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影响隧道开挖稳定性的地质条件分析 郜强，何陈 张海龙 【摘 要】 本文对影响隧道开挖稳定的岩石地层、第四系地层和各种地质构造的力学特性作了分析，并分别对铁路、公路隧道围岩分级和判断作了介绍。 【关键词】 开挖稳定性；岩石地层；第四系地层；抗压强度；埋深；地下水；围岩分级 Effect of Tunnel Excavation Stability Analysis of Geological Conditions Gao Qiang，He Chen，zhang Hailong Abstract: This paper analyses the mechanical characteristics of lithostratigraphy、quaternary strata and various geological structures which would make affect on the stability of tunnel excavation, and respectively introduces classification and judging of the railway and highway tunnel surrounding rock. Key words: excavation stability；lithostratigraphy； quarternary strata ；compression strength；cover depth；underground water；surrounding rock classification 开挖稳定性是指隧道开挖后自稳时间的长短，松弛区的大小和对支护压力的大小。不同的地质条件是影响开挖稳定性重要因素之一，是选择开挖方法的主要依据。 1 岩石地层 地球上岩石按其形成的原因分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变层岩 1.1岩浆岩 在地层的深处是高温、流动的岩浆、由于地壳的运动、压力、温度的变化破坏了原来的平恒，而从地下地壳薄弱处向上运动，喷到地面由火山形成的火山岩，如流纹岩、安山岩、玄武岩；没有喷到地面而凝固的叫侵入岩，在浅处凝固的叫浅成岩，如花岗斑岩、正长斑岩、闪长玢岩。在深处凝固的叫深成岩，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩。其特点是： （一）强度和岩石成分有关 这类岩石的特性是：石英成岩石骨架时，其含量高则强度高；长石与云母的含量高时强度小；冷却速度越快其结晶大，强度也相对的低，而且也易风化。 （二）火山的多次喷发 在岩浆岩地段，由于火山的多次喷发，后喷出的岩浆岩往往掩盖原来的地层构造，因此无法用地面的地质构造用作图法预报掌子面前方的地质条件。 （三）收缩裂纹 由于岩浆岩在形成时内外凝固的快慢而产生的温差，在冷凝过程中内外的冷凝收缩不同而在外层产生裂纹、裂隙并逐渐深入内部，而将岩体分裂成不同形状、不同宽度的节理，破坏了岩体的整体性而影响围岩的开挖稳定性。 （四）放射性 在岩浆岩中往往存在一定的放射性，根据国标，部标及法律规定，当其超标时应采取特殊的施工措施。 1.2沉积岩 早期生成的岩石经风化、破碎、搬运、沉积，最后经压固、胶结重结晶等作用而固化成岩。 岩石风化的产物不同，成岩性形成产物也不同。 碎屑物质常见的成岩有：砾岩、凝灰岩、砂岩。 不溶物质常见的成岩有：泥岩、页岩；溶解物质常见的成岩有：铁矿、石灰岩、白云岩、石膏。 沉积岩有以下特点： （1）层理 在沉积过程中形成的层理，由于沿层理面的强度低，在爆破时岩体往往顺层理面脱落，一方面造成超挖，一方面由于成型不好，影响开挖稳定性。 （2）开裂 粘土质的沉积岩，由于以后的收缩形成裂缝和其它物质的充填，破坏了围岩的整体性，也影响开挖的稳定性。 （3）膨胀岩 由于粘土类的沉积岩中还有高龄土，蒙脱石，伊利石和石膏等物质，当含量超限，开挖后遇水发生膨胀，如施工措施不力，往往造成初期支护的破坏或侵入二次衬砌断面。 （4）煤系地层 由于沉积岩中的煤系地层开挖后渗出的瓦斯（主要成分CH4、H2S、CO）。当空气中含量在5%-6%以上时，在高温下产生燃烧；5%-6%时遇火有爆炸，其中8-9%最容易爆炸；大于14%-16%时遇火燃烧，过高时会引起窒息死亡。规程规定，凡隧道开挖时有瓦斯渗出时均应按瓦斯每分钟渗出量采取施工措施。 （5）岩溶 可溶性岩石有石灰岩、白云岩、石膏、岩盐。其中以岩盐最易溶解，石膏次之。石灰岩、白云岩虽然不易溶解，但分布最广最常见，在适当的条件下，岩体的裂隙因含有二氧化碳流动的地下水，而溶解，加上时间的日积月累，因此形成大小形状不一的溶洞。由于溶洞壁岩体的脱落，其它沉积物和地下水的充填，因此在溶洞的充填中有的有堆积物，有的有泥