缓倾岩层隧道塌方机理及围岩稳定性分析.pdf

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1、·隧道/地下工程·缓倾岩层隧道塌方机理及围岩稳定性分析李清龙邓辉杨秀程(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059)摘要通过地质分析的手段，对某缓倾岩层隧道塌方机理进行了详细分析，并总结了缓倾层状岩体和块状岩体两种类型塌方的地质力学模型。在此基础上，运用离散元强度折减法，探讨了强度折减路径与围岩稳定性判定指标的适用性，并得到了两种情况下隧道的整体安全系数。关键词缓倾岩层隧道塌方机理折减路径稳定性判定指标安全系数中图分类号U451+．2文献标识码A文章编号1009-4539(2015)02-0047-04CollapseMec

2、hanismandStabilityAnalysisofSurroundingＲockofTunnelinGentlyInclinedＲockmassLiQinglong，DengHui，YangXiucheng(StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtectionofChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China)AbstractDetailedanalysisofthemechanismofrocktunnelcol

3、lapseismadebygeoanalyticaltechnologiesandgeome-chanicalmodelsoftheslow-dippinglayeredrockmassandblockedrockmassaresummarized．Basedonthese，itexplorestheapplicabilityofcriteriaforstrengthreductionpathandsurroundingrockstabilitybystrengthreductionmethodbasedonUDEC．Finallyitcomesto

4、thesafetyfactorsoftunnelunderthesetwoconditions．Keywordsgentlyinclinedrockmasstunnel;collapsemechanism;thepathofreduction;stabilitycriterion;safetyfactor本文通过对叙大铁路某缓倾岩层隧道围岩塌1引言方机理及其稳定性数值模拟计算，系统总结了缓倾在缓倾角或水平岩层隧道施工时，隧道拱顶易岩层隧道塌方的地质模型，并探讨了基于离散元强出现弯折内鼓、张拉破坏和剪切滑移等现象，以致度折减法下的折减路径及围岩稳定性判

5、定指标的拱顶出现掉块或塌方，目前对于这类隧道的塌方机合理性，以期为岩质隧道稳定性定量评价提供一些［1］理和稳定性研究取得了较大的突破，张倬元等提依据。出了缓倾角或水平岩层围岩变形破坏的主要形式［2］2塌方概况是弯折内鼓。郝文广通过分析岩层层间拉应力与剪应力，得到了水平岩层离层的力学判据。杨叙大铁路某隧道位于四川省古蔺县境内，隧道全［3］修运用结构力学的方法，分析了围岩破坏机理与长7336m，为一单线隧道。隧址区属低山～低中山区［4－5］岩层厚度及隧道跨度的关系。郑颖人等运用有构造剥蚀地貌，斜坡沟谷、山间凹地地形，山高谷深，限元强度折减法分析均质、节理

6、岩体隧道的破坏状地形起伏较大。施工至DK78+265处时，爆破后排态及其安全系数，将隧道稳定性引入到定量分析。险期间，掌子面位置拱顶出现掉块、塌方现象，随后塌方区域扩大，掌子面后方已施作完毕段不断出现大掉收稿日期:20141110块塌方现象，塌方段一直延伸至DK78+225处，整铁道建筑技术ＲAILWAYCONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2015(2)47·隧道/地下工程·个断面大部分被塌方体堵塞，塌方段纵向长度和塌顶为缓倾角层面，与另一组陡倾角节理交切，隧道落高度等情况不明。塌方段揭示的围岩为奥陶系开挖后，拱顶组合形成不稳定的块体，很容易

7、出现下统湄潭组页岩夹灰岩，薄层～中厚层状，岩层缓坍塌(见图3)。该条件下，结构面的形态、延展尺倾，并发育一组竖向节理，层面及节理的产状分别度、密集程度和胶结充填情况等是影响岩体强度和为305°∠8°，118°∠88°(见图1)。围岩稳定性的重要因素。当结构面上的剪应力超过其抗剪强度时，不稳定块体随即破坏，出现塌方。从力学机理来看，这类围岩变形破坏机理表现为不稳定块体结构面的剪切破坏。图1塌方区地质剖面示意图3隧道围岩塌方机理隧道塌方段围岩主要为弱风化页岩，根据施工图2层状岩体张拉－图3控制性结构面期的跟踪地质调查，掌子面揭露的岩体层面缓倾，弯剪破坏力

8、学模型剪切破坏力学模型部分施工段可见一组竖向节理，部分段未见明显节理，因此可分为层状岩体和块状岩体两种情况，