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隧道围岩稳定性的影响因素分析
日期:2016-5-4 17:20:52 作者:佚名 来源:本站原创
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隧道围岩稳定性受一系列因素的影响,其中起控制作用的主要因素有岩石性质、岩体结构、天然应力状态、地质构造、地下水等。

一.岩石性质

岩石性质是影响地下工程围岩稳定性的最基本因素。坚硬完整的岩体为地下工程围岩稳定提供了基本保证,围岩一般是稳定的,不需支护,能适应各种断面形状及尺寸的地下洞室;

软弱岩体,如粘土岩类、破碎及风化岩体、吸水易膨胀的岩体等,通常具有力学强度低及遇水软化、崩解、膨胀等不良地质现象,不利于洞室稳定;

软硬相间的岩体,由于其中软岩层强度底,有的则因层问题成为软弱夹层,因此,这类岩体的力学性质一般较差,围岩稳定性也比较差。

二.岩体结构

岩体结构对围岩稳定起控制作用。松散结构及碎裂结构岩体的稳定性最差;薄层状岩体次之;厚层状及块状岩体结构最好。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所控制。

结构面对围岩稳定性的影响,不仅取决于结构面本身的特征,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,只有当结构面的组合交线倾向洞内,才有可能出现不利于围岩稳宅的分离体,特别是当分离体的尺寸小于洞跨时,就可能向洞内滑移,造成局部失稳。

围岩分离体有楔形、锥形、菱形、方形等,它们出现在顶围、侧围和底围,其稳定性不同。

三.天然应力状态

天然应力的影响主要取决于垂直于洞轴方向的水平应力的大小和天然应力比值系数,它们是围岩内重分布应力状态的主要因素。因此,估算这种应力的大小并设法消除或利用是非常重要的。由于最大主应力多系水平的,在洞轴选择时,应尽量使两者一致,而不要垂直。

四.地质构造

隧道围岩常是强度不等的坚硬和软弱岩层相间的岩体。构造变动中,常沿坚硬和软弱岩层接触处错动,形成厚度不等的层问破碎带,大大破坏岩体的完整性。洞室通过坚硬和软弱相间的层状岩体时,易在接触面处变形或塌落。因此洞室应尽量设置在坚硬岩层中,或尽量把坚硬岩层作为顶围。

褶皱的形式、疏密程度及其轴向与洞室轴线的交角不同,围岩稳定性也不同。

洞室通过断层,若断层带宽度愈大,走向与洞轴交角愈小,它在洞内出露便越长,对围岩稳定性影响便越大。断层带破碎物质的碎块性质及其胶结情况,也影响围岩稳定性。破碎带组成物质如为坚硬岩块,且挤压紧密已胶结,比软弱的断层泥与组成疏松的糜棱岩或未胶结的压碎岩要稳定些。构造带的地下水动力条件,常常是分析围岩稳定的重要依据。

五.地下水

岩体中地下水的赋存与活动,既影响围岩的应力状态,又影响围岩的强度,进而影响洞室的稳定。实践证明,许多洞室只要是干燥的,即便是通过软弱的或破碎的岩层时,围岩稳定性总是较好的或危害比较微弱,且易于克服,而存在地下水时,情况就要复杂得多。地下水的影响表现在静水压力作用、动水压力作用、对软弱岩体及软弱夹层的软化和泥化作用、对可溶性岩体的溶蚀作用及对滑动面的润滑作用等。此外,洞室涌水本身就是重大的工程地质问题之一。

此外,工程因素也是影响隧道围岩稳定性的重要因素之一,这些因素包括隧道的埋深、几何形状、跨度和长度,施工方法、围岩暴露时间及衬砌类型等,这些因素影响围岩应力的大小和性质。

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