张力和压力的作用,故核部的岩层就 比翼部的岩层破碎的多,因此,隧道横 穿褶皱翼部比横穿核部有利。在断层附 近,因地层的相对位移会使破碎带的宽 度很大,若岩层发生倒转,不仅节理裂 隙十分发育,而且往往会出现大的逆 断层。如果隧道通过断层,断层宽度愈 大,走向与隧道轴向交角愈小,在隧道 内出露的愈长,对围岩稳定性影响愈 大。另外,断层破碎带物质的碎块性质
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。
B桥梁隧道 RIDGE&TUNNEL
分析影响隧道围岩稳定性因素
文/王冠勇
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。
岩体的天然应力是岩体的自重应 力、构造应力、变异及残余应力在某一 个具体地区以特定方式作用的结果。已 经有大量的实践资料证明,大多数地区 的岩体的天然应力状态是以水平方向为 主的即水平应力通常大于垂直应力。一 般情况下,隧道轴向与水平主应力垂 直,以改善隧道周边的应力状态。但水 平应力很大时,则隧道方向最好与之平 行以保证边墙的稳定性。然而,岩体的 天然应力对隧道的影响主要取决于垂直 于隧道轴向水平应力的大小与天然应 力的比值(ζ) ,它们是围岩内应力重分 布状态的主要因素。例如,圆形隧道, 当ζ= 1 时,围岩中不会出现拉应力集 中,压应力分布也比较均匀,围岩稳定 性最好;当ζ≤1/ 3 时围岩出现拉应力, 压应力集中也较大,对围岩稳定不利。 最大天然主应力的数量级及隧道轴向的 关系,对隧道围岩的变形特征有明显的 影响,因为最大主应力方向围岩破坏的 概率及严重程度比其它方向大。因此, 估算这种应力的大小并设法消除或利用 非常重要的。
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