岩溶对公路隧道围岩稳定性的影响研究!

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溶洞形态对隧道围岩稳定性影响研究进展

溶洞形态对隧道围岩稳定性影响研究进展5广西新祥高速公路有限公司南宁 530029摘要：近年来，随着社会发展，我国交通运输业的快速发展和科学技术的日益革新，隧道方案如今在全国范围内得到广泛应用，大量隧道穿越岩溶地区，岩溶隧道在我国西南地区十分常见，极易发生突水突泥灾害。

在系统收集整理了国内外关于岩溶隧道的资料与文献后，分析了溶洞位置、形状对隧道围岩应力、变形和位移的影响，讨论了溶洞间距对开挖段围岩的影响，分析了含不同类型充填物岩溶的失稳特性。

总结得出，溶洞分布位置的不同对隧道围岩的主应力及塑性区影响较大，溶洞的大小和与隧道间的间距对围岩的竖向沉降影响较大，而充填物中黏土含量越高，岩溶管道发生破坏所需的水力梯度也就越大。

同时，分析了目前修建岩溶隧道的不足之处，如在数值模拟研究过程中，没有考虑围岩工程性质和结构变化的影响,在今后的研究中应更加符合实际的工程情况来开展，并对未来的发展方向进行猜想与规划，对今后在岩溶地区施工遇到同类情况起到参考借鉴作用，以降低隧道开挖及后期运营过程中的安全风险。

关键词：岩溶隧道；溶洞大小；溶洞位置；围岩稳定性引言地下工程包括隧道、巷道、隧洞、洞室、洞库等多种地下岩土工程，在国内外已有几千年的建造历史，主要依据工程经验和工程类比法来建设工程。

从20世纪初，人们逐渐依据力学理论进行稳定分析，最早引入的是压力拱理论，俄罗斯、前苏联与我国一般采用普氏理论，而欧美采用太沙基理论；随着数值分析方法的发展，大致在20世纪70年代前后，欧美国家开始采用有限元数值分析方法进行岩质隧道的稳定性分析，这种方法能考虑岩石的塑性，21世纪初，我国公路部门也开始引入数值计算方法。

但上述两种方法都无法确定隧道是否进入整体破坏，因而也无法得到岩土工程中设计所需的工程稳定安全系数。

分析其原因是对于承载力控制的，即破坏控制的岩土工程问题，需要采用基于弹塑性强度理论的极限分析方法，这是土力学中传承至今的主要理论方法，而上述两种方法都没有引入极限分析方法，致使两种方法都难以获得定量的理论解答。

溶洞位置对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

溶洞位置对隧道围岩稳定性影响的有限元分析
王伟胜
摘
尧
红
石永利
要：据常用的岩石屈服的Ｄｕｋｒｒｇｒ根ｒｃｅ— ａｅ准则，Ｐ结合广西六珠岭隧道实际工程，采用有限单元法，用ＡＳＳ软件利ＮＹ
建立二维分析模型，拟分析了位于隧道不同位置平行隧道走向的溶洞对围岩稳定性的影响，出了几点有帮助的结模得
・
第３７卷第３１期１０・２０１１年１１月５
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＴＴＥＨＩＥＣＵＲ
山西建筑
Ｖｏ＿７Ｎｏ３１ｌ３．ＮＯ２０１Ｖ．１
文章编号：０９６２（０１３ — １００１０－８５２１）１０５ — ２
（）１
（）２
貌的岩溶问题已经严重影响到隧道的施工和安全运营… 。岩溶
通常是指可溶性岩石，别是碳酸盐类岩石，含有二氧化碳的特受
流动水溶蚀，出转移有时并加以沉积等综合地质作用而形成的携
地质现象的总称。
其中，＝＿４
论，西南岩溶地区隧道施工、计和研究提供一些指导。为设
关键词：隧道围岩，溶洞，有限元分析中图分类号：４１２Ｕ５．文献标识码：Ａ
０引言
面之圆锥面作为屈服面，弥补拐点给数学处理带来的困难，能更Ｊ随着我国西部大开发的进程加速以及交通运输业的蓬勃发好的反映岩土材料的屈服和破坏特性：

岩溶对隧道安全影响分析及处治技术

岩溶对隧道安全影响分析及处治技术摘要：随着地区铁路建设力度加大，铁路路网规划持续实施，岩溶地区建设的隧道明显增加，极大地促进地区经济健康稳定发展。

但在隧道工程建设过程中，岩溶会对隧道施工安全造成不同程度的影响，极易出现各类安全隐患问题。

施工企业需要多层次准确把握岩溶在隧道安全方面的具体影响，优化利用处治技术，最大化降低岩溶影响程度，提高隧道施工质量与运行经济效益。

因此，本文结合具体案例，从不同角度入手客观阐述了岩溶对隧道安全影响及处治技术。

关键词：岩溶隧道安全影响处治技术岩溶问题属于世界性难题之一。

在隧道工程建设过程中，施工企业不可避免会到各种岩溶问题，尤其是岩溶区域，岩溶发育复杂化、类型多样化等，极易出现“突泥、突水”等现象。

施工企业需要多层次深入分析隧道建设地区出现的岩溶问题，从隧道安全角度入手，科学处治岩溶问题，提高隧道围岩安全性与稳定性。

一、具体案例以“云桂铁路云南段隧道隐伏岩溶”为例，在整治过程中，云桂铁路云南有限责任公司转发了第三方检测单位《隧道基底隐伏岩溶探测成果报告》，云桂铁路云南段1~8标段施工单位提供了《云桂铁路云南段岩溶地区隧道岩溶及岩溶水核查成果及附件》，明确了整治范围，云桂YGTJ-1标中第一册平贯一号、平贯二号及富宁隧道（部分）共33段异常段；YGTJ-2标中第一册八郎隧道、里颇隧道、革朗隧道（部分）及保上隧道（部分）共34段异常段等。

该段隧道施工空间狭窄，围岩不稳定性，各类施工机具设备活动频繁，隧道隐伏岩溶探查实施难度较大，采用风枪探查隧底及周边岩溶，弹性波 CT 法、地质雷达法等物探方法作用到该段落隧道底部岩溶探测环节，开挖过程中分段探查方法作用其中。

隧道开挖揭示岩溶并且与岩溶异常存在连续分布，岩溶异常直径或高度范围较大，岩溶异常可能为地下水径流、排泄或地表水入渗通道。

相应地，下面边便是云桂线云南段岩溶隧道部分情况。

二、岩溶对隧道安全的影响以“云桂铁路云南段隧道隐伏岩溶”为例，从岩溶发育条件入手，地区岩溶类型并不单一，对隧道工程项目造成多样化影响，比如，洞害、洞穴坍塌、水害，岩溶水对隧道工程项目的影响是最大化的，导致隧道存在安全风险，无法处于稳定运行中。

隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响

第17卷第8期2017年3月1671 —1815(2017)008-0239-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.17 No.8 Mar.2017©2017 Sci.Tech.Engrg.隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响杨为民杨昕*袁永才王浩(山东大学岩土与结构工程中心，济南25〇〇61)摘要在尚家湾隧道施工期间，曾预报并揭露大型溶洞，溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。

以尚家湾隧道为背景，开展数值试验。

通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况，从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。

研究表明：对于本工程而言，溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响；隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。

隧道前方无溶洞条件下，塑性区体积随开挖位置呈线性增长，即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。

该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。

关键词隧道工程大型溶洞数值试验稳定性中图法分类号TU457; 文献标志码A中国是岩溶分布最广的国家，随着高速公路建设的发展，在岩溶地区修建公路隧道越来越多[1]。

岩溶的表现形态主要为溶洞、洼地、漏斗、落水洞、塌陷和暗河等[2]，因此，岩溶对隧道工程的影响主要为涌水、突泥、隧道周边围岩的变形、失稳等多种灾害[3]。

宋战平[4_6]采用数值实验以及现场监测的方法分析了既有隐伏溶洞对隧道围岩应力、位移和支护结构内力的影响。

李培楠、刘俊[7]等依托深圳轨道交通3号线，通过三维数值分析的方法，分析了溶洞的不同分布位置、不同尺寸、与隧道不同净距对地铁施工过程中围岩稳定性影响。

吴梦军、赵明阶[84°]以朝东岩隧道为背景，运用相似模型试验和数值分析方法，系统分析了溶洞大小、位置对隧道围岩稳定性的影响。

岩溶洞穴对隧道的稳定性影响及处理措施

１工程概况
２３国道川主寺隧道为双线公路隧道，１隧道起
讫里程为Ｋ１００Ｋ１９，长５０ｍ。采用地＋９＋５０全０
的溶穴（１。里程Ｋ１１～Ｋ１２图）＋３８＋３２段开挖过程中，部出现溶洞，破进尺过大，洞底板塌落顶爆溶
３２残留岩溶洞穴．隧道在进行Ｋ１４＋４０段下导开挖时，隧道靠在
ｌ６
长春工程学院学报（自然科学版）
ｇ０士嘴＼遥
２２１ｌＯＯＯｌ
５防治措施和变形实测分析
５１防治措施．
发育，需要先对溶洞灌浆封填，后才能开挖，在然若
拱顶有溶洞发育，则需小导管超前注浆支护。（）２对岩溶段加强监控量测，注重点区段重点关
凝固后二次衬砌前进行高压注浆封填；＋３７段Ｋ１２在超前支护时注浆量不够，初衬支护后预留孔喷待
１墨
！坠：
ＣＮ２一３３Ｎ２ｌ２／
岩溶洞穴对隧道的稳定性影响及处理措施
庄旭峰肖鸿峰周强军司洪涛，，，
（．都理工大学环境与土木工程学院，都６０５；．西省赣西土木工程勘测设计院，１成成１０９２江宜春３６０）３００
得出该段在经过略微变形后趋于稳定达到了预期效果。

岩溶地质对隧道施工稳定性的影响评价

( 2) 岩溶水灾害, 其主要包括两个方面, 第一是大的涌水造成施工人员及财物的损失; 第二是大量水体流失造成的次生环境破坏 [ 1, 2] 。
因此在岩溶地区修筑隧道的岩溶处置方法一直倍受工程技术人员的关注, 诸多学者对岩溶对隧道围岩稳定性的影响进行了研究 [ 3~ 10 ] 。本文根据某隧道的工程实际特点, 采用三维有限元进行数值模拟, 通过分析有无溶洞两种情况下隧道开挖所引起的位移、应力等指标的变化, 来评价溶洞对隧道稳定性的影响。
Institu te o f Comm un ication R esearch and D esign, Chongq ing 400067, Ch ina)
Abstrac t: A cco rding to the eng ineer ing geo log ical conditions o f som e tunne,l se lec ting the typ ica l profiles, the changes of d is p lacem ent and stress o f tunnel s' su rround ing rock caused by ex cavation when there was or w as not karst cave was s imu lated u sing three- d imensional fin ite elem entm ethod, and the influence o f ka rst cave on stability o f tunne l w as eva luated. It was po in ted out that if karst cave is c loser to tunne ls' roo,f tunnel excavation m ay lead to the fracture and collapse o f the roo ,f thereby resul ting in such geolog ica l hazards as silt and w ater inrush. K ey W ords: Tunne,l K arst geo logy, D isplacem ent, Stress, S tab il ity

高风险岩溶隧道的围岩稳定性分析和施工技术研究

二、卵砾石层隧道围岩稳定性的影响因素
1、地层条件：卵砾石层的地质条件复杂，地层变化大，卵砾石的粒径、硬度、含水量等都会对围岩的稳定性产生影响。
2、地下水条件：地下水的存在会软化围岩，降低其强度，从而影响围岩的稳定性。
3、施工因素：施工过程中的开挖、支护等操作也会对围岩的稳定性产生影响。
未来，随着科技的发展和创新，高风险岩溶隧道的围岩稳定性分析和施工技术将不断进步。利用先进的无损检测技术、智能传感器等设备可以更加准确地评估围岩的稳定性。新的支护材料和衬砌技术也将不断涌现，为隧道施工提供更多的选择和保障。此外，虚拟现实技术、数值模拟技术等也将广泛应用于隧道设计和施工中，提高设计和施工的效率和准确性。
4、衬砌技术
衬砌主要用于防止围岩变形和地下水渗透，是隧道施工的重要环节。根据地质条件和设计要求，选择适当的衬砌结构和材料，如钢筋混凝土、喷射混凝土等。同时，加强衬砌施工质量的控制，确保衬砌能够有效保护围岩稳定性。
结论与展望
高风险岩溶隧道的围岩稳定性分析和施工技术研究是确保隧道施工安全和质量的关键。通过地质条件评估、数值模拟分析和现场监测等手段，可以全面了解围岩的稳定性状况。在此基础上，采用合理的施工方案、开挖控制技术、支护技术和衬砌技术可以有效提高围岩的稳定性。加强施工现场管理和信息反馈机制，及时调整施工方案，确保施工安全和质量。
谢谢观看
3、降水处理：通过降水处理，可以降低地下水水位，减少其对围岩的影响。
4、信息化施工：通过施工过程中的地质监测、围岩变形监测等手段，及时掌握围岩的变化情况，指导施工过程的进行。
四、结论
卵砾石层隧道围岩的稳定性是隧道施工中的重要问题。通过对卵砾石层隧道围岩稳定性的影响因素进行分析，可以采取相应的施工技术措施，如超前支护、短进尺、强支护、降水处理和信息化施工等，以提高卵砾石层隧道围岩的稳定性。在实际施工过程中，应根据具体的地质条件和施工环境，灵活选择和应用适当的施工技术措施，以保证隧道施工的安全和质量。

隧道底部溶洞的处理及溶洞对隧道围岩稳定性影响的研究

以及物质的携出、移和再沉积）转的综合地质作用，以及由此产生的现象统称。其主要表现形态为溶洞、地、洼漏斗、落水洞、陷和暗河等。岩溶是诸多塌地质因素作用的结果，岩溶发育的必备３个条件是： ① 可溶性岩石是岩溶发育的物质基础；溶解可 ② 溶岩层的溶蚀体，要是指含侵蚀性Ｃ：的足够流主Ｏ
要］张花高速公路隧道围岩以白云岩、土为主，粘岩溶发育，充填物溶洞很多，要分布在隧道底部无主
这给隧道的施工带来了困难。着重探讨了隧道底部溶洞的处理，分析了底部溶洞对隧道围岩稳定性的影响。且［关键词］隧道；洞；理；围岩；定性溶处稳［图分类号］ｕ４６３中５．
洞内有无充填物、工现场情况等来处理。施
２１小型溶洞的处理．
填物时，应在清除岩溶洞穴内的充填物后，用Ｃ。采。
混凝土或Ｍ．７５浆砌片石回填。
① 当岩溶洞穴位于隧道基底进，：道底部溶洞的处理及溶洞对隧道围岩稳定性影响的研究等隧
１３０
治方案（图２。见）
灰黑色、色粘土。处理方法为：底采用７ｍ黄基５ｍ
焊接钢管注浆，注浆孔梅花型布置，管桩布设间距钢为环向６ｍ，向１０ｅ钢管桩应进入基岩１～０ｅ纵０ｍ；２ｍ，若底部基岩很深时应按摩擦桩计算加固范围；采用普通水泥单液浆，灰比：．１注浆压力为：水０６：，０５～ｌＭＰ。采用全孑一次性注浆，浆顺序采取．ａＬ注

岩溶地质环境下影响高速公路隧道溶洞稳定性的数值模拟

岩溶地质环境下影响高速公路隧道溶洞稳定性的数值模拟吴雷雷
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2017(042)003
【摘要】以四川某高速公路岩溶隧道为对象,在岩溶地质环境下,通过FLAC3 D软件,模拟了隧道溶洞稳定性数值.结果表明,隧道开挖后,当隧道与溶洞之间的距离比较远时,隧道底部围岩变形方向竖直向上,与之相反,隧道顶部围岩变形方向竖直向下,而隧道边墙围岩变形方向水平向内.当隧道底部存在溶洞时,溶洞与隧道底部周围形成应力释放区,拱腰附近形成应力增高区.在隧道施工时,要对隧道底板变形方向及大小密切关注.随溶洞半径的增大,应变值则减小,随着溶洞增大,溶洞周围应变出现增大的趋势,通过对比有无溶洞的应变,表明无溶洞应变分布较广,应变绝对值要小于有溶洞的值.
【总页数】5页(P245-248,265)
【作者】吴雷雷
【作者单位】中铁建(海南国际旅游岛先行试验区)投资管理有限公司,海南陵水572400
【正文语种】中文
【中图分类】U452.1+2
【相关文献】
1.岩溶地区高速公路隧道溶洞的处理 [J], 王学斌
2.岩溶地区高速公路隧道溶洞处治方法研究 [J], 旷光洪;陈羽
3.公路隧道上覆溶洞水压影响隧道稳定性的数值模拟研究 [J], 田荣生;张士朝
4.覆盖型岩溶地区单溶洞静荷载稳定性数值模拟 [J], 田应国
5.隐伏岩溶洞群对公路隧道顶板承载力影响的研究 [J], 王华牢;张鹏;李宁
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岩溶地区隧道围岩稳定性影响研究

岩溶地区隧道围岩稳定性影响研究作者：***来源：《西部交通科技》2023年第11期摘要：文章为探究岩溶地区修建隧道围岩稳定性的变化规律，采用ANSYS软件建立计算模型，系统研究溶洞位置、溶洞大小、溶洞与隧道间距对隧道各个位置变形的影响规律，得到以下结论：溶洞位于隧道正上方和正下方时拱顶的沉降最小，当溶洞位置与隧道相水平时，隧道拱顶的沉降变形最大；当溶洞位置处于隧道正上方时，隧道底部的隆起变形最小，而当溶洞位置处于隧道正下方时，隧道底部的隆起变形较大，且大于溶洞位于隧道顶部时的隆起变形；当隧道右侧存在溶洞时，隧道左拱腰产生的变形大多为背离隧道的变形，但右拱腰既有背离隧道的变形，又有侵入隧道的变形；随着溶洞与隧道中线夹角的增大，右拱脚变形值呈先增大后减小的趋势，当溶洞位置与隧道相水平时，右拱脚的变形量达到峰值，但溶洞位于隧道右下角时，隧道左拱脚处的变形达到最大值。

研究结果可为岩溶地区隧道的设计及施工提供参考。

关键词：岩溶地貌；交通隧道；ANSYS；围岩稳定性0引言随着我国交通建设事业的蓬勃发展，在西南地区新建了大量的公路及铁路线路来改善西南地区的出行条件。

但西南地区降雨丰沛，多山多河的气候及地质条件使该地区存在大量的岩溶地貌，分布有大量的溶洞，给隧道的修建及日后的运营带来极大的安全隐患。

对于在岩溶地区修建隧道，叶堃等［1］基于玉京山隧道建设中遇到的大型溶洞的研究成果，提出了暗河改道、溶洞回填、桥梁跨越的总体处置措施；袁以堂等［2］通过建模研究发现，加强仰拱衬砌可以有效限制仰拱变形，并能使仰拱的受力更加均匀合理；盖孝乾［3］研究发现，存在溶洞使得地表的沉降显著增大，且当隧道距溶洞距离大于4倍隧道直径时，溶洞的存在并不会对隧道围岩的应力分布产生影响；张晋龙［4］基于弹性理论与数值仿真计算结果发现，可以通过特征值的变化来判定隧道围岩是否稳定；甄映州［5］基于强度折减法对隧道围岩的稳定性进行研究，认为高铁隧道施工应尽量保证与溶洞平行，避免在溶洞下方修建高铁隧道；常洲等［6］研究了溶洞位置对隧道稳定性的影响，认为溶洞的存在对隧道侧部的影响最大，对隧道顶部的影响最小，并根据溶洞与隧道相对位置的不同，对侧部、顶部、底部处的溶洞给出了不同的工程处理建议；于涛［7］通过研究发现在交通荷载作用下，位于隧道侧方的溶洞对隧道稳定性有显著影响，隧道与溶洞边距越小，动荷载下隧道围岩的稳定性越弱；方振华等［8］对成贵铁路中溶洞的处置进行研究，结果表明在岩溶地区修建隧道时，隧道顶板和侧壁的稳定性较差，但隧道地板的稳定性较好。

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较大的塑性区（主要分布在顶部与腰部）。（!）模拟计算中，因未考虑粘性变形的影响，位移计算结果均比模型试验结果小。如考虑粘性变形量，数值模拟结果与模型试验结果基本吻合。
（’）根据模型试验后试件表面及洞壁的破坏情况，发现在本次模型试验条件下，隧道围岩基本能自稳。（!）塑性区的分布位置与范围均随着溶洞大小的变化而发现显著变化。溶洞较小时，塑性区主要分布在拱腰及拱脚处，溶洞自身周围未出现塑性区或很小；而溶洞较大时，则主要分布在溶洞自身周围（主要分布在顶部与腰部），拱腰与拱脚处分布范围相对变小。因此，当隧道拱顶上溶洞较大时，设计与施工时应加强溶洞本身稳定的处理。（*）隧道拱顶位移随着溶洞大小的增大，呈非线性减少，溶洞越小，位移减少量越小。而拱腰位移随溶洞大小的变化较小，仅当溶洞 - . , / "!01 时，拱腰位移才稍有减少。这说明当溶洞位于隧道拱顶时，对拱腰处围岩稳定性影响较小。（2）如考虑粘性变形的影响，数值模拟结果与模型试验结果基本吻合。
地下空间第 "# 卷 ;! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
每一断面在拱顶和两拱腰处设测 !" 个测试断面，点 # 个。断面编号及测点布置如图 " 所示。根据隧道原型与模型的尺寸关系，选定几何相似比 $% & "’ ( )，再由围岩的有关物理力学参数及多次配比试验后，选用中砂作主骨料，石膏、 ’") * 普
层自重应力，其埋深按 "--2 计算。加载时，按计算出的垂直和水平应力均等分为 ; 级逐步加载。（最为保证试件受力均匀，每次加载后稳定压 - ( )= 后一级荷载稳压 !=）。加载至最大荷载后，按全断面开挖方式对内加载系统逐次卸载，每卸一断面稳压 != 后进行数据观测。为了模拟溶洞大小对围岩稳定性的影响，共布
图! 公路隧道结构与围岩综合实验系统图
"
"#!
相似模型试验研究
试验概况本次试验采用重庆交通科研设计院成功研制
的 “公路隧道结构与围岩综合实验系统（ ./000# ” 进行，如图 ! 示。该实验系统由外、内加载系 12）统、液压控制系统及数据采集处理系统等组成。它采用液压千斤顶在模型试件外部加载以模拟上覆岩土层自重应力，用内置千斤顶及位移计模拟开挖
图#
径向位移历时曲线位移释放系数% 位置开挖面 !A 拱顶拱腰拱顶 B & ; ( ’>2 B & . ( <>2 -:#. -:#" -:,-:’-:#; -:,# 表" B & !">2 -:)" -:’; !
（!）位移历时变化曲线仍可用 ? 型函数进行拟合，卸荷瞬时引起位移的迅速增加，而稳压时围岩的流变效应将引起位移的缓慢增长。
!
结论与建议
通过对本次相似模型试验结果和有限元数值
模拟结果进行的一系列分析与研究，可以得出以下一些结论和建议。（"）岩溶区公路隧道围岩位移历时曲线总体趋势与一般隧道一样仍呈 # 型。其开挖空间效应影响范围约为工作面前 "$ 到工作面后 % & ’$ 处。（%）开挖面和 "$ 处，拱顶和拱腰位移释放系数均比一般隧道约大，开挖面拱顶处 ! 可达 ’() 而 "$ 拱顶处!均达 +,) 以上。因此，在岩 & *%) ，溶区公路隧道的施工中，应加强超前与初期支护，防止围岩失稳。
图’ 断面编号及测点布置图
体应力响应及位移变化。从而使模型试验应力状态与原型基本一致，能较真实地反映原型的变形特征。模型试件尺寸为 ! 5 ,8 9 ! 5 ,8 9 ’ 5 *8，共分为
!
收稿日期： ’""’#"$#’$ 作者简介：吴梦军（!)-%#），男，硕士，工程师，主要从事岩土工程的研究、设计工作。
岩溶对公路隧道围岩稳定性的影响研究
’ 吴梦军!，，许锡宾’ ，刘绪华% ，敖建华%
!
（!+ 重庆交通科研设计院，重庆 *""",-；’+ 重庆交通学院，重庆 *"""-%；湖北省恩施州交通规划设计院，湖北恩施 %+ **("""）摘要：针对我国公路隧道修建日益增多及岩溶分布广泛的现状，利用 “公路隧道结构与
拱顶处%约为 ,-@ ）。因此，岩溶区隧道围岩的失稳，主要发生在将要掘进到 !A 处以前，此时在施工中应特别作好超前和初期支护工作。
（#）从曲线上也可以明显地反映出隧道开挖的空间效应，工作面前约 ! 倍洞跨到工作面后 " C # 倍洞跨为其影响范围。（’）加载完后，检查试件的破坏情况发现，其表
参考文献：
［"］张得和 3 隧道穿越溶洞堆积物的设计与施工［ 4］（%）： / 铁道工程学报， "+++ %’"5%’2 / ［%］李彪，梁富清 3 高速公路隧道施工中岩溶的研究［ 4］（增刊）： / 工程力学， %,,, (2!5(26 / ［’］曹志强 3 大宝山隧道岩溶处理［7］人民交通出版社， / 第四届全国公路隧道学术会议论文集 3 北京： "++2， "6"5"6* / ［!］孙钧 3 地下工程设计理论与实践［8］上海科学技术出版社， / 上海： "++23 ［*］朱合华，陈清军，杨林德 3 边界元法及其在岩土工程中的应用［8］同济大学出版社， / 上海： "++(3
围岩综合实验系统（ ./00012） ” 和有限元分析程序对岩溶区公路隧道围岩稳定性进行了一系列的大型相似模型试验和数值模拟研究，探讨了溶洞大小对围岩稳定性的影响，总结了公路隧道围岩稳定性与岩溶关系的一些规律。关键词：岩溶；公路隧道；围岩稳定性；模型试验；数值模拟中图分类号： 3*(! 4 5 ’ 文献标识码： 6
!"!
试验方案在本次模型试验中，围岩初始应力仅考虑覆盖
置球形溶洞 # 个，均位于隧道拱顶上方 < ( ">2 （溶洞底与隧道顶间距离）处。直径分别为 !" ( <>2、 !):;>2、 "’:->2。试验结果与分析 !"# 根据模型试验结果，分别做出不同溶洞大小时拱顶与拱腰的径向位移历时变化曲线如图 #。对曲线形状、走向、位移值大小及试件破坏情况等进行分析、比较后，可以得出岩溶区公路隧道围岩径向位移有如下规律：
［’］［)］（"）根据孙均、朱合华等的理论，可用 “位
移释放系数% ” 来综合衡量开挖面的空间效应。由表 " 可得出，因溶洞的影响，拱顶和拱腰处位移释放系数均比一般隧道围岩约大（一般隧道时，据文
［’］［)］知开挖面拱顶处%约为 #-@ ，（ A 为洞跨）献 !A
拱腰 -:,! -:," ! 注：因不受开挖面约束效应影响处 B & !">2 时，的围岩位移无法测到， %仅作参考。
通硅酸盐水泥、膨润土作为胶结材料。其配合比（重量比）为，砂 + 膨润土 + 石膏 + 水泥 & # + ! ( ’ + ’ ( , + 水灰比 & ! + .。相似材料与原型的物体力学参 - ( .，数如表 !。
表! 内聚力 $ （345） - ( -’# "’ ( ) ! ( -) 内摩擦角 $ 9 ’! ’-
!
引言
我国是一个多山的国家，约 -(7 的国土面积
是山地或重丘区，同时也是一个岩溶分布较广泛的国家。特别是在广西及贵州等地区尤为突出。随着我国高等级公路的发展，在岩溶地区修建公路隧道工程将是不可避免的。对于岩溶区公路隧道围岩稳定性影响的理论与试验研究方面，国内进行得比较少。有鉴于此本文就岩溶区公路隧道围岩的稳定性进行了大型相似模型试验和数值模拟研究，探讨了溶洞大小对围岩稳定性的影响，并总结出了公路隧道围岩稳定性与岩溶关系的一些内在规律，为岩溶区公路隧道的设计与施工提供了一定的依据。
!"$
计算结果与分析通过模拟计算，可得出隧道围岩在不同溶洞大
小情况下的应力、应变等值线图及矢量图。图 " 为溶洞半径分别为 > ? ; : ;!.5、 > ? ; : 9.5、 > ? ; : 9! 根据 > ? ; : %%.5 时的塑性应变矢量图。另外， .5、
地下空间第 %’ 卷 2% " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "