松散堆积体围岩隧道进洞稳定可靠性分析

松散土体围岩隧道进洞稳定可靠度分析

欧阳大任1

（1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075）

摘要：本文根据具体工程实例，为保证隧道顺利进洞，针对受降雨入渗影响的松散土体

边坡，探讨用可靠度分析和安全系数相结合的方法,进行滑动稳定性分析, 既考虑了不确性因素, 又是对定值法的一种补充。本文研究方法及研究成果可为同类工程提供参考。

关键词：松散土体；可靠度；安全系数；稳定性分析

1 引言

隧道进洞的关键问题之一就是边坡的稳定性问题。而在边坡稳定性分析中，目前占主导地位的还是传统的安全系数法，将各种设计条件、设计指标和参数都定值化，却忽略了岩土参数的不确定性。大量的试验和工程实践证明，边坡的稳定性由内在因素和外在因素所控制。内在因素是边坡本身所固有的，外界因素主要包括降雨、地震、开挖等。其中许多控制因素在不同程度上具有随机性，安全系数法忽略了这些不确定性，从而给边坡稳定性评价带来了一定的误差。而基于随机性分析的边坡稳定性分析方法是通过建立概率极限状态方程，考虑各种参数的不确定性，从而更具有实际意义。

吉怀公路梁家院子隧道出口的松散堆积体属于土石混杂堆积，洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，与线路呈25°的夹角，左侧山体陡峻，右侧山体覆盖层薄，是典型的偏压、斜交隧道。岩层稳定性、自承能力都比较差，进洞段围岩等级为Ⅴ级。其中左线隧道基本垂直松散堆积山体进洞，右线与山体斜交松散堆积山体进洞。

针对这一特殊性，引入可靠度分析方法结合安全系数法对吉怀公路梁家院子隧道洞口松散堆积体边坡的稳定性进行分析，用概率的方法定量的考虑了实际存在的不确定性因素，因而更能客观定量的反映边坡的实际安全性。

2 松散土体边坡可靠度分析基本理论

松散土体边坡可靠度分析方法是基于极限平衡原理建立状态方程，在定值安全系数方法基础上发展起来的。从定量化的意义上讲，亦可把可靠度定义为:在规定的条件作用下和规定的使用期限内，安全系数或安全储备大于或等于某一规定值 ( 1.0s F ≥或0s M ≥)的概率，亦即边坡保持稳定的概率。

在边坡工程中，可靠度有三种尺度：一是稳定概率，即可靠度或称可靠概率(s P )。它是边坡能完成预定功能的概率。二是破坏概率，即不可靠度。它是边坡不能完成预定功能的概率，与稳定概率是互补的，即1s f P P +=。因此，在实际工程中，一般是计算破坏概率，并提出破坏概率的限值。三是可靠指标，或称安全指标(β)。在边坡分析中，其值是边坡状态函数的平均值除以状态函数标准差的商，或是在n 维状态空间中，n 维极限状态面至坐标原点的最短距离。在标准正态空间，可靠指标β与破坏概率f P 有数值上的对应关系。

边坡稳定的可靠度计算方法大多借鉴结构工程的可靠度分析方法，它的极限状态方程为

12(,,...,)0n Z g X X X == 极限状态方程表征一个n 维曲面，可称为极限状态曲面。它把系统划分出三种状态， 即: ()0Z g X =>为安全状态;

()0Z g X ==为极限状态; ()0Z g X =<为破坏状态。

和两个区域，即安全域和破坏域。

最简单的例子，是由相互独立基本变量R 和S 组成的二维状态，即所谓极限状态的R S -模型(,)0Z g R S R S ==-=

即把安全储备函数表达为抗滑力(R )和滑动力(S )的函数，显然，极限状态面为一条 45 °的直线，如图1所示。

图1 R S -模型的几何意义

3 松散土体边坡滑动稳定的可靠度分析模型

3.1 松散土体边坡滑动安全系数的计算

为简化计算，认为滑动面为折线形，在考虑降雨的渗透压力的作用时，作用在可能滑动面上的下滑力为：

sin i i i i S G i ωγζ=+ （1）

式中，i G 为第i 块下滑体的重力；γ为土体的容重；i 为渗水的水力梯度；i ζ为第i 块滑体动水压力的浸水面积；ω为滑动面与水平面的夹角。

在可能滑动面上由土的抗剪强度产生的抵抗滑体下滑的抗滑力为：

cos tan i i i i i i R G c L ω?=+ （2）

式中，i ?为第i 个滑动面上的内摩擦角，i c 为第i 条滑动面上的单位粘聚力，i L 为第i 条滑动面的长度，则此滑体的安全系数K 为：

4

1

4

1

cos tan sin i

i i i i

i i

i i

i G

c L R K S

G

i ω?ωγζ==+=

=

+∑∑ （3）

在计算松散堆土体边坡滑动稳定安全系数时，当式(3)中K=1时，该边坡处于临界稳定状态，由此，边坡滑动稳定时的极限状态方程式为：

1s Z K =- （4） 3.2 松散土体边坡滑动稳定可靠度分析

目前常用的可靠指标计算的方法有蒙特卡罗法(Monte Carlo 法)、一次二阶矩法(FOSM 法)、点估计法。Monte Carlo 法需要数量可观的随机采样，工作量很大；FOSM 法则需要通过多次迭代求解，计算过程繁琐，理论抽象，二者在实际应用中较有一定难度。Rosenbleuth 在1975年提出用点估计法计算工程中的可靠指标，其基本原理是: 当随机变量的概率分布未知时，可用其均值和方差估计出功能函数的一阶矩(均值) 和二阶矩(方差)，从而得到边坡的可靠指标。经过许多学者研究讨论发现这一方法简单实用，其计算出的可靠指标与Monte Carlo 法和FOSM 法计算结果较为吻合。故本文选用Rosenbleuth 点估计法计算可靠指标。 3.2.1 功能函数

当有几个随机变量影响结构的可靠度时，功能函数可表示为：

12(,,...,)1s n Z K X X X =- （5） 极限状态方程表示为：

12(,,...,)10s n K X X X -= （6）

式中，1X ～n X 为容重、内摩擦角、黏聚力、孔隙水压力等基本随机变量，K 是稳定安全系数。相应的可靠指标定义为：

1

s

s

K K

μβσ-=

（7）

式中，s

K μ和s

K σ为稳定安全系数K 的均值和标准差。

3.2.2 点估计法

点估计法是通过变化区间上几个点的值估计出功能函数的值，在此基础上求可靠指标。许多实际问题只需要对随机变量的某些数字特征值做出适当的估计，通过估计母体中1个样本的数字特征来估计母体相应的数字特征。

点估计法较多，最常用的是Rosenbleuth 法。该法是在随机变量的分布函数未知的情况下，不考虑其变化形态，而是在区间( X min ，X max ) 上对称地取2个点，如取均值的正负标准差，即：

x x x x

x x μσμσ+

-=+=- (8)

若有n 个随机变量，则取值点为2n 个，其所有组合数为2n ，可得到2n 个稳定安全系数值。 岩土体中，黏聚力c 和内摩擦角?是影响边坡稳定性的首要因素，因此，本文主要考虑c 、?取值对边坡可靠度的影响。根据(8)式，有:

c c

c c c c σσ+

-=+=- (9)

式中，c 是黏聚力的平均值，c σ为其标准差。

?

?

?

?σ??σ+

-

=+=- (10)

式中，?是内摩擦角的平均值，?σ为其标准差。

当松散土体边坡为单一土层，强度参数c +-，?+-就有4种组合。通过这些组合可以得到4个不同的稳定系数，如下式:

(,)(,)(,)(,)

S S S S

K f c K f c K f c K f c ????++++

+-+-

-+-

+

--

--

==== (11)

同理，当松散土体边坡由2层土组成时，有4个强度指标，c

+-

，?+-可得到24种组合; 可

计算出16个不同的稳定系数。以此类推，当土有n 个强度指标时，c +-

，?+-

就会有2n 种组合，

可以算出2n

个稳定系数。在地质模型确定的情况下，如上所述，基于点估计法变换c 、?，不考虑强度参数的相关性，用毕晓普法计算稳定安全系数。由式(10)、(11)求平均值s

K μ和

标准差s

K σ。

2

1

12

n

s

i

s

K s n

i K K

μσ==

=

∑(12)

代入(7)式就可得到该边坡的可靠指标β。

4 工程实例分析

吉怀公路梁家院子隧道位于断裂构造发育段附近，岩体极为破碎，边、仰坡坡率过大，导致边仰坡开挖后产生过大变形。洞口端地形呈左高右低、左前右后的特征，与线路呈25°的夹角，左侧山体陡峻，右侧山体覆盖层薄，是典型的偏压、斜交隧道。岩层稳定性、自承能力都比较差，进洞段围岩等级为Ⅴ级。其中左线隧道基本垂直松散堆积山体进洞，右线与山体斜交松散堆积山体进洞。选取隧道进洞影响区域的横断面和纵断面进行分析计算。

4.1 稳定安全系数的计算

通过理正岩土分析软件对隧道开挖区域的原状山体进行分析。建立的模型图如下：

图2 横断面模型图图3 纵断面模型图

2的数据可以计算出纵断面最危险滑体为第三滑体，其安全系数只有1.043。因此需要采取科学合理的稳固措施对边坡进行加固。

4.2 可靠度分析

每一种强度参数的组合可以计算得到一个稳定系数，强度参数有2n种组合时，可以得到2n个稳定系数。求出稳定系数的平均值和标准差，代入公式(7)可以得到可靠指标，进一步算出其失效概率。2个断面边坡的可靠度指标和失效概率计算结果见表3。

由表3为了顺利进洞必须进行稳固处理。

5 结论

（1）仅从传统安全系数法对松散土体边坡稳定性分析，往往与实际情况有些不符。本文用可靠度分析方法结合安全系数法，分析了降雨区松散土体边坡较简单的可靠度分析，结合实际工程计算出边坡稳定系数，为隧道的顺利进洞提供了更可靠的理论分析依据。

（2）可靠度分析方法所得结果是破坏概率和可靠度指标，与定值论方法的单一安全系数值是不同范畴的概念。因此，可靠度分析方法以概率论和数理统计学为工具，它所得结果就具有概率意义。而且可靠度分析方法充分考虑到了各种影响边坡稳定性因素的变异性，其计算结果更具有工程参考意义。

（3）可靠度分析方法并不是代替安全系数法而是相互补充，从而更合理地分析边坡的

稳定性，有效地指导设计工作。

参考文献

[1] 张天宝，土坡稳定分析和土工建筑物的边坡设计[M],成都:成都科技大学出版社，1987.

[2] 徐军,马家蓉.岩石边坡平面滑动稳定安全系数和可靠度[J].四川建筑,2003,23(5):

6162.

[3] 祝玉学.边坡可靠度分析[M].北京:冶金工业出版社,1993,3-192.

[4] 孙慕群，符向前.土坡稳定可靠度分析中若干规律的探讨[J].岩土工程技术，

2000(2):109-113.

[5] 胡向阳，边坡稳定计算中的可靠度分析.国家电力公司西北勘测设计研究院，西安

1006-2610(2002)03-0012-OS。

隧道塌方原因及处理措施

隧道塌方原因及处理措施

目录 一、隧道塌方的原因 (1) 二、塌方处理一般程序 (2) 三、塌方处理实例 (3) (一)隧道概述 (3) (二)塌方过程 (4) (三)塌方段原设计情况 (5) (四)塌方可能原因分析 (5) (五)塌方处理措施 (6) (六)进度计划及人机配置 (9) (七)施工注意事项 (10) (八)处理效果 (10) 四、经验教训总结 (10)

隧道塌方原因及处理措施 一、隧道塌方的原因 目前国内在建和已建隧道工程中，均出现过不同程度的塌方现象，给建设和运营带来了较大的危害。在此，根据新奥法原理分析隧道塌方形成的可能原因。 新奥法的主要原理是在岩体力学特征和变形规律以及莫尔理论的基础上，通过量测手段对开挖后围岩进行动态监测，并根据围岩自稳的时间和空间效应确定爆破强度、开挖速度、初支参数以及辅助施工方法等。其力学机理是利用围岩自稳能力，及时施作初期支护和二次衬砌并与围岩形成整体受力结构。从此原理分析隧道塌方的原因如下： （一）洞身工程地质条件差，围岩自稳能力低，施工时没来得及进行初期支护即发生坍塌。如掌子面围岩软弱、岩体破碎、地下水发育、洞身埋深浅。或隧区通过不良地质地段，如断层褶皱带、膨胀岩地区以及高应力岩层等。这些复杂地质条件往往有不可预见性，给设计和施工的准确性和安全性带来较大困难。见图1。 （二）设计过程中未能准确判断隧区地质条件，没有充分考虑不良地质对隧道的影响，特别是没有及时与现场实际地质条件进行跟踪分析，导致在围岩分级、支护参数设计以及开挖进尺要求等不合理。 （三）施工过程中没有对诸如软弱围岩、浅埋地层等不良地质体进行注浆、超前支护预处理，保证不了围岩足够的自稳能力和自稳时间；开挖爆破效果差，导致围岩应力集中，出现滑塌现象；没有按照设计和规范要求进行施工，如初支背后有空洞、初支厚度不够、锚杆的长度和数量不足以及钢架的间距过大等，致使围岩岩体间不能连成整体受力结构，保证不了支护强度与围岩滑移的力学平衡。 （四）新奥法施工是一个动态过程，对隧道进行实时监控是重要环节之一。目前很多隧道塌方造成人员伤亡、财产损失的原因就是监

隧道开挖围岩稳定性分析

隧道开挖围岩稳定性分析 发表时间：2020-04-03T01:52:44.878Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期作者：马智勇[导读] 我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。 中铁二十局集团有限公司 摘要：我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。如果处理不当，可能造成重大事故，造成人员和财产损失。在开挖过程中，不同的开挖方法对隧道围岩的影响也会不同，导致隧道围岩应力重分布的差异很大。围岩应力应变随开挖断面的变化而变化。目前，对围岩稳定性的判断方法主要有理论分析、工程类比和数值分析，其中数值分析法是最适合分析隧道施工的方法。 关键词：隧道开挖；围岩；稳定性 1地形地貌 隧道高程93.05m～640.1m，相对高差547.05m，地层岩性主要为中侏罗统自流井组（J2Z）和沙溪庙组、下侏罗统和上三叠统香溪组（t3-j1x）。岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，含薄层炭质页岩、炭质泥岩。 2软弱岩群稳定性 2.1软岩地层工程地质特征 单轴抗压强度小于30MPa的岩层称为软岩。软岩地层具有强度低、孔隙率低、胶结程度高、受构造面切割和风化影响大等特点。在隧道围岩压力的作用下，工程岩体具有明显的变形。软岩隧道围岩具有强度低、结构软弱、易吸水膨胀等特点，隧道围岩变形较大。 2.2软岩地层围岩变形分析 对于围岩是否会发生较大变形及变形量，支护压力和地应力作用下隧道围岩相对变形及掌子面变形预测公式如下：式中:εt一一隧道径向相对变形，指径向挤压变形量和隧道半径或者跨度之比; εf一一隧道掌子面相对变形，指掌子面挤压变形量和隧道半径或者跨度之比; σcm一一岩体单轴抗压强度; σci一一岩石单轴抗压强度; Pi一一支护压力; Po一一隧道中的原岩应力，取3σ1–σ3，即σmax。 3坚硬岩组围岩稳定性分析 根据切向应力准则，将围岩的切向应力(σo)与岩石的抗压强度(σc)之比作为判断有无岩爆及发生岩爆等级划分原则，结果表明: σo/σc<0.30一一一一一一一一一一一无岩爆 σo/σc介于0.30～50一一一一一一一轻微岩爆 σo/σc介于0.50～0.70一一一一一一中等岩爆 σo/σc>0.70一一一一一一一一一一一强烈岩爆 由于地下洞室的开挖，原地应力状态将受到一定程度的扰动，在洞壁及其一定深度范围形成应力的二次分布和应力集中。应力集中的结果，使得洞壁附近的切向应力有可能超过其临界值，从而产生岩爆。为了计算围岩的切向应力(σ0)，首先需要作一定假设，将隧道的横截面抽象为受两向正应力作用的平面应变模型。两向正应力其中之一为上覆岩石自重作用引起的垂向应力(Sv);其二维水平向正应力(σn)，它是根据实测的原地应力状态(SH、Sh以及SH的方向)利用线弹性理论公式计算得出，其计算公式如下:

隧道围岩级别划分与判定

隧道围岩级别划分与判定 隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。 1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级 1.1围岩分级 围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。 表1.1 围岩分级 注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。 2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。 3 层状岩体按单层厚度可划分为 厚层大于0 .5m 中厚层0 .1~0 .5m 薄层小于0 .1m 4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试 5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。 3公路隧道围岩分级 3.1公路隧道围岩分级 围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、

密实状态等定性特征，按表3.1确定。当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。 表3.1 公路隧道围岩分级 注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。 3.2围岩分级的主要因素 公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行：(1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。 3.2.1岩石坚硬程度 1 岩石坚硬程度可按表3.2.1-1定性划分。 表3.2.1-1 岩石坚硬程度的定性划分 2岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）表达。Rc一般采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is（50）的换算值，即按式（3.2.1）计算： Rc= Is（50）0.75 (3.2.1） 3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表3.2.1-2确定。 表3.2.1-2 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系 3.2.2岩体完整程度 1岩石完整程度可按表3.2.2-1定性划分。

隧道塌方处理及防治措施

隧道塌方处理及防治措施 摘要：公路隧道塌方不仅影响工程施工进度和安全生产，更直接影响到隧道的施工费用，如何减少隧道塌方，是设计和施工人员共同关心的问题。本文从造成塌方的原因入手，分析了塌方的预防和治理塌方的措施。 关键词：隧道塌方；处理；防治措施 引言 我国的经济在不断地发展，道路工程事业也在发展中进步，然而隧道工程已经成为道路工程的重要组成部分，目前，我国正在大力的修建一些公路桥梁等基础的交通设施。在不良地质地段修筑隧道, 经常出现洞顶、侧壁的滑移坍落现象, 严重的甚至发生冒顶情况, 这些统称为塌方。塌方不但使围岩条件更加恶化, 而且直接威胁施工安全, 延误工期, 费工费料, 还影响工程质量和使用年限。因此施工中应预防塌方和正确处理塌方。 一、隧道塌方及其危害分析 近些年来，在隧道的开挖施工中，都会发生或大或小的塌方，给施工人员的人身安全和社会造成了极大的影响。所谓隧道塌方是指在施工过程中由于应力作用洞顶与两侧的部分岩石和泥沙土大量塌落的现象。塌方的主要类型有洞口塌方和洞内塌方。一般情况下，洞口段的岩体风化严重、破碎，或为堆积层，所以其整体稳定性较差，加上埋置深度浅，就容易在重力作用下出现开裂变形或下沉，当达到极限状态时，就会导致整体失稳，从而发生塌方。在洞内，当隧道开挖时，其周围的岩石会由于应力释放而发生变形或下沉，还有可能是因为围岩内部早已经有节理和层理松弛剥落的现象，针对这些情况如果没有及时采取相应的支护措施，就会很容易形成掉块现象甚至塌方。在施工时一旦发生塌方事故，将带来严重的后果。具体表现在以下三个方面： 1、对施工人员的人身安全造成很大的威胁，给施工人员家庭带来沉重的打击。 2、延长了隧道的施工工期、增加了工程预算，并且极大程度的破坏了机械设备和降低了施工单位的施工质量。 3、影响了施工单位的声誉，并且给社会造成了不良的影响。隧道塌方有高发性和高危性两大特点，鉴于以上严重后果，所以我们必须对塌方的原因、机理进行深入的研究，在以后的施工过程中尽量采取有效的防护和治理措施来减少隧道塌方带来的危害。 二、隧道塌方的常见原因 1、前期隧道设计不良

影响隧道围岩稳定性因素

B RIDGE&TUNNEL 桥梁隧道 毫无疑问，隧道围岩的稳定性对隧道的正常运营是至关重要的。从许多隧道发生的交通事故中可以知道，隧道围岩的稳定性不仅与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关，而且还与隧道的开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。但其中起主导作用的还是岩石性质及岩体的结构、岩体的天然应力状态、地质构造、地下水等自然因素。因此了解这些因素对围岩稳定性的影响和机理，才能够客观实际的采取相应的维护隧道围岩稳定的措施。 岩石性质及岩体的结构 围岩的岩石性质和岩体结构通过围岩的强度来影响围岩的稳定性，是影响围岩稳定性的基本因素。从岩性的角度，可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩，塑性围岩主要包括各类粘土质岩石、粘土岩类、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等，通常具有风化速度快，力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质，故对隧道围岩的稳定最为不利；脆1性围岩主要各类坚硬体，由于这类岩石本身的强度远高于结构面岩石的强度，故这类围岩2的强度主要取决于岩体的结构，岩性本身的影响不是很显著。从围岩的完整性(围岩完整性可以用岩石质量指标RQD、节理组数J n、节理面粗糙程度J y、节理变质系数Ja、裂隙水降低系数Jw、应力降低系数SRF 八类因素进行定量分析) 角度，可以将围岩分为五级即:完整、较完整、破碎、较破碎、极破碎。如果隧道围岩的整体性质良好、节理裂隙不发育(如脆性围岩) 即围岩为完整或较完整。那么，隧道开挖后，围岩产生的二次应力一般不会使岩体发生破坏， 即使发生破坏，变形的量值也是较少 的。这种情况下，围岩岩性对围岩的稳 定性的影响是很微弱的，即一般是稳定 的，可以不采取支护，能适应各种断面 形状及尺寸的隧道。如果隧道围岩的整 体性质差、强度低，节理裂隙发育或围 岩破碎(如塑性围岩)即围岩为破碎、较 破碎或极破碎，则围岩的二次应力会产 生较大的塑性变形或破坏区域，同时节 理裂隙间的岩层错动会使滑移变形增 大，势必给围岩的稳定带来重大的影 响，不利于隧道洞室稳定;软硬相间的 岩体，由于其中软岩层强度低，有的因 层间错动成为软弱围岩而对围岩的稳定 性不利。 从岩体的结构角度，可将岩体结 构划分为整体块状结构(整体结构和块 状结构) 、层状结构(薄层状结构和厚层 状结构) 、碎裂结构(构镶嵌结构和层状 碎裂结构) 、散体结构(破碎结构和松散 结构) 。松散结构及破碎结构岩体的稳 定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状 块体最好。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 点和较弱夹层的物质成分所控制，结构 面对围岩的影响，不仅取决于结构面 的本身特征，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，当结构面的倾角 ≤30°时，就会出现不利于围岩稳定 的分离体，特别是当分离体的尺寸小 于隧道洞跨径时，就有可能向洞内产 生滑移，造成局部失稳;当倾角> 30° 时，将不会出现不利于围岩稳定性的 分离体。而软弱夹层对围岩稳定性的 影响主要取决于它的性状和分布。一 般认为软弱夹层的矿物成分、粗细颗 粒含量、含水量、易溶盐和有机质等 的含量是决定其性质的主要因素，对 不同类型的软弱夹层，这些因素是不 大相同的。由于软弱夹层的抗强度较 低，故不利于隧道围岩的稳定。 围岩岩体的变形和破坏的形式特 点，不仅与岩体内的初始应力状态和隧 道形状有关，而且还与围岩的岩性及岩 体结构有关，但主要的是和围岩的岩性 及结构有关(见表1) 。 岩体的天然应力状态 岩体的天然应力是岩体的自重应 力、构造应力、变异及残余应力在某一 个具体地区以特定方式作用的结果。已 经有大量的实践资料证明，大多数地区 的岩体的天然应力状态是以水平方向为 主的即水平应力通常大于垂直应力。一 般情况下，隧道轴向与水平主应力垂 直，以改善隧道周边的应力状态。但水 平应力很大时，则隧道方向最好与之平 行以保证边墙的稳定性。然而，岩体的 天然应力对隧道的影响主要取决于垂直 于隧道轴向水平应力的大小与天然应 力的比值(ζ) ，它们是围岩内应力重分 布状态的主要因素。例如，圆形隧道， 当ζ= 1 时，围岩中不会出现拉应力集 中，压应力分布也比较均匀，围岩稳定 性最好;当ζ≤1/ 3 时围岩出现拉应力， 压应力集中也较大，对围岩稳定不利。 最大天然主应力的数量级及隧道轴向的 关系，对隧道围岩的变形特征有明显的 影响，因为最大主应力方向围岩破坏的 概率及严重程度比其它方向大。因此， 估算这种应力的大小并设法消除或利用 非常重要的。 地质构造 褶曲和断裂破坏了岩层的完整性 降低了岩体的力学强度，一般来说，岩 分析影响隧道围岩稳定性因素 文/王冠勇 TRANSPOWORLD 2012No.13(Jul) 234

(完整版)第八章地下洞室围岩稳定性分析

第八章地下洞室围岩稳定性分析 第一节概述 1．地下洞室（underground cavity）： 指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。 2．我国古代的采矿巷道，埋深60m，距今约3000年左右（西周）。 目前，地下洞室的最大埋深已达2500m，跨度已过50m，同时还出现有群洞。 3．分类： 按作用分类：交通隧洞（道）、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房仓库、地铁等等； 按内壁有无水压力：有压洞室和无压洞室； 按断面形状为：圆形、矩形或门洞形和马蹄形洞室等； 按洞轴线与水平面间的关系分为：水平洞室、竖井和倾斜洞室三类； 按介质，土洞和岩洞。 4．地下洞室→引发的岩体力学问题过程： 地下开挖→天然应力失衡，应力重分布→洞室围岩变形和破坏→洞室的稳定性问题→初砌支护：围岩压力、围岩抗力（有内压时） （洞室的稳定性问题主要研究围岩重分布应力与围岩强度间的相对关系） 第二节围岩重分布应力计算 1．围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体。 2．地下洞室围岩应力计算问题可归纳的三个方面： ①开挖前岩体天然应力状态（一次应力、初始应力和地应力）的确定； ②开挖后围岩重分布应力（二次应力）的计算； ③支护衬砌后围岩应力状态的改善。 3．围岩的重分布应力状态（二次应力状态）： 指经开挖后岩体在无支护条件下，岩体经应力调整后的应力状态。

一、无压洞室围岩重分布应力计算 1．弹性围岩重分布应力 坚硬致密的块状岩体，当天然应力()c v h σσσ2 1 ≤ 、，地下洞室开挖后围岩将呈弹性变形状态。这类围岩可近似视为各向同性、连续、均质的线弹性体，其围岩重分布应力可用弹性力学方法计算。重点讨论圆形洞室。 （1）圆形洞室 深埋于弹性岩体中的水平圆形洞室，可以用柯西求解，看作平面应变问题处理。 无限大弹性薄板，沿X 方向的外力为P ，半径为R 0的小圆孔，如图8.1所示。 任取一点M （r ,θ）按平面问题处理，不计体力。则： ……………………① 式中Φ为应力函数，它是x 和y 的函数，也是r 和θ的函数。 边界条件： ()()()()()??? ? ?? ???===>>-=??? ??--=>>+=-++=====003103131R b 0)(2sin 22sin 2)(2cos 222cos 22b r r b r r b r r b r r R b p R b p p θθτσθθσστθθσσσσσ ………………② 设满足方程①的应力函数φ为： () θ2cos ln 222F Dr cr Br r A ++++=Φ- ………………………………③ 由③代入①，并由②可得： 2 R F ,4-D ,4-c ,4B ,2204020p pR p p pR A = ===-= ???? ???????Φ ?-?Φ?=?Φ?= ?Φ ?+?Φ?=θθτσθσθθr r r r r r r r r 22 2 22 221111 图 8.1柯西课题分析示意图

浅谈隧道塌方处理及防治措施

浅谈隧道塌方处理及防 治措施 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

浅谈隧道塌方处理及防治措施摘要：隧道作为高等级公路快速发展中不可或缺的地下工程，承担着较大的交通运输任务。本文主要根据以往的隧道塌方处理实例，对隧道塌方的处理措施，进行了介绍和探讨，同时，对于隧道塌方的预防，进行了相应的建议，对于一些应注意的隧道塌方方面问题处理，提出了参考建议和意见。 关键词：隧道塌方；处理；防治措施 隧道塌方作为隧道建设使用中容易出现的问题，一旦发生，就会造成交通阻塞，道路阻断，甚至造成人员伤亡事故，导致较大的经济财产损失。因此，在隧道建设中，应采取合理有效的科学措施，对于隧道塌方进行预防和防治。同时，在隧道塌方后，要及时的进行处理和善后工作，将塌方问题更快解决，从而使隧道塌方造成的经济损失降到最低，避免出现由于延误处理救援时机而导致的更大事故发生。本文主要以四方山隧道塌方事故的处理方案为依据，对于隧道的塌方处理及防治措施进行了较为深入的探讨。 塌方是隧道施工中比较常见和典型的一种事故。一旦塌方发生，不仅延误工期、大幅度增加工程费用，而且会危及施工人员的生命安全。如果处理不当，则会给工程质量遗留隐患，给后期维修养护工作带来极大的

困难。但由于塌方原因众多，形式多样，因此处理时必须全面分析，根据工程具体情况提出综合治理方案。 一.塌方研究现状及产生原因 1.隧道的地形地质因素。隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。公路隧道工程受多变的地质条件影响，如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件，使施工难度大，安全性差；而且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度可达16 m，形状扁平，且防水要求高，加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约，这些无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故产生。 2.隧道的受力状况。隧道塌方从受力因素来说，包括洞口塌方的受力状况和隧道内洞身塌方的受力状况。洞口仰坡变形破坏主要是在变形过程中产生强烈的松动，并在边坡的坡顶附近产生一系列的拉张裂缝。由于边坡岩体一般较为破碎，在隧道开挖产生变形破坏后，并不出现清晰的底滑面，而是表现为破坏区岩体的强烈松动变形。隧道内洞身塌方的受力，从结构观点出发，如把喷层与部分围岩组合在一起，视作组合梁或承载拱，或把锚杆看作是固定在围岩中的悬吊杆等。往往由于支护时机不当或支护强度不够，满足不了围岩稳定的需要，不能有效地控制围岩变形，导致围岩失稳。

海底隧道围岩稳定性分析与控制研究

海底隧道围岩稳定性分析与控制研究 随着我国交通事业的大发展,将有大批量的越江跨海通道投入建设,水下隧道已受到越来越多的关注。与山岭隧道相比,跨海隧道通常具有地质勘探困难、单口连续掘进距离较长、衬砌结构受长期的动静水压力作用、防排水难度大、围岩成拱作用较低、不良地质体段易发生涌水事故等特点,因此在海底隧道衬砌结构的设计和分析计算方面,将具有与一般隧道不尽相同的关键技术问题,亟待在设计中着重反映。论文研究以我国目前蓬勃发展的海底隧道为背景,以富水条件下隧道围岩稳定性及其控制技术为研究重点,综合采用理论解析、数值模拟、室内模型试验和现场监测等多种研究手段,主要开展了以下方面的研究工作：(1)基于弹性力学中厚壁圆筒承受均布压力的拉梅解答和Mohr-Coulomb屈服条件,推导了考虑渗流场和围岩超前位移释放的含衬砌海底圆形隧洞的弹塑性解析公式。根据本文推导过程,可推演满足其它屈服条件和流动法则的隧道围岩应力与位移的弹塑性解答。 同时结合一座海底隧道的工程实例,本文采用解析公式对围岩塑性区范围、应力场、位移场和渗流场的分布进行了理论分析,得到了各场的分布规律和演化特点,并讨论了海底隧道顶板厚度、海水深度、内水水头、衬砌围岩物理力学参数及其渗透性关系等因素的影响规律。(2)基于前人研究成果,针对暗挖海底隧道开挖面围岩稳定性问题,总结了极限分析上限法、楔形体模型、二维对数螺旋线模型,以及条分法模型等4种理论分析模型,并考虑了开挖面滑移体上部地层压力等因素,对理论解析公式进行了修正。结合海底隧道工程实例,采用数值模拟方法,与理论解析方法进行了对比分析,并讨论了围岩粘聚力、摩擦角、海水水位、超前注浆等因素的影响。(3)依托厦门翔安海底隧道,对穿越陆域全、强风化花岗岩段的地层变形进行了现场监测,指出了产生地层大变形的力学机制,总结了拱顶沉降、海床沉降、地层水平变形、海床开裂随隧道施工过程的发生、发展规律,并建立了它们之间的关系,提出通过易于监测的隧道拱顶下沉量及收敛值判断海床地层的完整性,实现对海床状态的信息化控制。 (4)采用FLAC3D有限差分软件模拟分析翔安隧道穿越海域F1风化深槽段的围岩稳定性,指出地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响较大,由渗流引起的隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小,且超前导洞开挖对围岩渗流场的

隧道围岩及支护结构稳定性分析方法综述

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：U 452.1＋2 文献标识码：A 文章编号：1004-6429（2010）04-0072-03 ●应用技术 收稿日期：2010-05-14 作者简介：伍华刚，男，1959年出生，1983年毕业于云南广播电视大学，工程师，550001，贵州省贵阳市云岩区中山东路69号山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2010年第25卷第4期 随着深埋特长隧道的不断涌现，所遇到的问题也越来越多，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形、 地质条件复杂，设计制约因素多，并且常伴有断裂带、破碎带、 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，漏掉的一些不良地质体给施工带来许多预想不到的困难。1 公路隧道围岩稳定性分析方法 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，其中，模拟试验法包括物理模拟和数值模拟。1.1 工程地质类比法 根据拟建地下洞室的工程地质条件、岩体特性和监测资料，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围岩分类标准，如RQD 分类（Deer ，1969）、RMR 分类（Bieniawiski ，1973）、Q 系统分类（Barton ，1974）、Z 系统分类（谷德振，1979），以及我国的《工程岩体分级标准》（GB 50218—94）等，都是工程地质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不同类型围岩按定量地给出其围岩压力值及支护衬砌的形式和厚度，对于一般性工程隧道实现地下工程（结构）设计标准起到了重要的作用，也是地质工程工作者的基本方法之一。1.2 岩体结构分析法 在岩体结构及其特性研究的基础上，考虑工程力作用方向 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解分析，从而判断岩体的稳定性。1.3 力学分析法 从19世纪人类对松散地层（主要是土层）围岩稳定和围岩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、塑性力学理论。 实际工程中，隧道开挖后，由于卸荷作用使围岩应力进行重分布，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，研究围岩稳定就不能不考虑塑性问题，芬纳（Fenner ）—塔罗勃（Talo－bre ．J ）和卡斯特奈（Kaster．H ）等给出了围岩的弹塑性应力图形。1.4 数值计算方法 岩体不仅为一般材料，更重要的是本身就是一种复杂的地质结构体，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。常用的数值方法有：有限元法（FEM ）、有限差分法（FLAC ，FDM ）、离散元法（DEM ）反分析法、边界元法（BEM ）、不连续变形分析法（DDA ）、流形方法等，这些方法在地下洞室和边坡稳定等均有较多的应用，取得了较好的效果。1．5 模型试验 模型试验是隧道及地下工程研究中使用较多的一种方法，其理论基础是相似理论。模型试验具有直观、全面的优点，20世 纪80年代，国内许多学者作了大量的实验研究，谷兆琪教授等（1981）进行了层状砂岩地下洞室稳定性的研究，朱维中、冯光北等（1983，1984）研究了单排裂隙岩体模型的抗剪强度研究，杨淑 72··

隧道围岩类别划分与判定

隧道围岩类别划分与判 定 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。 国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。 1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级 围岩分级 围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表规定。 表围岩分级

注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。 2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。 3 层状岩体按单层厚度可划分为 厚层大于0 5m 中厚层0 1~0 5m 薄层小于0 1m 4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载 强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试 5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。 围岩分级的主要影响因素 用岩体完整性系数K表示，K可按下式计算: Kv=(V pm /V pr )2（）

隧道现场围岩类别判断(全)

3-1-1隧道围岩级别划分与判定 隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。 国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。如国外的Q分级，的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。 影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。 1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级 围岩分级 围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表规定。

隧道塌方原因与处理措施方案

中国中铁隧道塌方原因及处理措施

目录 一、隧道塌方的原因 ............................ 二、塌方处理一般程序 ........................... 三、塌方处理实例 ............................ （一）.......................... （二）.......................... （三）...................... （四）...................... （五）........................ （六）..................... （七）........................ （八）.......................... 四、...................................... 经验教训总结 1 2 3 隧道概述3 塌方过程4 塌方段原设计情况5 塌方可能原因分析5 塌方处理措施6 进度计划及人机配置9 施工注意事项10 处理效果10

隧道塌方原因及处理措施 隧道塌方的原因 目前国内在建和已建隧道工程中，均出现过不同程度的塌方现象，给建设和运营带来了较大的危害。在此，根据新奥法原理分析隧道塌方形成的可能原因。 新奥法的主要原理是在岩体力学特征和变形规律以及莫尔理论的基础上，通过量测手段对开挖后围岩进行动态监测，并根据围岩自稳的时间和空间效应确定爆破强度、开挖速度、初支参数以及辅助施工方法等。其力学机理是利用围岩自稳能力，及时施作初期支护和二次衬砌并与围岩形成整体受力结构。从此原理分析隧道塌方的原因如下： （一）洞身工程地质条件差，围岩自稳能力低，施工时没来得及 进行初期支护即发生坍塌。如掌子面围岩软弱、岩体破碎、地下水发育、洞身埋深浅。或隧区通过不良地质地段，如断层褶皱带、膨胀岩地区以及高应力岩层等。这些复杂地质条件往往有不可预见性，给设计和施工的准确性和安全性带来较大困难。见图1。 （二）设计过程中未能准确判断隧区地质条件，没有充分考虑不良地质对隧道的影响，特别是没有及时与现场实际地质条件进行跟踪分析，导致在围岩分级、支护参数设计以及开挖进尺要求等不合理。 （三）施工过程中没有对诸如软弱围岩、浅埋地层等不良地质体进行注浆、超前支护预处理，保证不了围岩足够的自稳能力和自稳时间；开挖爆破效果差，导致围岩应力集中，出现滑塌现象；没有按照设计和规范要求进行施工，如初支背后有空洞、初支厚度不够、锚杆的长度和数量不足以及钢架的间距过大等，致使围岩岩体间不能连成整体受力结构，保证不了支护强度与围岩滑移的力学平衡。 （四）新奥法施工是一个动态过程，对隧道进行实时监控是重要环节之一。目前很多隧道塌方造成人员伤亡、财产损失的原因就是监 控不到位。不能在塌方隐患出现前掌握围岩变形规律，不能及时预报围岩变

隧道的塌方原因和处理措施

隧道的塌方原因和处理措施 Tunnel's landslide reason and processing measure 2009 届 专业 学生姓名 指导教师 完成日期2010年9月15日

毕业论文任务书

毕业论文任务书

毕业论文评语及成绩

第1章工程概况 (7) 第2章隧道施工坍塌方原因 (8) 2.1 工程地质因素 (8) 2.2 水文地质因素 (8) 2.3 地质预报和监控量测 (8) 2.4 施工工艺 (8) 2.5 管理 (9) 第3章隧道施工预防坍塌方措施 (9) 3.1 坍塌前征兆 (9) 3.2 隧道坍塌方预防措施 (10) 3.2.1 地质预报措施 (10) 3.2.2 围岩监控量测及洞内观察 (10) 3.2.3 防坍塌施工措施 (12) 3.2.4 其它管理控制措施 (14) 第4章隧道施工坍塌方应急预案 (15) 4.1 应急救援机构及职责 (15) 4.1.1 应急救援机构 (15) 4.1.2 职能职责 (16) 4.2 应急设备与设施 (18) 4.3 应急能力评价与资源 (19) 4.3.1 应急能力评价 (19) 4.3.2 应急资源 (19) 4.4 报警、通讯联络方式 (20) 4.4.1 报警电话： (20) 4.4.2 通讯联络方式： (20) 第5章事故应急程序与行动方案 (21) 5.1 事故应急救援程序 (21) 5.2 行动方案 (21) 第6章事故后的恢复与程序 (22) 致谢 (24)

摘要 根据实例,阐述在隧道施工时隧道坍塌的原因和处理措施需要注意的几个问题以及对常见事故的处理方法，谈谈体会。包括工程地质因素、水文地质因素等。前期准备工作、防塌方工作、隧道施工坍塌方应急预案，以及针对隧道在施工中常遇到的问题，阐述了相应的现象及危害，造成此问题的原因及预防措施和处理方法。对今后的隧道施工有一定的参考价值。 关键词：隧道工程塌方原因施工方法处理措施

分析影响隧道围岩稳定性因素

分析影响隧道围岩稳定性因素 习小华 摘要:主要对影响隧道围岩稳定性的自然因素如岩石性质及岩体的结构、岩体的天然应力状态、地质构造、地下水进行了详细的分析。 关键词:围岩稳定性;天然应力状态;地质构造 毫无疑问,隧道围岩的稳定性对隧道的正常运营是至关重要的。从许多隧道发生的交通事故中可以知道,隧道围岩的稳定性不仅与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关,而且还与隧道的开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。但其中起主导作用的还是岩石性质及岩体的结构、岩体的天然应力状态、地质构造、地下水等自然因素。因此了解这些因素对围岩稳定性的影响和机理,才能够客观实际的采取相应的维护隧道围岩稳定的措施。 1 岩石性质及岩体的结构 围岩的岩石性质和岩体结构通过围岩的强度来影响围岩的稳定性,是影响围岩稳定性的基本因素。从岩性的角度,可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩,塑性围岩主要包括各类粘土质岩石、粘土岩类、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等,通常具有风化速度快,力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质,故对隧道围岩的稳定最为不利;脆性围岩主要各类坚硬体,由于这类岩石本身的强度远高于结构面岩石的强度,故这类围岩的强度主要取决于岩体的结构,岩性本身的影响不是很显著。从围岩的完整性(围岩完整性可以用岩石质量指标RQD、节理组数J n、节理面粗糙程度J y、节理变质系数Ja、裂隙水降低系数Jw、应力降低系数SRF 八类因素进行定量分析) 角度,可以将围岩分为五级即:完整、较完整、破碎、较破碎、极破碎。如果隧道围岩的整体性质良好、节理裂隙不发育(如脆性围岩) 即围岩为完整或较完整,那么,隧道开挖后,围岩产生的二次应力一般不会使岩体发生破坏,即使发生破坏,变形的量值也是较少的。这种情况下,围岩岩性对围岩的稳定性的影响是很微弱的,即一般是稳定的,可以不采取支护,能适应各种断面形状及尺寸的隧道。如果隧道围岩的整体性质差、强度低,节理裂隙发育或围岩破碎(如塑性围岩)即围岩为破碎、较破碎或极破碎,则围岩的二次应力会产生较大的塑性变形或破坏区域,同时节理裂隙间的岩层错动会使滑移变形增大,势必给围岩的稳定带来重大的影响,不利于隧道洞室稳定;软硬相间的岩体,由于其中软岩层强度低,有的因层间错动成为软弱围岩而对围岩的稳定性不利。 从岩体的结构角度,可将岩体结构划分为整体块状结构(整体结构和块状结构) 、层状结构(薄层状结构和厚层状结构) 、碎裂结构(构镶嵌结构和层状碎裂结构) 、散体结构(破碎结构和松散结构) 。松散结构及破碎结构岩体的稳定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状块体最好。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和较弱夹层的物质成分所控制,结构面对围岩的影响,不仅取决于结构面的本身特征,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,当结构面的倾角≤30°时,就会出现不利于围岩稳定的分离体,特别是当分离体的尺寸小于隧道洞跨径时,就有可能向洞内产生滑移,造成局部失稳;当倾角> 30°时,将不会出现不利于围岩稳定性的分离体。而软弱夹层对围岩稳定性的影响主要取决于它的性状和分布。一般认为软弱夹层的矿物成分、粗细颗粒含量、含水量、易溶盐和有机质等的含量是决定其性质的主要因素,对不同类型的软弱夹层,这些因素是不大相同的。由于软弱夹层的抗强度较低,故它不利与隧道围岩的稳定。 围岩岩体的变形和破坏的形式特点,不仅与岩体内的初始应力状态和隧道形状有关,而且还与围岩的岩性及岩体结构有关,但主要的是和围岩的岩性及结构有关(见表1) 。

隧道施工塌方的预防及处理措施

隧道施工塌方的预防及处理措施 在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时准确处理，减少塌方带来的危害。 1 造成塌方的原因及预防措施塌方一般是地质不良、设计定位不当、 施工方法不正确等原因引起的 地质条件是造成塌方的基本因素。穿越断裂褶皱带，穿越严重分化的破碎带、堆积层等容易产生塌方。地下水往往也是重要因素，地下水丰富易造成塌方。 地质勘探需要仔细周密。掌握资料不够时本应避绕的不恰当的位置会 错 误的定位通过，绘施工留下了隐患。或因没有准备，在施工时造成塌方。 施工是引起塌方的直接因素，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，（如不恰当的急于进洞、炸药用量过多、支护不及时不牢靠、围岩暴露时间过长、爆破方法选择的不恰当等），或选择了不合适的围岩情况的施工方法，（如本应小断面开挖，结果采用了大断面开挖法，或应先拱后墙法，而采用了先墙后拱法等）并且又未采取其他补救措施，则会造成围岩塌方，甚至由于塌方处理不当也会造成再次塌方或引起更大的塌方。 对于塌方应以预防为主。首先要认真做好勘察工作，必要的钻探及所需要的地质和水文地质资料的收集工作，应详尽做好。隧道位置选择应尽量避免不良地质区段，洞口位置选择要慎重，施工设计，支护设计要合理，要符合实际情况。 施工前要仔细核对设计文件，并需作必要的补测和验证。预防可能发生塌方的区段，事先做好必要的准备，并在施工中采取相应的措施，如在不良地质段采用先排水、短开挖、弱爆破、强支护、快衬砌、各工序紧跟的措施，消除不利因素，尽快修好衬砌，避免塌方发生。 塌方似乎是突然发生的，但实际上是有一定征兆的，在施工中还需要加强观察分析。例如顶部围岩裂缝旁出现岩粉，或洞内无故尘土飞扬、或不断掉小石头、或围岩裂缝逐渐张大等，说明塌方即将发生；支撑压坏或变形加大，说明围岩压力再加大，有塌方的可能性；围岩中突然出水或水

隧道施工的危险源分析及防范措施

隧道施工的危险源分析及防范措施（一）不安全因素（危险源）分析 隧道施工一般可能遇到的不良地段和特殊地段有：滑坡、坍塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力高强度地层、松散地层、软土地段，膨胀地层、软弱黄土地层、含水未固结围岩、溶洞、断层、岩爆、流沙、瓦斯溢出地层等。 根据“两阶段设计图”说明，本合同段米家寨1#、2#隧道属：“隧址区地表均为第四系中更新统风积老黄土，下伏晚第三系半固结砂砾岩”；“隧址区主要为半固结砂砾岩及半固结粘土岩”；“本次钻孔中未见地下水，隧址区水文地质条件简单”；“隧道洞身稳定性分析评价：隧道洞身穿越晚第三系半固结砂砾岩，未发现断层等不良地质作用，场地整体稳定，适宜修建隧道”。 半固结砂砾岩的特点是：围岩稳定性差，侧壁处理不当会产生较大的坍塌，地表水极易下渗，属强～中透水层（弱透水层），雨季时有滴水现象。 分析设计单位提供的工程地质与水文地质报告，L2合同段米家寨1#、2#隧道在施工中可能发生地事故主要危险源是“坍塌”。坍塌对隧道施工会造成严重的安全生产事故，对工程安全、施工人员安全、设备安全受到极大地安全。 另外其他的危险因素还有：民爆物品爆炸、触电、火灾、运输事故、机械物体打击、高处作业坠落等。后附《危险源辨识、评价和控制措施一览表》。

（二）隧道施工坍塌防范及处理措施 1、隧道坍塌预防措施 （1）发生坍塌的原因 1）地质因素 ①当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。工程地质灾害所引发的事故也非常多，这是在不清楚前方不良地质情况下，仍沿用不变的施工手段，没有及时采取有针对性的处理措施造成的。掌子面前方围岩破碎、节理发育、岩石走向垂直、岩石间有渗透水、岩层间有泥夹层、前方出现断层带等，这些不良地质极易引发塌方事故。 ②地下水、渗透水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。 2）施工方法和措施不当 ①施工方法选择不当，或工序间距安排不合理，各工序间距拉的过长，地层暴露时间过久，引起围岩松动、风化，导致坍塌的发生； ②喷锚不及时，或喷混凝土质量、厚度不符合要求； ③采用钢支撑时，支撑架质量欠佳，支撑与围岩不密贴，两者间的空隙填塞不密实，或连接不够牢固，不能满足围岩压力所需要的强度要求； ④有时抽换支撑不当，或当支撑已出现受力过大的现象前未及时加固； ⑤爆破作业不当，用药量过多；