影响隧道围岩稳定性因素

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。

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。

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【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。

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。

爆破施工对隧道围岩的稳定性影响分析摘要：隧道钻爆施工技术在城市山区隧道中应用，可以有效加速施工进度，控制施工成本。

但受周边环境影响，爆破施工对隧道围岩的影响日益突出，特别是爆破振动和爆破应力波的影响已成为制约爆破开挖的主要因素。

关键词：爆破；隧道；围岩；稳定性；爆炸1.隧道开挖爆破产生的破坏和扰动1.爆破的内部作用（1）扩大空腔。

即爆炸使炮孔周围产生破坏，破变大。

（2）压碎区。

又称压缩区，即直接与药包接触的岩石，在爆炸发生后，爆炸产生的爆轰压力激发了在岩石中传播的冲击波，冲击波的强度远远大于岩石的动抗压强度。

使岩石破碎或形成压缩空洞。

（3）破裂区。

即冲击波在通过压碎区后，强度变小，以致于低于岩石的动抗压强度，无法直接造成岩石的破碎。

这种低于岩石动抗压强度的波称为压缩波。

压缩波在压碎区外围的岩石中传播，引起切向拉应力，使得外围的岩石产生径向裂缝。

同时压缩波还会使外围岩石压缩，岩石的应力释放，出现环向裂缝。

径向环向的交互作用，使得岩石被割据成块。

（4）振动区。

在破裂区外围的岩石，应力波强度无法使岩石产生破坏。

但是，这些应力波会产生岩石的弹性振动。

1.2爆破的外部作用外部作用与内部作用相对立。

当药包的中心与自由面的垂直距离低于临界值，则爆炸后，爆炸的破坏作用能到达自由面，造成自由面附近的岩石破坏。

主要从以下几点讨论外部作用。

（1）爆炸产生的冲击波或者应力波在到达自由面后，会发生发射，反射波与入射波相反。

反射波则为拉力波，使得岩石被拉断。

导致岩石从自由面向内部破碎。

（2）自由面反射回来的拉伸波，与裂缝端口处的应力场相互叠加，导致裂缝的延伸。

（3）岩石中的准静态应力场被改变。

使得岩石在自由面方向受到剪切破坏更加容易。

1.隧道围岩应力状态在隧道爆破开挖过程中，爆破冲击荷载使岩体中的细小结构缺陷（如微裂缝、微孔隙等）扩展为宏观裂缝，导致岩体本身的力学性能下降，结构劣化。

同时，爆破和开挖等工程力量破坏了岩体的初始地应力场，导致岩体中的应力重新分布。

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。

复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布及其对围岩稳定性的影响摘要随着地下空间利用的不断深入，隧道施工在现代城市和交通基础设施建设中变得越来越重要。

然而，复杂岩体中隧道施工所引起的地应力重分布对围岩的稳定性产生了深远影响。

本论文旨在研究复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布现象，并分析其对围岩稳定性的影响机制。

通过分析现有文献和实际工程案例，我们探讨了地应力重分布的成因、影响范围以及可能导致的围岩失稳机制。

研究发现，复杂地质条件下，隧道施工会导致地应力分布发生显著变化，进而引发围岩的开裂、变形甚至坍塌。

为了有效应对这一问题，合理的支护设计和施工方法显得尤为重要。

因此，我们还讨论了针对复杂岩体的隧道施工中应采取的支护措施，并提出了优化围岩稳定性的建议，以确保隧道施工的安全性和可持续性。

关键词：复杂岩体、隧道施工、地应力重分布、围岩稳定性、支护措施一、引言随着城市化进程的不断推进，地下空间的利用成为缓解城市交通、储存能源等问题的有效手段。

隧道作为地下交通和通信设施的重要组成部分，在现代城市基础设施建设中占据重要地位。

然而，隧道施工所面临的地质条件千差万别，尤其是复杂岩体中的隧道施工，往往面临着地应力的显著变化，进而对围岩稳定性造成影响。

二、地应力重分布的成因地应力重分布是指隧道施工过程中，由于开挖活动导致原有的地应力分布发生变化，进而影响周围围岩的稳定性。

复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布主要由以下几个因素导致：2.1 岩体应力状态变化隧道开挖过程中，岩体受到应力释放。

原本处于地壳深部的岩体，在受到开挖活动影响后，受到的应力得到部分释放。

这导致了原有的地应力分布受到破坏，周围围岩会逐渐调整其应力状态，以达到新的平衡状态。

这种应力状态的变化可能导致围岩的开裂、变形和失稳。

2.2 隧道开挖对地应力场的干扰隧道的开挖会对周围岩体的地应力场产生直接的干扰。

开挖活动使得原本相对稳定的地应力场发生改变，出现应力的聚集或分散现象。

隧道围岩破坏机理分析本文叙述了隧道围岩出现破坏的影响因素及破坏类型，并分析对破坏的力学机理进行了分析。

标签：隧道围岩；影响因素；破坏类型；机理分析1 影响隧道围岩稳定的地质环境隧道在开挖之前，岩体处于一定的应力平衡状态，开挖使隧道围岩发生卸荷回弹和应力重分布[1]。

如果围岩足够强固，不会因卸荷回弹和应力状态的变化而发生显著的变形和破坏，那么开挖出的隧道就不需要采取任何加固措施而能保持稳定。

但是有时或因隧道围岩应力状态的变化大，或因岩体强度低，以致围岩适应不了回弹应力和重分布的应力的作用而丧失其稳定性。

此时，如果不加固或者虽然加固但未保证其质量，都会引起隧道围岩的破坏，对隧道的施工和營运造成危害。

在国内外的隧道建筑史上，这样的事故屡见不鲜。

影响隧道围岩稳定性的地质环境因素大体上可分为两大类：一类是内在因素；一类是外部环境，内在因素是影响隧道围岩稳定的基本的决定性的因素，主要包括：围岩初始应力场状态、围岩的结构状态、岩石的基本性质和地下水状态等。

外部环境是通过内在因素的作用而起作用的，主要包括：施工方法、支护措施、隧道的形状和尺寸及隧道的埋深等[2]。

1.1内在因素的影响（1）围岩的初始应力状态在围岩范围内，隧道周边具有最为不利的应力条件（在平面应力场中处于应力差最大的单向应力状态）。

隧道开挖后，只要洞壁各点的应力均未超过能够导致岩体破坏的临界值，则整个围岩就能够稳定；相反，任何围岩的破坏必将首先从隧洞周边开始，然后沿半径方向向岩体内部发展。

因此，研究隧道周边应力的集中规律和特点，对评价围岩的稳定性具有十分重要的意义。

（2）围岩的岩性及结构围岩的岩性和结构，重要是通过围岩的强度来影响隧道围岩的稳定性的。

从岩性角度，可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩两大类。

塑性围岩对隧道围岩的稳定性最为不利。

脆性围岩中，破碎结构的稳定性最差，薄层状结构次之，而厚层状及块状岩体则通常具有很高的稳定性。

围岩的结构状态通常用其破碎程度或完整状态来表示。