下载文档原格式
隧道围岩塑性区影响因素分析【摘要】隧道开挖后，周边的围岩应力状态将发生改变。
本文利用有限差分数值模拟软件FLAC3D分析了直墙拱形和圆形两种形状的隧道在不同埋深、不同围岩等级状态下开挖后的围岩塑性区分布特征，以期为隧道设计及施工提供指导。
【关键词】隧道，围岩，应力状态，塑性区1引言隧道开挖前后围岩分别处在两种不同的应力状态之中，前者谓之初应力状态或一次应力状态，后者谓之二次应力状态和三次应力状态[1]。
隧道开挖后周围岩体的应力、位移，视围岩强度（单轴抗压强度）可分为两种情况：一种是开挖的围岩仍处于弹性状态，此时，隧道围岩除产生少许松弛外（由于爆破造成的），都是稳定的；一种是开挖后的应力状态超过围岩的单轴抗压强度，此时，隧道围岩的一部分处于塑性区设置松弛状态；隧道围岩将产生塑性滑移、松弛或者破坏。
在隧道处于深埋或者埋深较浅但围岩强度较低时，二次应力状态可能超过围岩的抗压强度，产生塑性区。
本文利用有限差分数值模拟软件FLAC3D[2-4]分析了直墙拱形和圆形两种形状的隧道在不同埋深、不同围岩等级状态下开挖后的围岩塑性区分布特征，以期为隧道设计及施工提供指导。
2直墙拱形隧道围岩二次应力场分析2.1模型建立直墙拱形隧道开挖宽度及开挖高度均为10m，隧道直墙高5m，顶部为直径10m的半圆弧形。
为减小边界效应，隧道两侧均设置5倍开挖宽度围岩，底部设置3倍开挖宽度围岩，模型尺寸为长×宽=110m×（40+H）m，H为隧道埋深，分别取10m、35m、80m。
围岩参数分别按表1选取。
在模型左侧和右侧均施加水平向约束，在模型底部施加水平向约束和竖向约束。
表1 围岩参数表[5]2.2结果分析隧道的开挖使得周边的围岩从单向应力状态变为二向应力状态，沿隧道周边应力值的分布主要取决于水平侧压力系数。
由公式计算得，四级围岩时，五级围岩时，六级围岩时。
对比图1~图3可知，直墙拱形隧道底部两个角点处于应力集中状态，最易形成塑性区；当埋深相同时，随着的增加，直墙拱形隧道开挖后围岩从没有塑性区逐渐形成塑性区，并且塑性区范围也随着的增加而扩大，角点处首先形成塑性区；随着埋深的增加或者围岩参数的弱化，洞室两腰开始出现塑性区，接着拱顶和顶部开始出现塑性区，但其塑性区范围一般都比两腰塑性区范围小；当围岩级别相同时，随着埋深的增加，即意味着围岩条件的恶化，塑性区也随之扩大并呈现不同的形状，即深埋隧道更容易产生塑性区。
黄土公路隧道施工工法研究摘要:研究针对黄土公路隧道的特殊性，对黄土公路隧道的施工工法进行了详细的分析，提出了黄土公路隧道施工的注意事项，并主要针对黄土公路隧道的开挖方法及隧道支护方法提出了相应的施工工法改善措施。
关键词:黄土隧道；施工工法；改善措施中图分类号：u455文献标识码： a 文章编号：0引言黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。
在中国，黄土主要分布在北纬30°～48°间自西而东的条形地带上，面积约64万平方公里。
其中山西、陕西、甘肃等省，是典型的黄土分布区，分布面积广,厚度大,各个地质时期形成的黄土地层俱全。
黄土的厚度各地不一，从数米至数十米，甚至一、二百米。
由于黄土的特性，对公路隧道的施工影响巨大，处理不当就会引起巨大的灾难1黄土底层对公路隧道施工的影响黄土的原生节理呈x型，成对出现，具有一定的延续性，在公路隧道的开挖进程中，黄土容易沿着节理张松或间断，比如“塌顶”就是这种底层位于坑道顶部造成的，又如这种土层位于公路隧道的侧壁上，常会引起较大的坍塌。
此外黄土冲沟地段也是严重影响公路隧道是施工安全的重要因素，常常在较长范围内沿着冲沟或塬边平行走向，同事覆盖较薄或偏压很大的情况下发生坍塌或滑坡现象。
黄土溶洞和暗穴常会造成公路隧道施工过程中基础下沉、隧道冒顶或侧壁承受偏压等。
在含有地下水的黄土层中修建公路隧道时，由于黄土不同程度的湿陷性，常会造成下沉现象，这会造成公路隧道开挖后围岩迅速丧失自稳能力，极易造成坍塌。
2黄土公路隧道施工注意事项黄土公路隧道由于黄土围岩的特殊性质，所以在施工过程中需要主要以下问题：做好洞口、洞门、及洞顶的防排水系统，妥善处理裂缝、陷穴等；干燥的黄土层中施工需要严格控制施工用水；在开挖与灌筑仰拱前，加设横梁顶紧，防止边墙向内位移；在含有地下水的黄土层中进行公路隧道施工时，洞内排水沟进行铺砌，配合井点降水等方法降低地下水位于隧道衬砌底部以下；若有工作面失稳，应迅速喷混凝土封闭、架立钢支撑、加设锚杆等加强支护；钻锚杆孔时，适宜采用干钻，锚杆适宜采用早强砂浆式或药包式；若拱部位于砂层，可用4mm的密钢丝网紧贴开挖作为固定预喷混凝土用，以此防止喷混凝土层塌落；喷射机压力一般不超过0.2mpa；施工中有不安因素应暂停开挖，加强临时支护，以便采取适应性的工序安排。
１黄土地区隧道病害调查概述为了解黄土地区隧道病害的基本类型与成因，对甘肃省、陕西省及山西省境内在建和已建的隧道进行了实地调查。
调查研究的隧道及内容主要包括：甘肃省巉柳高速公路新庄岭隧道在施工和运营期间出现的病害、巉柳高速公路土家湾隧道在建过程中及后期出现的病害及国道３１２线静巉段祁家大山隧道在建成后出现的水侵蚀病害；陕西省国道２１０线楼子沟隧道、七楞山隧道及陕北黄土高原梁峁沟谷区２座铁路隧道病害资料进行分析；山西省大运高速公路灵石境内韩信岭路段燕家岭隧道。
２黄土地区隧道地质特点根据黄土地区隧道所处的地质条件，结合研究内容，我们将黄土地区隧道的地质特点划分为纯黄土、二元结构及泥岩夹心３大类。
２．１纯黄土洞口两端浅埋段一般为Ｑ３马兰黄土及Ｑ４新进堆积黄土。
黄土围岩特点为疏松具有大孔隙、湿陷性极强、强度低、隧道围岩拱效应极低，以重力作用于隧道衬砌结构上。
隧道核心部分为Ｑ２黄土，黄土颗粒大，粉砂含量较高，相对较密实，为低湿陷性黄土，含水量小于７％时强度相对较高，隧道开挖后围岩自稳时间较短，根据新庄岭隧道施工中地表开裂情况反映，围岩压力以重力作用为主。
该地质条件典型的隧道有白虎山隧道、赵家楞杆隧道及新庄岭隧道。
２．２二元结构二元结构是黄土地区典型的山体结构模式，即上覆地层为第四系黄土，下伏地层为基岩（尤其是第三系泥岩）顶面。
祁家大山隧道、七楞山隧道和翅膀沟隧道等隧道所穿越的山体的地质结构模式均为二元结构。
在二元地质结构中，黄土的特殊结构和构造特征，即多孔和大孔的骨架式架空结构和垂直节理，是良好的含水层且垂直渗透性很强；而第三纪泥岩基本上不透水。
地表水入渗过程中，在黄土中下渗较易且能达到较大深度，但当其到达二元结构的界面时，渗流受阻，并富集于界面附近，形成了一定厚度的饱和黄土层，土体呈软塑－流塑状，经长期水－岩作用，物理力学性质进一步劣化，强度和承载力较差。
２．３泥岩夹心泥岩夹心地层结构实质上是一种特殊的二元结构，即隧道进出口段位于黄土地层，中间为第三纪泥岩地层。
小净距隧道围岩应力分布规律及稳定性研究提纲：1.小净距隧道围岩应力分布规律的研究2.小净距隧道围岩稳定性分析3.影响小净距隧道围岩稳定性的因素4.小净距隧道围岩稳定性评价方法5.小净距隧道围岩稳定性控制措施论文报告：1.小净距隧道围岩应力分布规律的研究小净距隧道围岩应力分布规律的研究是建筑专家们解决隧道工程问题的首要任务之一。
隧道建设过程中，围岩受到剥离、冲刷、滑移等多种力的作用，挖掘面周围地应力状态会发生明显变化。
在不同的地应力状态下，围岩的受力分布情况也会发生变化。
因此，准确掌握小净距隧道围岩应力分布规律是保证隧道建设质量的必要条件之一。
在小净距隧道建设中，建筑专家们采取了多种手段对围岩应力进行测量。
首先，通过采样进行岩石物理力学性质的试验，间接推算地应力。
其次，利用应力应变关系，结合围岩压缩试验数据，推算围岩在不同地应力状态下的稳定性分析。
最后，利用现代技术手段，采用真三向力传感器、测斜仪、“静力水准仪+GPS”等，直接测量围岩的应力状态和变形情况，支撑隧道建设的稳定性分析。
2.小净距隧道围岩稳定性分析小净距隧道围岩的稳定性分析是隧道建设过程中的重要环节。
稳定性分析可以帮助建筑专家们分析岩体的破坏机理，确定优化支护措施，减少工程风险。
小净距隧道围岩主要受到自重、维修荷载、地震等多种力的作用，易发生冲蚀、岩屑垮落、冻融翻转等破坏。
建筑专家们根据隧道围岩的物理力学性质及岩层构造、地质条件等种种因素，采用数学模型、有限元分析、实测数据等多种手段对小净距隧道围岩的稳定性进行评价和分析。
同时，细致观察隧道施工过程中的不同阶段，总结出隧道围岩破坏的规律性和实战应对措施，为后续建设提供借鉴。
3.影响小净距隧道围岩稳定性的因素小净距隧道围岩稳定性的分析需要综合考虑多种因素。
建筑专家们常常通过实地调查、试验研究等方式，探讨各种因素对隧道围岩稳定性的影响程度和机制，为后续隧道建设提供精准指导。
一般来说，小净距隧道围岩稳定性受到多种因素的制约。
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum Deformation and Its Control Practice in Tunneling Urban SubwayAt Shallow Depth[J].China Safety Science Journal,2003,13(7):29-34.(in Chinese)[5]岳广学,何平,蔡炜.隧道开挖过程中地层变形的统计分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增2):3793-3803.YUE Guangxue,HE Ping,CAI Wei.Statistic Analysis of Stratum Deformation During Tunnel Excavation[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(S2):3793-3803.(in Chinese)。
桥隧工程觀不同节理位置及倾角对隧道岩稳定性的影响分析贺暄(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐830006)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，并考虑不同节理节理工况，对隧道围岩及应力变化规律进行了分析。
结果表明：()考节理，对于水移,节理的 会靠近节理一侧拱腰的最大水平移;对于竖向位移，节理的大竖向位移向节理处靠近。
节理在拱腰、拱拱顶，其最大竖向位移比无节理时分别大8.8%、、).3%和).3%,节理在拱肩处应力比拱拱顶时围岩应力分别大3.2%和4.)%。
(2)节理倾角为3)\45\6)°和9)时的最大竖向位移值比节理时分别大23.)%、14.8%、93%和7.4%,随着节理 的增大，最大竖向位移值减小;节理倾角为45j j和90时的最大应力比节理为3)时分别小).4%、11%和2.)%，节理的增大，最大围岩应力，但整化趋势不大。
关键词：隧道工程;黄土;节理;位移;倾角;应力中图分类号：U451+2文献标识码：A DOI：1).13282/ki.wccst.202).)6.)3)文章编号：1673-4874(202))06-)108-)40引言节理是影响岩定性的重要因素之一，不同节理节理对于隧道工程都有较大的影响,西南地区，遍布的黄常常伴有节理，因此，研究黄节理的对隧道稳定性的影响至关重要。
近年来，国内一些对此进行了相关研究:朱劲、张志强等人[1-2]坝湾隧道靠口为研究对象，采用数值模拟的方法研究了地区节理隧道围岩力学响应、变形特性;赵作富、王贵；*3-4+分析隧道向条岩层节理对顶平衡拱围岩应力的影响，研究节理对隧道拱顶围岩稳定性的影响，结果岩、隧道走向与岩向相拱顶围岩的稳定性随节理增大而，隧道走向与岩向垂直时拱顶围岩的稳定性随节理增大而增大；马天辉、[5-6]-围压条，数值模拟了节理岩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，分析了岩节理对隧围岩定性的影响规'本文主要以某处黄节理地区隧道开挖为例，通过采用元软件Midas建立模型，并考节理 节理 工况，对隧道围岩及应力变化规律进行了分析，以期研究结果可为类似工程提考鉴。
隧道围岩应力分布特征一、引言隧道是人类工程建设中不可或缺的一部分，其建设需要克服围岩的各种力学问题，其中最重要的是应力分布问题。
隧道围岩应力分布特征对于隧道的稳定性和安全性具有至关重要的影响。
二、隧道围岩应力分布的原因1. 自重应力：隧道开挖后，围岩会受到自身重量的作用，产生自重应力。
2. 地震作用：地震会对地下结构造成巨大冲击，导致围岩发生弹性变形，产生地震应力。
3. 周边土体压力：周边土体压力是指在开挖过程中未被开挖区域所受到的土体压力。
这种压力会使得周边围岩产生水平和垂直方向上的应力。
4. 水压作用：在隧道施工过程中，可能会遇到地下水或井水。
这些水体会对围岩产生水压作用，导致其变形并产生相应的应力。
三、隧道围岩应力分布特征1. 应力集中区域：在开挖过程中，由于围岩的强度和刚度不同，会导致一些区域受到更大的应力。
这些区域被称为应力集中区域。
这些区域容易发生破裂和变形，对隧道的稳定性构成威胁。
2. 应力分布不均匀：隧道围岩应力分布通常是不均匀的。
在某些地方会产生较大的应力，而在其他地方则较小。
这种不均匀分布可能会导致隧道围岩产生裂缝和变形。
3. 围岩应力状态复杂：由于各种原因，隧道围岩的应力状态非常复杂。
在某些地方可能存在多个方向上的应力，而在其他地方则只有单向应力。
这种复杂性使得隧道工程设计更加困难。
四、影响隧道围岩应力分布特征的因素1. 岩体物理特性：包括岩体强度、刚度、密度等。
2. 地质构造：包括断层、褶皱、节理等。
3. 施工方法：包括掘进方式、支护方式等。
4. 周边环境：包括水文地质条件、地震活动等。
五、隧道围岩应力分布特征的研究方法1. 数值模拟方法：通过数学模型对隧道围岩应力分布进行计算和预测。
2. 原位测试方法：通过在实际施工过程中对围岩应力进行实时监测和记录，获得真实的应力数据。
3. 监测与反演方法：通过对隧道周边地面沉降、裂缝变化等指标进行监测和反演，推断围岩应力状态。
六、结论隧道围岩应力分布特征对于隧道的稳定性和安全性具有至关重要的影响。
2021年6期科技创新与应用Technology Innovation and Application研究视界高速铁路黄土隧道施工变形规律及预留变形量研究马禧祥，陈彦（甘肃铁科建设工程咨询有限公司，甘肃兰州730000）引言铁路隧道施工过程中的安全问题一直都是阻碍其发展的重要因素，相比于普通隧道而言，黄土隧道施工的不稳定因素更多，其施工过程中存在的安全隐患也更大。
为提高高速铁路黄土隧道施工安全性控制，在施工前对地质核查显得尤为关键，经分析地质环境对隧道施工的影响规律后，制定合理的施工方案，可尽量避免黄土隧道施工过程中安全事故的发生。
在确定隧道条件、围岩等级和施工方法的变形储备时，目前一般采用工程类比法，研究中大多也停留在定性描述上，很少有定量分析。
通常考虑开挖深度、隧道宽度和支护方式来确定预留变形量，但在铁路黄土隧道施工中分析表明并不完全适合。
下面以银西铁路上阁村黄土隧道工程为例，通过现场实测和统计分析，分析其变形规律，研究其变形储备，为工程建设提供一些启示。
1我国黄土分布情况及黄土特性1.1我国黄土分布情况黄土在我国疆土上的分布范围是比较广博的，我国黄土分布面积约64万km2，占国土面积6.3%。
主要分布在陕甘宁、新疆、吉林、黑龙江，在该地区修建高速铁路，黄土隧道的施工是在所难免的事情。
当前我国已经完成的带有黄土隧道的铁路线有郑西客运专线，宝兰客运专线，蒙华铁路等[1]。
银西铁路控制性工程上阁村隧道大地构造单位属中朝准地台的陕甘宁坳，该区以深厚的黄土覆盖，下伏第三系红黏土，白垩系为基底岩层，产状水平为主，褶皱和断裂不发育。
1.2黄土基本特性黄土颗粒成分以粉粒（直径为0.075~0.005mm）为主，约占50%~75%，几乎没有大于0.25mm的颗粒；成分均匀，一般无明显层理，有堆积间断的剥蚀面和埋藏的古土壤层；具柱状节理，垂直节理发育，直立性强；表层多具湿陷性，易产生潜蚀，形成陷穴。
软塑黄土特有的物理力学性质，使得在软塑黄土地层中修建隧道时会存在渗漏水、变形、掉块、坍塌等施工风险。
