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隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素分析
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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隧道圍巖穩(wěn)定性受一系列因素的影響,其中起控制作用的主要因素有巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、天然應(yīng)力狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等。

一.巖石性質(zhì)

巖石性質(zhì)是影響地下工程圍巖穩(wěn)定性的最基本因素。堅(jiān)硬完整的巖體為地下工程圍巖穩(wěn)定提供了基本保證,圍巖一般是穩(wěn)定的,不需支護(hù),能適應(yīng)各種斷面形狀及尺寸的地下洞室;

軟弱巖體,如粘土巖類、破碎及風(fēng)化巖體、吸水易膨脹的巖體等,通常具有力學(xué)強(qiáng)度低及遇水軟化、崩解、膨脹等不良地質(zhì)現(xiàn)象,不利于洞室穩(wěn)定;

軟硬相間的巖體,由于其中軟巖層強(qiáng)度底,有的則因?qū)訂栴}成為軟弱夾層,因此,這類巖體的力學(xué)性質(zhì)一般較差,圍巖穩(wěn)定性也比較差。

二.巖體結(jié)構(gòu)

巖體結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖穩(wěn)定起控制作用。松散結(jié)構(gòu)及碎裂結(jié)構(gòu)巖體的穩(wěn)定性最差;薄層狀巖體次之;厚層狀及塊狀巖體結(jié)構(gòu)最好。對(duì)于脆性的厚層狀和塊狀巖體,其強(qiáng)度主要受軟弱結(jié)構(gòu)面的分布特點(diǎn)所控制。

結(jié)構(gòu)面對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響,不僅取決于結(jié)構(gòu)面本身的特征,還與結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系,及這種組合與臨空面的交切關(guān)系密切相關(guān)。一般情況下,只有當(dāng)結(jié)構(gòu)面的組合交線傾向洞內(nèi),才有可能出現(xiàn)不利于圍巖穩(wěn)宅的分離體,特別是當(dāng)分離體的尺寸小于洞跨時(shí),就可能向洞內(nèi)滑移,造成局部失穩(wěn)。

圍巖分離體有楔形、錐形、菱形、方形等,它們出現(xiàn)在頂圍、側(cè)圍和底圍,其穩(wěn)定性不同。

三.天然應(yīng)力狀態(tài)

天然應(yīng)力的影響主要取決于垂直于洞軸方向的水平應(yīng)力的大小和天然應(yīng)力比值系數(shù),它們是圍巖內(nèi)重分布應(yīng)力狀態(tài)的主要因素。因此,估算這種應(yīng)力的大小并設(shè)法消除或利用是非常重要的。由于最大主應(yīng)力多系水平的,在洞軸選擇時(shí),應(yīng)盡量使兩者一致,而不要垂直。

四.地質(zhì)構(gòu)造

隧道圍巖常是強(qiáng)度不等的堅(jiān)硬和軟弱巖層相間的巖體。構(gòu)造變動(dòng)中,常沿堅(jiān)硬和軟弱巖層接觸處錯(cuò)動(dòng),形成厚度不等的層問破碎帶,大大破壞巖體的完整性。洞室通過堅(jiān)硬和軟弱相間的層狀巖體時(shí),易在接觸面處變形或塌落。因此洞室應(yīng)盡量設(shè)置在堅(jiān)硬巖層中,或盡量把堅(jiān)硬巖層作為頂圍。

褶皺的形式、疏密程度及其軸向與洞室軸線的交角不同,圍巖穩(wěn)定性也不同。

洞室通過斷層,若斷層帶寬度愈大,走向與洞軸交角愈小,它在洞內(nèi)出露便越長(zhǎng),對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響便越大。斷層帶破碎物質(zhì)的碎塊性質(zhì)及其膠結(jié)情況,也影響圍巖穩(wěn)定性。破碎帶組成物質(zhì)如為堅(jiān)硬巖塊,且擠壓緊密已膠結(jié),比軟弱的斷層泥與組成疏松的糜棱巖或未膠結(jié)的壓碎巖要穩(wěn)定些。構(gòu)造帶的地下水動(dòng)力條件,常常是分析圍巖穩(wěn)定的重要依據(jù)。

五.地下水

巖體中地下水的賦存與活動(dòng),既影響圍巖的應(yīng)力狀態(tài),又影響圍巖的強(qiáng)度,進(jìn)而影響洞室的穩(wěn)定。實(shí)踐證明,許多洞室只要是干燥的,即便是通過軟弱的或破碎的巖層時(shí),圍巖穩(wěn)定性總是較好的或危害比較微弱,且易于克服,而存在地下水時(shí),情況就要復(fù)雜得多。地下水的影響表現(xiàn)在靜水壓力作用、動(dòng)水壓力作用、對(duì)軟弱巖體及軟弱夾層的軟化和泥化作用、對(duì)可溶性巖體的溶蝕作用及對(duì)滑動(dòng)面的潤(rùn)滑作用等。此外,洞室涌水本身就是重大的工程地質(zhì)問題之一。

此外,工程因素也是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的重要因素之一,這些因素包括隧道的埋深、幾何形狀、跨度和長(zhǎng)度,施工方法、圍巖暴露時(shí)間及襯砌類型等,這些因素影響圍巖應(yīng)力的大小和性質(zhì)。

中交路橋工程檢測(cè)主要檢測(cè)業(yè)務(wù):鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)

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