公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

水平应力对隧道稳定性的影响摘要：运用ANSYS有限元分析软件，建立数值模型，在假定隧道埋深为80米的情况下，对不同水平应力情况下的隧道的稳定性进行模拟计算分析。

具体结论如下：随着水平应力增大，隧道顶部和底部稳定性越来越差，隧道边墙处稳定则越来越好。

关键词：水平应力；隧道稳定性；数值模拟；有限元分析1、引言围岩的初始应力场包括自重应力场和构造应力场。

自然界中有的地方以自重应力场为主，有的地方以构造应力场为主。

随着埋深的增加，由岩体自重引起的垂直应力和水平应力均相应增大，在高地应力作用下，围岩可以出现大变形、片帮、底鼓及岩爆等地质灾害，其稳定性与安全问题变得十分突出【1-2】。

由于地应力和地质构造的改变，导致隧道围岩水平应力的不同，从而岩体能量的积累与释放方式也随之发生变化，成为频频出现的塌方和衬砌变形过大等事故的诱因之一。

因此，对于不同水平应力作用下的围岩的应力状态和隧道位移变化的研究显得尤为必要。

2、隧道稳定性的判定围岩稳定性评价一般采用定性评价与定量评价相结合的方法进行。

定性评价是根据工程设计要求对洞址区的工程地质条件进行综合分析，并按一定的标准和原则对洞室围岩进行分类和分段，找出可能失稳的部位、破坏形式及其主要影响因素。

定量评价是根据一定的判据对围岩进行稳定性定量计算。

2.1 围岩稳定性的定性评价围岩稳定性不仅取决于岩体本身性质及其所处的天然应力、地下水等地质环境条件，还与隧洞规模、断面形状及施工方法等工程因素密切相关。

因此，隧洞围岩的失稳破坏实际上是这些因素综合影响的结果。

对一般埋深和规模不大的隧洞。

围岩的破坏与失稳总是发生在围岩强度薄弱部位，不稳定的地质标志较为明显。

通常能够通过一般地质调查工作予以查明。

但对埋深和规模较大的隧洞，由于围岩应力的作用明显增大，不稳定的地质因素较为复杂，围岩稳定性的研究与评价也较为困难和复杂。

如非线弹性问题、弹塑性问题和流变问题等，都可能在这类洞室中出现。

大量的实践经验表明，一般地下洞室围岩的失稳与破坏通常发生在下列部位：（1）破碎松散岩体或软弱岩类分布区，包括岩体中的风化和构造破碎带以及力学强度低、遇水易软化、膨胀崩解的粘土质岩类分布区；（2）碎裂结构岩体及半坚硬层状结构岩体分布区；（3）坚硬块状及厚层状岩体中，在多组软弱结构面切割并在洞壁上构成不稳定分离体的部位；（4）洞室中应力急剧集中的部位，如洞室间的岩柱和洞室形状急剧变化的部位，常易产生应力型破坏【26】。

某公路隧道连拱段中导洞台阶法开挖对围岩稳定性影响研究隧道工程在交通和基础设施建设中具有重要的作用。

隧道的建设需要考虑到各种因素，其中之一就是围岩的稳定性。

本文将研究公路隧道连拱段中导洞台阶法开挖对围岩稳定性的影响。

首先，我将介绍导洞台阶法开挖的步骤。

这种方法是在连拱段的顶部挖开一定的空间作为导洞，然后逐层往下开挖，形成台阶状的结构。

这种开挖方法可以减小开挖面积，降低对围岩的影响，提高围岩的稳定性。

接下来，我将探讨导洞台阶法开挖对围岩稳定性的影响。

首先，导洞的开挖可以减小初始围压，减少围岩的变形和破坏。

导洞台阶法开挖是逐层开挖的，每一层开挖时围压的转移都相对有限，能够降低围岩的应力集中，提高围岩的承载能力。

这种开挖方法还能对围岩进行有效的加固，即可以在每一层开挖完成后进行支护，使用锚索和喷射混凝土等方式，进一步加固围岩，增加围岩的稳定性。

其次，导洞台阶法开挖还可以减小开挖面积，有利于减小围岩的变形和破坏。

导洞的开挖可以提供更多的支护空间，可以采用更稳定的支护方式，如喷射混凝土衬砌，以提高围岩的稳定性。

同时，这种开挖方法还能减少开挖面积，减少对围岩的侵蚀，降低围岩的变形和破坏。

最后，导洞台阶法开挖还能降低施工对交通的影响。

在道路隧道的施工中，交通是一个重要的考虑因素，必须尽量减少对交通的影响。

导洞台阶法开挖可以相对减少开挖面积，减少对道路交通的侵占，降低对交通的影响。

综上所述，公路隧道连拱段中导洞台阶法开挖对围岩稳定性具有显著的影响。

这种开挖方法可以减小围岩的变形和破坏，提高围岩的稳定性。

通过逐层开挖和支护，可以降低围岩的应力集中，提高围岩的承载能力。

此外，导洞台阶法开挖还可以减小开挖面积，有利于减少围岩的变形和破坏，并减少对交通的影响。

因此，导洞台阶法开挖是一种有效的方法，可以提高隧道工程的稳定性和安全性。

围岩物理参数对应力释放的影响问题研究李之达杨广安何巍危建刚黄强（武汉理工大学交通学院·武汉·430063 ）[摘要] 文章通过数值分析研究了围岩物理参数对围岩应力释放的影响，最后通过一个工程实例的监测数据进行了验证。

关键词:隧道围岩应力释放围岩物理参数Rock Physical Parameters on the Impactof Stress ReleaseLI Zhi-da Yang Guang-an He wei Wei Jian-gang Huang qiang ( School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063 China)【Abstract】This paper studies on the impact of rock physical parameters on rock stress release through numerical analysis, and it is verified by monitoring data collected from a project.Key words: tunnel, rock stress release, rock physical parameters1 引言隧道结构在施工过程中随着掌子面的推进，开挖边界的应力释放并不是一次性完成的，而是随着掌子面的推进逐步释放的。

在进行隧道施工过程数值分析时，不同施工步骤时的围岩应力释放程度（围岩应力释放率）的确定是一个非常困难的问题。

总的来说，围岩应力释放率不仅与隧道的工程地质条件、隧道埋深等因素有关，而且还与隧道的结构设计尺寸、开挖方法、支护施作时间、辅助施工措施等因素密切相关。

围岩应力释放率选择的正确与否直接关系到隧道支护结构的设计质量，如果应力释放率选择不正确，一方面可能会设计出过于保守的支护结构，造成浪费；另一方面又可能会设计出强度不够的支护结构，酿成事故。

公路隧道工程中软弱围岩施工技术研究公路隧道工程中，软弱围岩是施工中常见的问题之一。

软弱围岩的不稳定性会导致隧道施工过程中的安全隐患，而且对工程造价和进度也会产生影响。

因此，如何解决软弱围岩的问题成为工程建设中必须解决的一个问题。

本文将对公路隧道工程中软弱围岩的施工技术进行研究和分析。

一、软弱围岩的原因软弱围岩指的是围岩强度较弱、稳定性差的岩层。

软弱围岩的主要成因包括以下几点：1.地质条件不良地质条件的不同会导致隧道所遭遇的地层不同。

一般来说，软弱围岩主要分布在地质构造活跃、受构造变形影响明显、地质构造较为复杂的区域。

此外，地质构造中含有一些难以稳定的地质构造面和断层也是软弱围岩形成的重要原因。

2.地下水地下水是软弱围岩形成的重要原因之一。

地下水的流动会引起岩层中的颗粒、土壤颗粒等松散物质水化溶蚀和冲刷，从而导致软弱围岩的形成。

3.长期的自然风化、侵蚀作用当岩石长期暴露于地表时，受到日晒、风吹、雨淋等自然力量的影响，岩石内部会发生物理和化学反应，从而导致围岩强度下降，稳定性降低。

4.前期施工不合理、或施工操作不当前期施工不合理、或施工操作不当也会导致软弱围岩的产生。

例如，在施工过程中过于追求进度或节省成本，导致标准不够，工艺不够科学；或在施工过程中忽略地质条件，从而导致了隧道施工的不安全等问题。

二、软弱围岩的施工技术1.预测分析在进行公路隧道工程施工前，需要进行岩体工程地质预测，详细了解软弱围岩的地质情况和影响，出具科学合理的隧道工程地质预测报告。

预测分析主要是要考虑到地质环境的不同，而且这种不同会对施工的影响和隧道工程的安全性带来巨大的影响。

2.加固处理在施工过程中，对软弱围岩需要进行加固处理，从而提高围岩的强度和稳定性。

加固处理的方法一般有以下几种：（1）支护分析支护分析要区分软弱围岩的强度、判断穿岩面和拱顶等不同部位的围岩稳定性，为后续精细的支护设计提供基础。

（2）人工加固人工加固通过人为地引入钢筋、混凝土等材料，对软弱围岩进行加固处理，提高岩石的稳定性。

某公路隧道连拱段中导洞台阶法开挖对围岩稳定性影响研究某公路隧道连拱段中导洞台阶法开挖对围岩稳定性影响研究万鹏戴斯然（广州大学土木工程学院）【摘要】本文依托某公路隧道连拱段工程，结合目前国内连拱隧道施工方法现状，运用FLAC3D程序建立了在Ⅳ级围岩地质条件下的连拱隧道三维施工过程弹塑性模型，对Ⅳ级围岩条件下的连拱隧道采用中导洞台阶法进行了施工过程模拟，分析得出了中导洞台阶法在Ⅳ级围岩条件下修建公路连拱隧道在中隔墙顶部易产生应力集中现象。

【关键词】连拱隧道；开挖方法；稳定性分析；FLAC3D1 研究背景在隧道工程建设中，依据各地的工程地质条件选择合理的隧道断面形式，会对整个隧道工程的设计、施工、预算等产生十分重要的影响。

连拱隧道是一种结构新颖的大跨度隧道结构形式，与分离式隧道相比，该类型隧道具有综合造价低、地下空间利用率高、线形流畅等特点，避免了洞口路基或大桥分幅，与隧道外线路连接方便。

目前，在我国的隧道工程建设中，已经建成的连拱隧道和在建的连拱隧道的数量也日益剧增。

2 工程施工概况重庆市某市政公路隧道工程设计总长度为715m。

设计的里程为K13+792～K14+507段。

该工程的技术标准为单线双洞隧道，道路等级为城市次干道Ⅰ级（双洞4车道），道路设计时速为40km/h。

该连拱段断面采用曲墙圆拱断面形式进行暗挖施工。

设计隧道高度为6.6m，宽度为9.9m。

经过查阅设计资料得知K14+2320～K14+350段围岩属于砂岩，岩石饱和抗压强度25.4MPa，岩体完整性系数为0.71，岩体基本质量指标BQ=344，属于IV级围岩。

重度25.2kN/m3，内摩擦角41.7，抗拉强度527kPa，弹性模量3488MPa，泊松比0.13，通过换算得剪切模量为1.325MPa。

本文选取标段处于构造剥蚀浅丘地貌，地面高程210～257m，最高点里程桩号K14+010，最大高差约50m，一般相对高差5～10m，地形总体呈南北低、中部高的特征；南北两侧K13+980、K14+505为地形突变点，地形高差10～20m。

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。

隧道开挖围岩稳定性分析摘要：我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。

隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。

如果处理不当，可能造成重大事故，造成人员和财产损失。

在开挖过程中，不同的开挖方法对隧道围岩的影响也会不同，导致隧道围岩应力重分布的差异很大。

围岩应力应变随开挖断面的变化而变化。

目前，对围岩稳定性的判断方法主要有理论分析、工程类比和数值分析，其中数值分析法是最适合分析隧道施工的方法。

关键词：隧道开挖；围岩；稳定性1地形地貌隧道高程93.05m～640.1m，相对高差547.05m，地层岩性主要为中侏罗统自流井组（J2Z）和沙溪庙组、下侏罗统和上三叠统香溪组（t3-j1x）。

岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，含薄层炭质页岩、炭质泥岩。

2软弱岩群稳定性2.1软岩地层工程地质特征单轴抗压强度小于30MPa的岩层称为软岩。

软岩地层具有强度低、孔隙率低、胶结程度高、受构造面切割和风化影响大等特点。

在隧道围岩压力的作用下，工程岩体具有明显的变形。

软岩隧道围岩具有强度低、结构软弱、易吸水膨胀等特点，隧道围岩变形较大。

2.2软岩地层围岩变形分析对于围岩是否会发生较大变形及变形量，支护压力和地应力作用下隧道围岩相对变形及掌子面变形预测公式如下：式中:εt一一隧道径向相对变形，指径向挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;εf一一隧道掌子面相对变形，指掌子面挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;σcm一一岩体单轴抗压强度;σci一一岩石单轴抗压强度;Pi一一支护压力;Po一一隧道中的原岩应力，取3σ1–σ3，即σmax。

3坚硬岩组围岩稳定性分析根据切向应力准则，将围岩的切向应力(σo)与岩石的抗压强度(σc)之比作为判断有无岩爆及发生岩爆等级划分原则，结果表明:σo/σc<0.30一一一一一一一一一一一无岩爆σo/σc介于0.30～50一一一一一一一轻微岩爆σo/σc介于0.50～0.70一一一一一一中等岩爆σo/σc>0.70一一一一一一一一一一一强烈岩爆由于地下洞室的开挖，原地应力状态将受到一定程度的扰动，在洞壁及其一定深度范围形成应力的二次分布和应力集中。

高地应力软岩公路隧道力学特性及衬砌施作时机研究高地应力软岩公路隧道力学特性及衬砌施作时机研究一、引言随着交通事业的发展，公路隧道作为解决复杂地理环境交通瓶颈的重要工程，得到了广泛应用。

然而，许多地域由于地质条件的限制，公路隧道常常需要穿越软弱的岩土地层，这对隧道的设计和施工提出了巨大的挑战。

特别是在高地应力区，软岩地层更加复杂，对隧道的力学特性和衬砌施作时机提出了更高的要求。

二、高地应力软岩公路隧道的力学特性1. 高地应力下的应力分布特点高地应力软岩地层的主要特点之一是高水平应力。

在隧道施工过程中，高地应力会导致地层的破裂和变形，进而对隧道的稳定性造成威胁。

因此，了解高地应力下的应力分布特点非常重要。

2. 软岩地层的物理力学特性软岩地层的力学特性通常表现为弹塑性和差异性。

这是由于软岩中存在较多的裂缝和颗粒间隙，导致岩土体的强度和变形特性存在较大的差异。

因此，研究软岩地层的物理力学特性对于隧道的设计和施工具有重要意义。

三、高地应力软岩公路隧道衬砌施作时机的研究1. 施工前的地质勘察与分析在高地应力软岩公路隧道的施工前，需要进行全面的地质勘察与分析，了解地质条件以及地下水的分布和流动情况。

这将有助于确定合适的衬砌材料和施工方案，确保隧道的安全稳定。

2. 衬砌材料的选择与设计在高地应力软岩地层的隧道中，选择合适的衬砌材料非常重要。

一般来说，钢筋混凝土和预制装配式混凝土是常用的衬砌材料。

其设计需要考虑到软岩地层的力学特性，以及施工的要求和条件。

3. 施工时机的选择与施工工艺在高地应力软岩地层中，衬砌施工时机的选择非常关键。

一般来说，需要在地层稳定的情况下进行衬砌施工，以减少对软岩地层的影响。

同时，施工工艺也需要根据具体情况进行调整和优化，以确保衬砌施工的顺利进行。

四、结论高地应力软岩公路隧道的力学特性和衬砌施作时机研究对于隧道的设计和施工具有重要意义。

通过深入了解软岩地层的力学特性和选择合适的衬砌材料，可以有效提高隧道的稳定性和安全性。

隧道软弱围岩大变形的特征
隧道软弱围岩大变形的特征是指隧道挖掘过程中，围岩承受巨大应力作用而发生显著变形的现象。

隧道围岩的弱化、裂隙扩展和塌方等问题会给隧道工程带来一系列的安全和施工困难。

首先，软弱围岩往往具有较低的抗压强度和弹性模量，容易受到来自地表和隧道内部的荷载作用而产生挤压和变形。

在隧道开挖过程中，地下水压力和岩土层的自重会增加围岩的应力，进而导致围岩发生挤压和塑性变形。

其次，软弱围岩存在较多的裂隙和脆弱层，这些裂隙和层面往往会随着开挖过程中的排空和应力变化而扩展和切割。

裂隙的扩展会导致围岩的失稳和片状岩体的脱落，增加了隧道施工过程中的风险和困难。

此外，软弱围岩容易受到地下水的侵蚀和渗流的影响，加速了围岩的破坏和溶解。

软弱围岩的溶解和破坏会导致隧道周围地层的沉陷和沉降，进一步加剧了围岩的变形和不稳定。

针对软弱围岩大变形的特征，隧道工程中需要采取一系列的支护措施和加固措施，以确保隧道的安全和施工的顺利进行。

常见的支护手段包括锚杆、喷射混凝土封固、钢架支撑等，这些措施能够增加围岩的抗压强度和稳定性，防止围岩的进一步变形和破坏。

总之，隧道软弱围岩大变形的特征是指围岩在隧道开挖过程中由于应力作用而发生的显著变形现象。

了解这些特征对于隧道工程的施工和安全至关重要，同时采取适当的支护措施和加固措施能够有效减少软弱围岩带来的风险和困难。

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。