隧洞围岩稳定性评判的新思路和2

《隧洞围岩稳定性评判的新思路和2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、隧洞围岩稳定性评判的新思路和新方法*李宁西安理工大学水电学院岩土所2006年9月＊受中科院重大创新基金(KZCX1-SW-04)和中科院百人计划项目联合资助第九次全国岩石力学与工程学术大会1引言安全生产是关系国计民生的头等大事隧道（洞）工程是高风险行业每年，地下工程施工中由于设计、施工不当引发的塌方事故造成的人员伤亡上万、国家财产损失几十亿如何评判隧洞围岩的稳定性？2目前围岩稳定性评判指标目前对洞室稳定性的评价尚无统一的理性方法收敛变形是围岩稳定状态的最直接表现，常被当作重要指标经验公式由抗压强度与洞室尺寸估算

2、最大允许变形式中：B为洞室跨度H为洞室高度Rb为岩体单轴饱和抗压强度规范方法《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)允许的洞周相对收敛量围岩类别隧洞埋深（m）<5050~300300~500III0.1~0.30.2~0.50.4~1.2IV0.15~0.50.4~1.20.8~2.0V0.2~0.80.6~1.61.0~3.0注：(1)洞周相对收敛量指实测收敛量与两点间距离之比(2)适用于高跨比为0.8~1.2和III类围岩跨度小于20m、IV类小于15m、V类小于10m(3)脆性岩体取表中

3、较小值，塑性岩体取表中较大值工程上主要采用经验公式和规范的规定2目前围岩稳定性评判指标以上两种方法均与围岩的力学参数、变形模量E、围岩埋深H等因素没有直接关系，显然不科学。没有能够反映围岩力学特性、隧洞的埋深以及隧洞尺寸的围岩稳定性评价指标，更没有理性的、明确的围岩稳定性评价标准与方法围岩类别IIIIVV经验公式3.7910.73120.00规范的规定10~2520~6030~80洞径10m时不同评判指标允许的拱顶最大沉降量(mm)弹性模量（GPa）泊松比凝聚力（MPa）内摩擦角（°）5.0~10.00.25~

4、0.300.6~1.535~451.0~5.00.30~0.350.1~0.630~350.3~1.00.35~0.450.05~0.120~303本课题组的新思路修正围岩稳定性评判指标支护系统安全性评判指标现场变形监测围岩变形随掌子面推进的预测模型分析出位移损失总变形现场位移监测变化速率允许最大位移围岩的稳定性现场支护系统内力监测支护系统的安全性3.1基于芬纳公式的推导按围岩刚好不产生塑性松动区为条件，首次提出圆形隧洞拱顶允许沉降量公式式中：洞室上覆压力一般取为洞径为剪切模量现场声波测试出开挖后总有围岩进入塑

5、性，仍维持稳定，根据弹塑性解析解推出塑性区半径为R时的洞顶沉降量为为粘聚力为内摩擦角式中：3.2基于修正的芬纳公式的推导上式的推导中曾一度忽略了凝聚力的影响，如果考虑凝聚力的影响，则可以求得修正的临界位移式中：围岩类别IIIIVV经验公式3.7910.73120.00规范的规定10~2520~6030~80基于芬纳公式推导塑性区深度2m3m4m4.916.418.1117.9724.0731.2439.5651.7465.57修正的临界位移公式塑性区深度2m3m4m6.117.9810.1119.0925.52

6、33.0541.8354.7169.34洞径10m时不同评判指标允许的拱顶允许沉降量(mm)对于III、IV类围岩，经验公式的值偏小，而规范的值偏大，且上下限范围很大由公式推导的允许沉降量明显优于经验公式和规范所得值考虑凝聚力c的影响后，允许沉降量的增大幅度与c的大小有关3.3不同方法得到的允许沉降量对比3.4支护系统安全评判指标支护和加固措施将洞室的稳定性问题转化为支护系统的安全问题，然而对支护系统安全性评判更是处于初期的、经验的探索阶段。提出根据支护结构的内力(应力)、变形对支护结构进行安全性评价的新方法，

7、完善了支护结构安全性评价体系钢拱架喷射混凝土层锚杆钢筋拉断情况钢筋拔出情况4应用步骤围岩变形随掌子面推进的预测模型分析出位移损失现场实测位移与允许沉降量对比，结合实测变形速率和现场支护系统的监测判断围岩稳定性根据具体情况提出紧急处理措施或适时支护方案现场监测及时反馈处理效果，直到满足要求时处理结束此种方法已在紫坪铺、武都导流洞等工程实践中应用，并已验证了其有效性4.1工程应用—黑河引水导流洞工程1997年5月25日开始对0+487断面进行监测（当时距掌子面4.2m，该洞段埋深42.2m，IV类围岩，断面尺寸12

8、.5m×13.5m）6月8日，实测拱顶沉降25.5mm，经本课题组建立的围岩变形随掌子面推进的预测模型分析出位移损失18.6mm，该断面拱顶累计变形44.1mm，根据规范（锚杆喷射混凝土支护规范）限定该洞段为允许拱顶沉降为56.0mm，根据本评判模型计算方法得出的允许沉降量为42.5mm。我方立即报警，经紧急处理后拱顶沉降趋于平稳。业主、监理、施工均认为避免了一次塌方。6月8日达到报警