岩层倾角对层状岩体隧道稳定性影响分析.pdf

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1、第38卷，第4期公路工程Vo1．38，No．42013年8月HighwayEngineeringAug．，2013岩层倾角对层状岩体隧道稳定性影响分析刘红兵(湖南省交通科学研究院，湖南长沙410015)[摘要]在山岭隧道的修建过程中通常会穿越倾斜层状岩体，因为具有倾斜产状的层状岩体在倾斜面切向与法向的力学特性差异很大，可见倾斜层状岩体具有显著的各向异性。为了研究层状岩体开挖过程中隧道的力学特性，对这类岩体中隧道开挖后倾角对层状岩体隧道稳定性影响进行了分析。采用FLAC3d有限差分软件对隧道施工过程进行了数值模拟，分析了岩层倾角

2、对偏压作用的影响程度与规律。[关键词】稳定性；倾角；偏压隧道；层状岩体隧道[中图分类号]U456．3[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2013)04—0167—03AnalysisofImpactonTunnelsStabilitywithLayeredRocksLIUHongbing(HunanCommunicationsScienceResearchInstitute，Changsha，Hunan410015，China)[Abstract]Thelayeredrocksoftiltoccurrenceare

3、alwayspassedwhenthetunnelsareconstructedinthemountains．Thelayeredrocksoftiltoccurrencecannotberegardedasisotropicrocksbecauseofthedifferenceofmechanicsbetweenthetangentialsurfaceandverticalsurface．Inordertodeterminethepropertiesofmechanicsintheprocessoftunnelconstru

4、ctioninthelayeredrock，thestabilityofsurround-ingrockiSanalyzedbasedontheinfluenceoftherockInclination．ThefinitediferencesoftwareFLAC3dinusedtosimulatetheprocessoftunnelconstructioninthelayeredrock．tunne1．inordertoobtainthein．fluencelawoftheunsymmetricalpressure．[Key

5、words]Inclination；layeredrock-tunnel；unsymmetricauyloadedtunnel；stabilityO．刖a．,t．-暑,it-衡，另外层状节理还会引起围岩稳定性的差异。1工程背景偏压隧道是由于岩层倾向、围岩破碎程度差异等原因引起隧道围岩压力具有显著不对称性，致使某公路隧道位于构造侵蚀、剥蚀地区。沟谷由隧道支护体系受力不均匀的隧道⋯。通常偏压隧北向西延展，北部是岩溶地貌，南部是碎屑岩形成的道的出现有以下几方面原因：地形地貌；地质构造；尖棱状山脊，隧道最大埋深约630m。施工不合理等

6、人为原因等。上述各种诱因中又1．1地质条件以地形问题起的偏压为主，目前国内对偏压隧道的该隧道位于东西向长阳背斜构造的南翼，该处研究也集中于地形引起的偏压问题。张晋刚是单斜构造，岩层倾向NW350。一NE25。、倾角位于对公路隧道支护结构设计的优化方法进行了研究。35。～55。之间。隧道围岩范围内有小规模断裂构造隧道通常不是完全均匀连续介质，围岩中包括发育，仅在有一条东北向的小型断裂。隧道围岩中多种节理与裂隙。较发育裂隙与节理广泛分布于围的主要节理如表1所示。本隧道围岩中奥陶系地层岩中，导致掩体被分割，致使围岩结构的力学特征不中

7、，以东北向节理较为发育；NEIO。一NE20。的节理同于完整岩体，其力学特征显著受到利息与节理的在志留系地层中最为发育。发育程度、分布形式等影响。倾斜层状岩体中岩层1．2涌水量预测的层状分布明显，层间节理导致了隧道围岩各向力I线隧道使用解析法预测碎屑岩裂隙的涌水学行为差异，致使隧道支护体系的受力与变形不平量。通过计算，隧道总涌水量为6996．39m／d，单【收稿日期]2013—05—06[作者简介】刘红兵(1980一)，男，湖南岳阳人，工程师，主要从事公路桥梁设计与研究工作。168公路工程38卷位涌水量在0．47—1．09m／

8、d·m之间为弱含水按左右边界与隧道中心线距离等于4倍洞跨，底部区；但是隧道北侧是寒武系和奥陶系的碳酸岩地层，边界距与隧道底部距离也等于4倍隧道高度。隧道岩溶较发育，岩溶水十分丰富，另外由于南侧志留系埋深100m，计算模型的尺寸为×Y×=90m×地层阻隔影响，该处有较高的水压力