隧道圍巖的穩(wěn)定性

   圍巖穩(wěn)定性是指隧道開挖后，圍巖自身在不支護(hù)條件下的穩(wěn)定程度。 研究圍巖的穩(wěn)定性有助于判斷施工難易程度，作為投資依據(jù)和結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù)。而影響圍巖穩(wěn)定性的依據(jù)又可以分為地質(zhì)因素和人為因素。文章對(duì)此作出詳細(xì)介紹，可供參考。

一、基本概念

    隧道工程?所賦存的地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)涵很廣。包括地層特征，地下水狀況，開挖隧道前就存在于地層中的原始地應(yīng)力狀態(tài)，以及地溫梯度等。但對(duì)隧道工程來(lái)說(shuō)，zui關(guān)心的問(wèn)題則是地層被挖成隧道后的穩(wěn)定程度。這是不言而喻的，因?yàn)榈貙臃€(wěn)定就意味著開挖隧道所引起的地層向隧道內(nèi)的變形很小，而且在較短的時(shí)間內(nèi)就可基本停止，這對(duì)施工過(guò)程和支護(hù)結(jié)構(gòu)都是非常有利的。地層被挖成隧道后的穩(wěn)定程度稱為隧道圍巖的穩(wěn)定性，這是一個(gè)反映地質(zhì)環(huán)境的綜合指標(biāo)。因此，研究隧道工程地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，歸根到底就是研究隧道圍巖的穩(wěn)定性 。

根據(jù)坑道開挖實(shí)踐，坑道開挖后的穩(wěn)定性大體上可分為以下幾類：

1、充分穩(wěn)定的

    坑道在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有足夠的自穩(wěn)能力，無(wú)需任何人為支護(hù)而能維持穩(wěn)定，無(wú)坍塌、偶爾有掉塊。    

2、基本穩(wěn)定的

    坑道會(huì)因爆破、巖塊結(jié)合松弛等而產(chǎn)生局部掉塊，但不會(huì)引起坑道的坍塌，坑道是穩(wěn)定的，層間結(jié)合差的平緩巖層頂板可能彎曲、斷裂。此時(shí)應(yīng)采取局部支護(hù)或輕型的支護(hù)。 

3、暫時(shí)穩(wěn)定的

    大多數(shù)坑道是屬于這個(gè)類型的。坑道開挖后呈現(xiàn)出不同程度的坍塌現(xiàn)象，坍塌后的坑道呈拱形而處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)。在外界（如爆破、重新更換支撐等）和內(nèi)部（如地下水等）條件的影響下，坑道如不及時(shí)支護(hù)，會(huì)進(jìn)一步喪失穩(wěn)定。因此，在這種圍巖中，必須采取各種類型的支護(hù)措施。  

4、不穩(wěn)定的

    坑道在不支護(hù)條件下是難以開挖的，隨挖隨坍，常常要先支后挖，坑道的坍塌發(fā)生迅速、影響范圍大，有時(shí)可坍塌到地表，或在地面形成塌盆地。在有水的情況下，土體流動(dòng)造成極大的荷載。在這種情況下，需要采取專門的支護(hù)措施和施工方法來(lái)保證坑道的穩(wěn)定。

二、影響圍巖穩(wěn)定的因素

1、地質(zhì)因素

    地質(zhì)因素是客觀因素，從5個(gè)方面來(lái)分析：巖體結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合、巖石的力學(xué)性質(zhì)、地下水的影響、圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)。

（1）巖體結(jié)構(gòu)特征

指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。

破碎程度：裂隙率、裂隙間距。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。

完整狀態(tài)：整塊狀、大塊狀等。

（2）結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間組合

 性質(zhì)

① 結(jié)構(gòu)面的成因

② 結(jié)構(gòu)面的光滑程度

③ 結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成

④ 結(jié)構(gòu)面的規(guī)模

⑤ 結(jié)構(gòu)面的密集度

空間組合

指結(jié)構(gòu)面的相互位置狀態(tài)。

（3）巖石的力學(xué)性質(zhì)

主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度Rb。巖石強(qiáng)度越高，隧道越穩(wěn)定。

（4）圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)

初始應(yīng)力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力。已初步將初始應(yīng)力考慮進(jìn)圍巖分級(jí)之中。在高的初始應(yīng)力場(chǎng)條件下，圍巖級(jí)別應(yīng)適當(dāng)降低。

（5）地下水的影響

① 軟化圍巖

② 減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)

③ 具膨脹性的圍巖，遇水后產(chǎn)生膨脹等

2、人為因素

（1）隧道形狀和尺寸
 （2）支護(hù)結(jié)構(gòu)類型

 （3）施工方法

孫：