隧道围岩及支护结构稳定性分析方法综述.pdfVIP

山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2010 年 第25 卷 第4 期 ●应用技术 隧道围岩及支护结构稳定性分析方法综述 伍华刚 （贵州省交通规划勘察设计研究院，贵州贵阳，550001） 摘 要：以隧道围岩与支护结构的相互关系为主要研究对象，以特长公路隧道围岩及支护结构 稳定性分析方法为依托，对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录，分析 掌子面围岩等级，并与设计资料进行对比，对不同级别不同地质条件下的围岩与支护结 构稳定性进行比较分析，总结围岩及支护结构稳定性分析的方法。 关键词：特长隧道；围岩；支护结构；稳定性分析 ＋ 中图分类号：U452.1 2 文献标识码：A 文章编号：1004-6429 （2010）04-0072-03 随着深埋特长隧道的不断涌现，所遇到的问题也越来越多， 以及结构面与开挖临空面之间的空间组合关系，借助于赤平极 现行的设计与施工规范已不能满足设计与施工要求，虽然国内 射投影分析法、实体比例投影分析法和块体坐标投影法进行图 外有关深埋特长隧道的研究成果不少，但由于深埋特长隧道地 解分析，从而判断岩体的稳定性。 形、地质条件复杂，设计制约因素多，并且常伴有断裂带、破碎 1.3 力学分析法 带、岩爆、突泥、涌水等地质灾害，给设计和施工带来了很大的盲 从 19 世纪人类对松散地层（主要是土层）围岩稳定和围岩 目性。加上深埋特长隧道埋深大、隧道长、地质条件复杂，使地质 压力理论进行研究开始到现在，围岩压力理论主要经历了古典 勘察也不可能全面精确地探清每一段的具体情况，很多时候勘 压力理论、散体压力理论及现在广泛应用的弹性力学理论、塑性 察结果与隧道施工中实际遇到的地质条件相差很远，漏掉的一 力学理论。 些不良地质体给施工带来许多预想不到的困难。 实际工程中，隧道开挖后，由于卸荷作用使围岩应力进行重 1 公路隧道围岩稳定性分析方法 分布，并出现应力集中，如果围岩应力处处小于岩体弹性极限强 隧道围岩的稳定性分析主要包括隧道的整体稳定性分析和 度，这时围岩处于弹性状态。反之，围岩将部分进入塑性状态，但局 局部块体的稳定性分析，分析方法大致可归纳为工程地质类比 部区域进入塑性状态并不意味着围岩将发生坍落或失稳。因而，研 法、岩体结构分析法、岩体稳定性力学分析法和模拟试验法等， 究围岩稳定就不能不考虑塑性问题，芬纳（Fenner）—塔罗勃（Talo－ 其中，模拟试验法包括物理模拟和数值模拟。 bre ．J）和卡斯特奈（Kaster． H）等给出了围岩的弹塑性应力图形。 1.1 工程地质类比法 1.4 数值计算方法 根据拟建地下洞室的工程地质条件、岩体特性和监测资料， 岩体不仅为一般材料，更重要的是本身就是一种复杂的地 结合具有类似条件的已建工程，开展资料的综合分析和对比，从 质结构体，它具有非均质、非连续、非线性以及复杂的加卸载条 而判断工程区岩体的稳定性。由大量工程实例总结出来的各级 件和边界条件，这使得岩体力学的问题通常无法用解析法简单 围岩分类标准，如RQD 分类（Deer，1969）、RMR 分类（Bieniawiski， 地求解，数值方法不仅能模拟岩体的复杂力学和结构特征，也可 1973）、Q 系统分类（Barton，1974）、Z 系统分类（谷德振，1979），以 以方便地分析各种边值问题和施工过程，并对工程进行预测和预 及我国的《工程岩体分级标准》（GB 50218—94）等，都是工程地质 报，因此，数值分析方法是解决岩土体工程问题的有效工具之一。 类比法在稳定性评价中的具体应用。这些围岩分类系统可以对