隧道工程地质说明书

隧道工程地质说明书（共8篇）

隧道工程地质说明书 篇1

DK12+680—DK13+600

一、概况

川主隧道位于川主乡，里程DK12+670～DK13+600，隧道全长930m，入口高程530m、出口高程546m，最大埋深145m。

二、地形地貌

测区为中低山地貌，陡坡地形，相对高差220余米，斜坡自然坡度35°～50°。坡面基岩出露，植被覆盖较好，有公路距离测区不远，交通条件较好。

三、地层岩性

测区通过地层岩性为白垩系上统灌口组（K2g）粉砂质泥岩，泥灰岩，长石砂岩，泥岩，泥质粉砂岩；白垩系上统夹关组（K2j）泥质粉砂岩，泥岩，砾岩，粉砂质泥岩；侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）粉砂质泥岩，砂岩，；侏罗系上统遂宁组（J3sn）粉砂质泥岩，长石砂岩，泥岩。

四、地质构造

段内无折皱、断层构造，节理裂隙较发育。附近有一小型滑坡和一古岩堆一级附近的坡积层。

五、水文地质

地表水较发育，主要为沟内季节性流水，有地表冲沟。地下水主要为土层孔隙潜水及岩体裂隙水，较为发育，附近有一下降泉，应该注意地下水防护。

六、围岩分级

测区内岩石为软岩，无断层、折皱等地质构造，节理裂隙较发育，地下水较为发育。综合考虑上述因素，初步断定围岩为Ⅲ～Ⅳ级。

七、洞身地质灾害

测区内无塌方、岩溶、岩爆、地热、膨胀岩及软岩，但是由于地下水较丰富，且附近有一下降泉，因此有洞室涌水的可能性，因做好防护工作。

八、洞口地质条件描述

测区洞口无塌方，隧道入口有一小型滑坡，应建筑抗滑挡墙或用抗滑桩加固。DK13+530右侧100m处有一古岩堆。隧道进出口岩性为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等软岩，应加强支护及衬砌设计，施工时加强地质超前预报。

九、下一步勘探工作安排

隧道工程地质说明书 篇2

关键词：隧道,综合勘察,工程地质,围岩

1 工程概况

茶林顶隧道位于郁南县东坝北面约5 km,进出口均有简易公路和县道或省道相通,有一县道在隧道中部山凹处穿过,交通十分便利。隧道地处茶林顶重丘山岭区,山体走向总体呈近北东或北西向,地势总体呈南高北低,隧道线路经过最大高程约为355 m,隧道进出口丘山体呈缓坡状,自然坡度为10°～20°,隧道中部山顶及山凹两侧山坡坡度较大,约30°～35°,山体植被茂密,主要生长松树和杂草,山体地表发育有数条小沟谷,部分沟谷内有长年流水,地表水量较小,隧道中部为一较大沟谷(分水凹),呈北东方向,平时无水流,但大雨时水量较大。

隧道穿过茶林顶丘陵,分左右线设置。左线隧道长2 644 m;右线隧道长2 558 m,布置11个勘探钻孔。由于本隧道在地质调查和工可阶段地质工作中已发现茶林顶隧道围岩类型复杂,初勘阶段投入了较多工程物探工作量,采用物探方法有地震折射波法、高密度电法、氡浓度测量、可控源音频大地电磁波法,达到隧道工程初勘规范规定的要求。

2 综合勘察方法

1)资料搜集。

有目的地搜集既有成果资料,对测区的构造格局、地层岩性有总体性的了解,以指导地质测绘工作。

2)航、卫片遥感判释。

遥感判释在整个综合勘察工作中占有极其重要的地位,对地质调绘起着积极的指导作用。

3)工程地质调绘。

工程地质调绘是综合勘察的关键工作,在对搜集到的区域地质资料分析研究和航、卫片进行室内判释的基础上,通过地质调查来获得地质资料。对调绘判断不清且对工程影响较大的断裂、重大不良地质地段,再结合物探、钻探进一步查明。

4)综合物探。

综合物探是勘探手段中勘测面广、效率高、费用低、效果明显的手段之一。

5)地质钻探。

地质钻探是综合勘察中对地质测绘和物探成果进行检验的有效手段,也是采集工程地质主要参数的重要方法,同时也为物探资料的解释提供可靠的参数。

3 综合勘察的主要技术成果

3.1 区内构造格局及性质

1)褶皱。

根据地质填图岩性组合分析对比,隧道区存在一背斜褶皱构造,其轴部为泥盆系东岗岭组地层,两翼为泥盆系榴江组地层,为一向北西倾覆背斜构造。

2)断层。

分布于郁南茶林顶F7断层,该断裂带属于罗定—广宁断裂带,在遥感图像上表现为明显的线性构造特征:直线型、宏观连续、延伸远,并且控制着山体和盆地的边界,影响水系的流向,显示其在新生代具有一定的活动性。

3.2 地层岩性

隧址区地层岩性主要由第四系覆盖层亚黏土,下伏基岩上泥盆统榴江组砂岩、中泥盆统东岗岭组白云质灰岩(左线K72+580～K73+700、右线K72+640～K74+015段)。

第四系松散覆盖层主要由残、坡积黏土、亚黏土、粉土及崩塌堆积碎、块石土组成。由于全、强风化岩石,大部分呈土状,从物理性质上看,其纵波波速和第四系松散覆盖层相近;从工程力学性质上看和土层工程力学性质相近,特别是对隧道围岩而言更是如此,故将全、强风化岩层划入第四系土层中,整层纵波波速约500 m/s～1 800 m/s。

下伏基岩岩性主要由中上泥盆系砂岩、白云质灰岩、灰岩等组成,为弱、微风化岩石,分布较广,厚度较大(一般大于10 m),纵波波速一般为2 300 m/s～4 800 m/s。

3.3 溶洞

本隧道经初勘钻孔发现,在泥盆系中统东岗岭组灰岩中存在岩溶地质现象,如S53钻孔发现两个溶洞:174.65～169.25,140.35～136.05,高度分别为5.4 m,4.3 m。溶洞充填物为灰褐色硬塑状亚黏土含碎石。

3.4 水文地质

隧道围岩地下水与上覆岩土层分布和厚度及构造裂隙发育程度关系密切,根据勘探钻孔水位观测资料,洞身围岩地下水位标高范围右线为91.22 m～172.59 m、左线为76.55 m～185.05 m,变化范围极大,与地形变化和岩土层次分布关系极为密切。隧道地下水类型为层状岩石裂隙水,灰岩、砂岩涌水量不大,但不排除溶洞水的存在。

4 隧道工程物探结论

4.1 可控源音频大地电磁测深法

1)左线K71+770～K72+250段,隧道高程附近,有一条低阻条带异常,电阻率600 Ω·m～2 000 Ω·m,推断为节理裂隙发育带。

2)左线K72+330～K72+590、右线K72+340～K72+680段,呈明显低阻显示,电阻率300 Ω·m～1 000 Ω·m,低阻条带深部贯通,推断为断裂破碎带;根据地质资料该部位被NE向断裂切割,是北东向断裂转为北向断裂的转折部位,构造比较复杂,对隧道的开挖及支护影响大。其中左线K74+445～K72+508、右线K72+440～K72+550上部岩体较好。

3)左线K72+940～K73+080、右线K72+930～K73+130段,呈相对低阻显示,推断为断裂构造带,电阻率显示较低,表明裂隙发育,风化强烈。

4)左线K73+340～K73+640、右线K73+320～K73+600段,呈低阻显示,电阻率200 Ω·m～1 000 Ω·m,岩芯非常破碎,围岩级别低,推断为断裂构造带,对隧道的开挖及支护影响大。

5)左线K73+800～K74+150段,隧道高程附近整体呈相对低阻显示,推断该地段风化裂隙发育,局部发育岩溶。右线K73+770～K73+830段、K73+940～K74+050段,呈向深部延伸的低阻条带异常,推断为裂隙发育带。

4.2 折射波法

从折射波时距曲线及从反演计算所得的波速上结合测氡和大地音频电磁测深结果,部分地段出现物探异常,综合分析推断出6处构造异常,异常范围分别位于LK72+320～LK72+400,LK72+520～LK72+600,LK73+030～LK73+100,LK73+330～LK73+420,LK73+490～LK73+560,LK73+820～LK73+870。构造异常数量多,密度大,认为整体岩层较为破碎。

4.3 高密度电法

隧道进口段,岩石风化程度较强,岩体较破碎,围岩类别低,RK71+660,RK71+710两条高密度电法剖面均表现出较规则的高阻、低阻相间异常现象,推断为岩溶异常,虽埋深较大,但对隧道有一定影响,应引起重视。

4.4 土壤氡浓度测量

RK73+050～RK73+130,RK73+190～RK73+280,RK73+510～RK73+650,RK73+710～RK73+750,RK73+780～RK74+200段均为氡浓度异常,这些异常大部分表现异常峰值较大,大于正常值5倍以上,从氡异常形成原理上分析,认为这些地段岩石破碎,裂隙发育。

5 评价建议

1)两端洞口松散岩层厚度不大,刷坡整饰后即可进洞,对分布范围不大的松散岩层加强支护,即可保证安全进洞。

2)通过对两端洞口地质调查,在广州端洞口周边地形破碎,发现多处崩塌(重力式);梧州端地形完整,未发现崩塌、滑坡等不良地质现象。洞口与地形等高线基本垂直。

3)隧道围岩为泥盆系榴江组和东岗岭组。由砂岩、白云质灰岩组成,白云质灰岩中发育溶洞,为隧道不良工程地质问题,但其标高在136.05 m之上,离隧道洞身有较大距离,且洞内地下水不发育,物探资料也未发现地下暗河,因此岩溶对隧道影响不大。茶林顶隧道洞身主要围岩为弱、微风化砂岩,白云质灰岩。局部地段岩体比较破碎,节理裂隙较发育,隧道工程掘进时,注意适时支护。对不良地质地段做好超前预报工作。

4)除洞口和局部遇上泥盆统榴江组砂岩外,隧道所遇岩石主要为中上泥盆统溜江组砂岩和东岗岭组白云质灰岩,其褶皱相对发育,并可能在K73+000(右线)、K72+980～K73+030遇断层F7破碎带,岩石较破碎,溶蚀强烈,有溶洞发育。

总体来看,对隧道影响较大的地段主要在左线K72+330～K72+590、右线K72+340～K72+680段和左线K73+340～K73+640、右线K73+320～K73+600段构造复杂,电性显示特征表明该位置可能是富水地段,隧道从中间部位穿过,因此在隧道施工中极易发生坍塌或大量的涌水,对施工人员和设备构成严重威胁,对此应予以重视。

对长大隧道地质勘察要求资料精度高,围岩分类准确,采用遥感、地质测绘、综合物探、钻孔综合测试和室内试验等综合勘察方法,是必要的、恰当的。在勘察中,多种勘察手段要结合现场实际情况应用,对综合勘察资料进行相互验证,多种数据综合分析,合理解释,提高勘察资料的质量,保证结论正确,为设计提供合理、可靠的岩土指标。采用综合勘察方法,其优点是对自然界千变万化的地质体,使用多种手段进行探测,全方位验证,其对于复杂的不良地质体位置确定的准确率远高于其他勘察方法,并能为工程设计提供。

参考文献

某隧道主要工程地质问题分析 篇3

关键词：隧道；工程地质问题；评价

中图分类号：U412文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0146-02

1工程概况

该隧道设计为单洞双车道，设计速度为40 km/h，隧道净宽为9.0 m，净高5.0 m。洞底标高637.03 m，洞底标高603.30 m，坡降-2.98%，全长1 132 m，属长隧道。新雷峰垭隧道的建设可改善该路段的平面线型，降低路线纵坡，提高公路技术标准。公路建设对拓宽经济干线，促进区域经济发展具有重要意义，同时该隧道作为南水北调工程的前期配套交通项目，对改善移民安置环境具有重要作用。

本次研究通过工程地质、水文地质测绘、钻探、物探及取样试验、压水试验等勘测工作，查明隧道的地形、地貌、地质、地震情况、进出口环境地质条件，对隧道工程地质条件和水文地质条件提供详细评价，根据控制隧道围岩稳定的各项因素，分段确定隧道围岩等级，为隧道施工布置、各段洞身掘进方法及程序、支护及衬砌类型或整治工程提供工程地质依据。

2自然地理

隧道地处白桑关镇境内，209国道穿境而过，是郧县江北六乡镇通郧县至十堰的唯一通道，又是郧县东出北上的咽喉要道。白桑关镇版图面积225 km2，呈“葫芦”状，辖区地形以二高山和低山丘陵为主，地势西高东低，平均海拔496 m。研究区属亚热带湿润季风气候，全年日照时数为1 984 h，年平均气温16℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温-13.5℃，年平均无霜期260 d，年平均降雨量1 167.4 mm, 年最大降雨量1 540.6 mm。

3地层岩性及地质构造

隧道所在区域主要出露地层为震旦系下统耀岭河群和上统陡山沱组、灯影组白云岩、白云质灰岩、钙质页岩等，河床及山坡上分布有第四系地层。区域大地构造环境属于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带，秦岭断裂系北东向、北北东向断裂组。褶皱带为金鸡岭复向斜庙川—荆紫关褶皱束，褶皱束内褶皱和断裂均发育，拟建隧道位于天才岭倒转向斜（V117）的北翼，两翼地层为震旦系上统灯影组地层（Z2dn），其南面为鲍沟倒转背斜（V124），鲍沟倒转背斜（V124）的轴部距隧道约5 km。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），研究区50年超越概率10%，地震峰值加速度为0.05 g，相应抗震设防烈度为6度。

4隧址区工程地质条件

隧道区属鄂西北构造剥蚀中低山区，山体地形起伏较大，冲沟发育，基岩大部分地段出露，区域山脊最高点位于雷峰垭的三堡寨，高程1 002.1 m，沟谷最低点高程约500 m，相对高差502.1 m。隧道所处山体植被较发育，大部分地段基岩出露，仅缓坡及沟谷地段分布第四系坡洪积（Q4pl+dl）碎石土，根据钻探揭露和工程地质调查，隧道区分布的岩层主要为震旦系上统灯影组地层（Z2dn），岩性为白云岩、钙质页岩等。

隧址位于天才岭倒转向斜（V117）的北翼，大部分地段基岩出露，仅坡麓及沟谷地段分布有第四系覆盖层。隧道地段整体上为单斜构造，出露的地层为震旦系上统灯影组（Z1dn）的白云岩、钙质页岩，岩层倾向283～304°，倾角35～40°，局部岩层产状变化较大。隧道区围岩受构造影响较重，岩层多见扭曲、错断及拖拽现象。受区域构造影响，隧道区岩层节理发育。

经调查，隧址区无滑坡、崩塌、泥石流等影响场地稳定的不良地质现象。隧道区白云岩可作建筑原料，在施工期间隧道进口左侧小规模露天开采白云岩作建筑砂外，未发现煤层、瓦斯和其它可供开采的矿产，附近无采空区分布。

隧址分布地层主要为震旦系上统白云岩等，该地层属可溶岩组。根据地表工程地质测绘，地面岩溶形态主要为细小的溶沟、溶槽及溶蚀裂隙，是受地表径流冲刷溶蚀的结果，根据钻探揭露浅部仅有少量的溶隙分布，深部无溶蚀痕迹。因此隧址区岩溶发育程度较弱，对隧道稳定性基本没有影响，不会出现岩溶突水、突泥现象。

5隧址区水文地质条件

隧道区属鄂西北构造剥蚀中低山区，山体地形起伏较大，冲沟发育。隧址区地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。

隧道进出口附近沟谷有地表水体流过，没有发现井泉分布。研究区内的地下水补给来源为大气降水及坳沟中季节性地表水。大气降水部分通过地表沿丘坡径流排出，部分通过岩层裂隙及下渗于岩体中。岩体中的地下水，大部分沿裂隙及破碎带运移，经短暂径流，向邻近山谷低洼处排泄。隧址区分布地层为白云岩和钙质页岩，洞身主要位于弱风化岩层中，进出口地段岩石风化强烈，岩石呈强风化。

6隧道主要工程地质问题分析

该隧道位于天才岭倒转向斜（V117）的北翼，白桑断裂（F116）从隧道东部斜交通过，隧道轴线与区域构造线方向相近，不利于隧道稳定。隧道工程地质条件较差，场地稳定性较差，在采取必要的工程措施下适宜修建隧道。

由于隧洞开挖，将在洞前一带形成人工路堑边坡，边坡最大高度约15.0 m，边坡岩层为强风化白云岩，岩体裂隙发育。人工形成的岩质边坡经赤平极射投影分析，进口仰坡为斜向坡，路堑右侧边坡为反向坡，边坡整体基本稳定，路堑左侧边坡为顺向坡，可能沿层面产生顺层滑坡。

隧道段分布构造碎裂岩体，围岩等级为Ⅴ级，围岩开挖易坍塌，侧壁易失稳变形，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌。基岩裂隙水易通过该断裂带导入隧道，可能引起小规模的突水等灾害。施工中应加强监测预报，加强支撑防护和采取必要的辅助施工措施。

挖掘隧道的弃渣方量大，隧道进出洞口交通较方便，处理较方便，然而隧道处于分水岭与冲沟相间地段，进出洞口位于冲沟地带，弃渣不能置于冲沟附近和冲沟内，故弃渣堆放地需占用农田或林地，可就近选择较开阔的地段设置拦碴坝予以拦截，工程结束后，平整地面，培土复耕。

7结论及建议

隧道地质条件较差，场地稳定性较差，在采取必要的工程措施下适宜修建隧道。隧道设计、施工应做好超前预报，大力推行信息化设计、施工和新奥法等先进的方法和施工工艺。Ⅳ～Ⅴ级围岩设置复合式衬砌，Ⅴ级围岩增设钢架。加强施工地质工作，对Ⅴ类围岩分布的易坍塌段作好超前预测的同时应推行迅速掘进、及时支护的施工方法，同时对支护方案的优化设计提供地质保证。作好涌、突水、突泥预测、预防工作，隧道施工要预设足够的排水断面。在可能出现涌、突水的地段一定要布置超前钻孔作好预测工作。且加强雨季施工的天气预报和强降雨过程的预报，并事先作好涌、突水的应急预案。

参考文献：

[1] 夏永旭,王文正,胡庆安.公路双连拱隧道施工过程中中隔

墙的变形及稳定性[J].中国公路学报,2007,(5).

隧道机电预留预埋竣工说明 篇4

一、概述

本册为A3合同段隧道预留预埋土建工程施工图变更设计文件。本次隧道预留预埋工程变更设计内容包括：  隧道配电横洞高差设计

 隧道配电横洞管线预留预埋设计

二、设计依据

针对施工过程中遇到的现场问题，对原设计文件进行补充完善。

三、隧道供配电系统

（1）配电横洞采用车行横洞断面，与左右线主洞正交，两端地平面与左右线主洞检修道面相平。配电横洞结构及防排水等主体工程设计详见隧道主体工程设计文件，配电横洞主体工程数量已计入隧道主体工程数量表中。

（2）配电横洞内设置两条平行的电缆沟，并预留孔洞保持连通，预留孔洞尺寸为300mm×300mm。为保证配电横洞电缆沟内无积水，配电横洞电缆沟沟底纵坡与配电横洞路面纵坡一致。配电横洞电缆沟与主洞电缆沟应正交直接连通，顺接处两沟沟底应在同一标高。

（3）配电横洞设置有横洞控制箱和防火门。在横洞内距主洞1m处大桩号侧侧壁设置配电横洞控制箱洞室，洞室尺寸为600mm（宽）×400mm（高）×250mm（深），洞室下沿距配电横洞路面110cm，洞室下部预埋2根G50镀锌钢管，用于敷设控制电缆和配电电缆，洞室上部预埋1根G50镀锌钢管至拱顶，用于敷设照明配电电缆。隧道横洞变电所两侧采用砖砌墙体与主洞隔离，再在墙体上设2500mm×2500mm的防火门，横洞变电所的门应为防火双开平推门，密封性能良好，采用优质冷轧钢板或特殊阻燃浸泡处理后的无机合成板制作，甲级防火门，在双扇门的一扇上应加开供维护人员出入的朝外开启的小门。在配电横洞变电所的位置预埋4根φ89×4.0镀锌钢管横穿路基至弱电电缆槽，用于连接强电电缆槽和弱电电缆槽，水平敷设，管道埋设深度为路面下120cm。

（4）横洞变电所内的墙体采用涂料刷白处理。

（5）对于隧道左右洞存在高差的，建议柜前操作通道和柜后检修通道平面与配电横洞平面设计一致，待机电设备安装时，可根据本项目隧道左右洞高差的实际情况，分别调整高压开关柜、变压器、低压开关柜及UPS等设备的安装基础的平面度，如采用阶梯形式，以满足机电设备的安装需

求。

四、隧道接地要求

隧道内的接地主要考虑防雷接地（洞内深处无直击雷，感应雷通过三级浪涌保护器防护）、工作接地、保护接地以及直流接地的要求。为保证隧道接地网的阻值达到机电专业的设计要求，并构造隧道等电位连接系统，须采取以下措施：

在隧道土建施工时，对于隧道内初期支护采用钢拱架或二次衬砌内采用钢筋的，应每隔50m采用φ16钢筋与初期支护钢拱架或二次衬砌内钢筋主筋电焊形成可靠电气连接，并引至两侧电缆槽做为接地极；采用φ16钢筋与风机加强钢筋主筋电焊形成可靠电气连接，并引至两侧电缆槽做为接地极；隧道土建施工时引出的接地极应露出电缆槽50cm以上。沿线隧道的接地方式应为综合接地系统，其接地电阻值应小于1欧姆。

五、施工注意事项

1、隧道机电预留预埋土建工程施工质量的好坏对后续的隧道机电附属工程施工影响很大，若无特殊情况应按照设计图纸要求准确地做好各机电附属设施洞室及管线的预留预埋。

2、应注意预留孔洞和预埋管件的施工。预留孔洞尺寸应准确，严格按照图纸施工，不允许扭曲或变形，避免对后期设备箱体的安装造成影响；注意对预埋管两端管口的保护，应用相应的塞子封堵，塞子露衬砌外，且用φ3钢丝穿管，钢丝至少要引出1m，以方便机电设备安装时缆线的敷设；预埋管道为多根时，管子并排预埋，间距可根据实际情况调整；预埋管外壁与隧道内壁之间的埋设厚度应不小于5cm。

3、预留洞室及预埋管线应避开沉降缝、伸缩缝和施工缝，当地质条件有变化时，应及时与设计单位联系，进行协调变更。

三叉岭隧道工程地质特性分析 篇5

三叉岭隧道工程地质特性分析

三叉岭隧道整个洞身穿过第三系硫酸盐化学沉积层,对其岩性特征以及化学成分进行分析,较为全面地阐述了三叉岭隧道的地基稳定性、洞身围岩的稳定性以及边坡稳定性,提出了必要的建议.

作 者：张启龙 Zhang Qilong 作者单位：中铁第一勘察设计院集团,陕西西安,710043刊 名：铁道勘察英文刊名：RAILWAY INVESTIGATION AND SURVEYING年，卷(期)：36(3)分类号：U452.1+1关键词：三叉岭隧道 地质构造 围岩稳定分析 边坡稳定分析

隧道工程复习总结 篇6

衬砌：地层开挖后，除了在极为稳固的地层中而且没有地下水的地方外，大都要在坑道的周围修建支护结构，称为衬砌。

隧道建筑限界：在一般的“基本建筑限界”的基础上，再适当放大一点，留出少许空间，用以安装一些如照明、通讯、信号等设备，这便形成了隧道建筑限界。

岩体：岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生形变而形成的地质体。

干喷：把喷射混凝土的拌和材料在输送到喷嘴以前，与水汇合而成喷射的浆液，称为干喷。蠕变：是流变的一种，指作用应力不变，而应变随着时间增长。

结构体：岩体被许多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等，形状各异的各种块体，工程地质学中将这些块体称为结构体。

隧道围岩：指地层中受开挖隧道影响的那一部分岩体。

结构面：岩体被许多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等，形状各异的各种块体，工程地质学中将这些界面称为结构面。

岩爆：整体状和块状结构岩体，在高应力区，洞周应力集中处岩石成碎片射出并发出破裂响声，这种现象称为岩爆。

初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场，称为初始应力场。

弹性抗力：支护结构在主动荷载作用下一部分将会发生向围岩方向的变形，只要围岩具有一定的刚度，就必然会对支护结构产生反作用力来抵制它的变形，这种反作用力就是弹性抗力，属于被动荷载。形变压力：指在支护结构和围岩共同变形过程中围岩对支护结构施加的压力。

收敛：开挖隧道时，由于临空面的形成，围岩开始向洞内产生位移，这种位移称为收敛。

锚喷支护：喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和料与水汇合成浆状，喷射道坑道的岩壁上凝结而成的，当围岩不够稳定时，可以加锚杆和金属网，构成一种支护形式，称为锚喷支护。

松弛：流变的一种形式，指作用的应变不变，而应

力随时间而衰减。

岩体：岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生形变而形成的地质体。

洞门：隧道端部外露面，一般都修筑为保护洞口和排放流水的档土墙结构，称为洞门。

围岩：指地层中受开挖隧道影响的那一部分岩体。自重应力场：指地层中在地心引力和离心惯性力共同作用下产生的应力场。

新奥法：是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。

松动压力：指深埋隧道所处的地层中形成的天然拱作用在隧道支护结构上的压力。二问答题

1.什么是临空面？隧道施工中炮眼的种类和作用如何？

所谓临空面就是指需要爆破的岩体暴露与空间的平面

掏槽炮眼——用以掏出开挖面的中央部分增加临空面改善后继炮眼的爆破条件。辅助炮眼——用以扩大掏槽体积。

周边炮眼——用以炸落坑道周边岩石保证按设计要求炸出开挖断面轮廓。

2.光面爆破和预裂爆破的概念、异同点？光面爆破是一种控制开挖轮廓的爆破方法。它是在开挖面的预定爆破线上布臵一排周边炮眼，选择合理间距与抵抗线采用弱性装药结构最后同时起爆使相邻两炮眼间靠爆破冲

击波的合力产生轮廓裂缝炸下最后一层岩石。预裂爆破是由光面爆破演变而来的两者不同之处是预裂爆破时周边炮眼在所有其他炮眼之前先行同时起爆如其参数选择合理则可使周边炮眼之间形成一连续的预裂面成为随后断面中部其他炮眼爆破所产生的冲击波的屏障使周边以外的围岩受到的扰动和破坏减到最小程度从而得到光滑平整的开挖轮廓所以更宜用于软岩。相同点他们都属于控制爆破其目的是使开挖轮廓线光滑平整减少超前欠挖减少对围岩的扰动。

不同点①光面爆破适用于硬岩预裂爆破适用于软岩

②起爆顺序不同光面爆破先起爆掏槽眼其次辅助眼最后周边眼而预裂爆破先爆周边眼其次掏槽眼最后辅助眼。

3.新奥法隧道施工的基本原则基本原理？基本原则少扰动早锚喷勤量测紧封闭。基本原理①围岩岩体是隧道承载的主要部分。②用最小的支护阻力设计支护结构。③控制围岩的初始变形。④适应围岩的特性采用薄层柔性的支护结构。⑤采用量测来检验并修改设计及施工。

4.论述影响围岩稳定性的地质因素

答：1）岩体结构特征。从稳定性角度看，岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示，一般情况下，岩体越破碎，坑道越容易失稳。

2）结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面，一般不影响坑道的稳定性，只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时，才能构成容易坠落的分离岩体。

3）岩石的力学性质。整体结构的围岩，控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质，尤其时岩石的强度。一般说来，岩石强度越高，坑道越稳定。

4）围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的根本作用力，它直接影响围岩的稳定性。

5）地下水状况。地下水是造成坍方，使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化，冲走充填物或使夹层软化，对某些岩石还会遇水膨胀。

注： 人为因素：1）坑道尺寸和形状2）施工中采用的开挖方法

5.论述围岩分类指标及其优缺点。

1）单一的岩性指标。包括岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等参数，以及如抗钻性、抗爆性等工程指标。单一的岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，因此，用来作为分类的唯一指标是不合适的。

2）单一的综合岩性指标。它表明指标是单一的，单反映的因素却是综合的，例如，岩体的弹性波传播速度，岩石质量指标RQD，围岩自稳时间等等。单一综合岩性指标多与地质勘查技术的发展有关，因此，这类指标的精度就将受到一定的限制，有时会因操作上的原因或地质特征异常而得不到可靠的结论。

3）复合指标。这是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。例如岩体质量——Q，就是其中比较完善的一个。复合指标考虑多种因素的影响，故对判断隧道围岩的稳定性是比较合理和可靠的。

6.简述复合式双层衬砌由哪几部分组成，并说明各部分作用

答：1）外衬：一般采用早强的喷射混凝土和锚杆，其作用主要是承受荷载和限制围岩变形。

2）内衬：理论上围岩的形变压力已被外衬所吸收，内衬基本上可以不再承受什么力，仅仅作为美化外观和隔潮而已，但实际上外衬的变形并没有完全停止，所以内衬也要承受荷载，它主要作用是安全储备。

3）防水层：内外衬之间通常用防水材料铺设一层防水层，其作用主要是防水。

7.论述用“新奥法”指导隧道设计和施工的基本原则。

答：新奥法是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合地一种施工方法。同时又是一系列指导隧道设计和施工的原则，其中包括：

（1）必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

（2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形，一方面允许变形，使围岩中能形成承载环，令一方面又必须限制它，使岩体不至于过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此，在施工中应采取能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护结构。

（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。

（4）在施工的各阶段，应进行现场量测监视，及时提出可靠的、数量足够的量测信息，如坑道周边的位移或收敛、接触应力等，并及时反馈用来指导施工和修改设计。

（5）为了铺设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

上述新奥法大的基本原则可概括为：少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。

8.简述新奥法与传统矿山法的根本区别； 答：新奥法强调充分发挥围岩的自承能力，而传统矿山法则不然。具体如下：1）传统矿山法不强调使用锚喷支护，而是大量采用钢、木支撑。

2）传统矿山法不强调及早闭合支护环。3）传统矿山法很少采用复合式衬砌，而是大量采用刚度较大的单层衬砌。

4）传统矿山法不进行施工量测。9.简述隧道在河谷线上位置选择的原则； 答：河谷地段往往是山坡陡峻，岩体风化破碎，河道蜿蜒，线路弯转。在设计线路位置时，如果偏向河流一侧，则线路位置恰恰落在山体的风化层内，极易引起塌方落石，如果偏向靠山一侧，则将受到山体的偏侧压力，对施工和结构的受力状态十分不利。经过多年实践总结出一条经验，就是：“宁里勿外”，就是在河谷线上，隧道位置以稍向内靠为好，当然，过分内靠，使土石方量增加太多，隧道增长，也是没有必要的。为了使隧道顶上有足够的覆盖岩体，隧道结构不致受到偏压，还能形成天然拱，洞顶以上外测应该有足够的厚度。

10.简述在整体式衬砌中直墙式和曲墙式各自适用的条件。

答：直墙式衬砌适用于地质条件比较好的地层，围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力，地下水不太发育。

曲墙式衬砌适用于地质条件比较差，岩体松散破碎，强度不高，又有地下水，侧向水平压力也相当大的情况。

11.论述隧道洞口位置选择的基本原则

答：总的原则：早进晚出，即：为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。具体原则如下：

1）洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较

好、地下水不太丰富的地方。

2）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低

洼处，不要与水争路。

3）洞口应该尽可能设在线路与地形等高线

相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。

4）当线路位于有可能被淹没的河滩上或水

库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应该在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。

5）为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡

均不宜开挖过高，不使山体扰动太厉害。6）若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路

时，可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞，以排水。

7）若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时最

好不要动原生坡面，不开挖山体。8）洞口以外必须留有生产活动的场所。

总的来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。12.隧道洞身衬砌结构类型

答：1）整体式混凝土衬砌：①直墙式衬砌②曲墙式衬砌2）拼装式衬砌3）喷锚支护4）复合式衬砌5）连拱是衬砌

13.洞门作用：减少洞口土石方开挖量：稳定边坡：引离地面流水：装饰洞口

14.治水原则：防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理

15.围岩分类基本要素：与岩石有关的要素地质构造地下水 16.计算模型

● 一类是以支护结构作为承载主体，结构力学模型，又称为荷载－结构模型 ；

● 另一类则相反，视围岩为承载主体，支护结构则为约束围岩变形的模型，即岩体力学模型或称为围岩—结构模型。

17隧道施工的方法及其适用范围

矿山法（传统矿山法和新奥法）依新奥法为主，明挖法 适合于浅挖隧道、地下隧道和市政隧道施工，盾构法 主要应用于土质地层，尤其适用于软

土流沙淤泥等特殊地层，掘进机法主要用于岩石地层，沉管法主要用于修建水底隧道，顶进法主要用于城市地下人行通道和市政隧道 18.辅助施工措施

预支护措施有预留核心土，喷射混凝土封闭开挖面，超前锚杆，管棚，临时仰拱封底：预加固措施有预注浆加固地层，地表锚喷预加固；兼有超前小导管注浆

19.特殊地质路段施工总原则

膨胀土围岩，软弱黄土，溶洞，断层，松散地层，流沙，岩爆以及瓦斯地层

总原则：先治水，短开挖，弱爆破，强支护，早衬砌，勤检查，稳步前进20关于围岩

岩爆是岩体中集聚的高弹性应变能，是因隧道开挖而产生的一种应力释放现象。

需要两个条件：①地层的岩性条件只发生于结构完整或基本完整的脆性硬岩地层

②地应力条件多发生在埋深大的隧道中，因只有埋深大才足以形成高地应力，在高地应力作用下，地层中才能集聚很高的弹性应变能

防治岩爆发生的措施：强化围岩弱化围岩（注水改变物理力学性质，降低脆性和储存能量的能力；解除高地应力，有超前预裂爆破，排孔法，切缝法）

21.隧道混凝土模筑衬砌施工期间的质量检查有哪些内容？

22隧道出渣运输形式有几种？有何特点？ 答：有轨运输基本上不排除有害气体，对空气污染较轻，设配构造简单，容易操作；占用空间小而且固定等。缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等

无轨运输主要是汽车运输，不需要铺设轨道，运送速度快，管理工作简单，配套设施少等特点。缺点：内燃机排放大量废气，对洞内空气污染严重，尤其在长隧道中，需要有强大的通风设备。

一、名词解释题

1.非电化隧道：指内燃牵引列车通行的铁路隧道。

2.翼墙式洞门：在端墙前面设置两道纵向支撑的斜挡墙，以增强端墙的稳定性。

3.围岩失稳：围岩变形达到了一定的限度，不能自稳，产生松动、坍塌。4.斜眼掏槽：与开挖工作面呈一定角度的掏槽眼，掏槽效果较好。5.矿山法：采用钻眼、放炮开挖隧道的方法。

6.硬岩：指饱和极限抗压强度Rb大于30MPa的岩石。

7.曲线隧道：隧道的纵向线形为曲线，铁路隧道需要加宽，公路隧道依据曲线半径的情况

8..隧道预支护：超前于开挖工作面的支护，如超前锚杆、管棚等。9围岩压力：围岩对隧道结构形成的压力。

10.喷锚支护：用喷射混凝土和锚杆组成，对隧道施作的初期支护。11.开敞式掘进机：大型全断面掘进机械，适用于中硬岩层。12.围岩：隧道开挖后对周围地层发生扰动的那一部分岩体。13.防水板：在隧道结构中的防水材料，有外贴式和夹层式。

14.二次衬砌：在复合式衬砌中的模注混凝土衬砌，待围岩基本稳定后施作。

15.非电控制爆破：采用药卷、塑料导爆管、传爆索、非电毫秒雷管等器材进行的爆破，它能有效地减少对围岩的扰动。

二、填空题

1.在地下水发育地段，隧道结构的施工缝应该采用止水带防止漏水。2.混凝土衬砌截面的最小厚度是20m。3.当遇到不良地质时，隧道选线应尽可能的避开 4.铁路曲线隧道不同加宽断面的衔接是采用台阶过渡。5.预裂爆破的特征是首先在隧道周边炸出轮廓线。

6.温克尔假定认为，某点的围岩弹性抗力与该点的变形成正比。7.隧道围岩分级共分为6级级，级别越小，则围岩越稳定。8．公路隧道的运营通风要求比较高，是否设置通风机械的因素是隧道长度和车流量。

9．在直刚法计算中，衬砌结构的边界条件是基底水平位移为0。10在隧道的设计中，是否布置辅助坑道，主要考虑隧道长度。11．隧道施工循环中的关键工序是钻眼和出碴，因为它们所占的时间比例最大。

12．隧道与地面建筑物的根本区别是隧道存在着围岩的约束(围岩抗力)。

13.在新奥法施工中，控制爆破、喷锚支护和量测是必不可少的重要手段。

14.在确定隧道纵坡时，如果是紧坡地段，应该设计成单坡。15．洞口地形图的主要作用是用于确定洞口位置，它的比例一般采用1/500。

16．在山岭隧道施工方法中，适应性最强的是台阶法，它可以通过调节台阶的长度来 适应不同的地质条件。

17.隧道建筑限界是确定衬砌内轮廓的主要依据。

18.当隧道翻越分水岭时，为了尽量减少隧道的长度，建议从垭口穿越。19.当隧道的走向与地质结构面垂直时，可以最大限度地减少因结构面的滑动而产生的20．对于水平成层的岩层，锚杆的作用体现为悬吊效应。21.新奥法和传统矿山法都属于矿山法范畴。22.在干喷法中，拌和料与水是分开的。

23.当隧道的埋深超过一定值之后，围岩压力就与埋深无关。24.削竹式洞门的适应条件是洞口地形较平缓。

25.洞口边仰坡的开挖高度是控制洞口位置的关键。不利影响。26.喷锚支护既是临时支护，同时也是永久支护。27．棚洞是梁板结构，它的承载能力比拱式明洞要小。27.“撑靴”是指掘进机的支撑千斤顶。

29.在新奥法施工中，为了充分调动围岩的自承能力，需要允许围岩有一定程度的变形。

隧道工程地质说明书 篇7

1 测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的关键技术说明

测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的关键技术主要包括线路计算、放样功能、断面测量、掌子面周边眼标定以及模板、设施定位安装等关键技术, 以下将分别给予详细的说明。

(1) 线路计算、放样功能, 能计算任意点里程坐标正、反算, 能计算圆、缓和、凸型、S型、C型、回头曲线、卵型曲线等, 实时现场计算。

(2) 断面测量, 任意设站, 可以完成多个断面测量, 隧道断面超、欠挖值, 超、欠挖面积检查, 断面测量完成的同时数据处理完成。

(3) 掌子面周边眼标定, 任意设站, 随机测点, 实时计算, 直接给出标定指导值, 速度快、效率高, 精度高。

(4) 模板、设施定位各安装, 现场施工指导模板、拱模、密封圈、钢拱架、锚杆的定位安装, 定位安装效率高、精度高。

2 测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的准备工作

第一, PDA (HP IPAQ) 掌上电脑开启, 进行开始菜单启动I-SurveyGeomatic Office, 创建新项目 (工程名称、创建人员、工程说明、天气条件、建筑名称、建设单位、监理单位、施工单位等录入完成) 点击创建按钮完成工程项目创建。

第二, 点击桌面参数图标进行参数录入, 参数的录入主要包括平面参数录入、纵坡参数录入和断面参数录入, 以下将分别给予详细的说明。

(1) 平面参数录入, 对于连拱隧道平面参数录入按照左右洞单独进行参数录入。陇内隧道位于直线段上参数如下:

(1) 桩号K 1 7+6 3 6.7 1 8的坐标为 (620255.642, 512852.729) , 桩号K18+994.837的坐标为 (618953.633, 513239.007) 。

(2) 左右洞距中线7.08米。

点击参数录入平面图标进行平面参数录入, 创建进入另存为界面, 给平面参数文件命名:SD CARD百靖百靖左.hor, 确定进行平面参数录入, 要输入的相关参数如下:

曲线类型为交点法直线, 交点里程为17636.718, 两个交点的坐标分别为 (620257.656, 512859.454) , (618995.647, 513245.795) , 交点里程为18994.837。

对数据进行复核无误后点添加进行翻页点右下角存盘图标进行数据存盘并翻页进行图形存盘, 完成相关操作后, 退出平面参数录入界面。需要说明的是, 如平面参数为连续线型的圆曲线、缓和曲线等则在添加后继续进行交点法圆曲线、交点法缓和曲线等录入。

(2) 纵坡参数录入, 点击参数录入纵坡图标进行纵坡参数录入, 创建进入另存为界面, 给纵坡参数文件命名:SDCARD百靖百靖纵坡.ver, 确定进行纵坡参数录入, 纵坡参数录入第一段必须为直线, 要输入的相关参数如下:

曲线类型为直线, 起始交点里程为15600, 起始交点高程为399.68, 终止交点里程为16100, 终止交点高程为419.18。

输入相关参数, 经检查正确无误后添加如下的参数:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为16100, 起始交点高程为419.18, 终止交点里程为17840, 终止交点高程为448.76, 竖曲线半径为16000, 其中凸曲线时为正, 凹曲线时为负。

以上经检查正确无误后进行如下的参数输入:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为17840, 起始交点高程为448.76, 终止交点里程为18340, 终止交点高程为450.4, 竖曲线半径为25000。

以上参数经检查正确无误后进行如下参数的输入:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为18340, 起始交点高程为450.4, 终止交点里程为19130, 终止交点高程为467.666, 竖曲线半径为22000。

(3) 断面参数录入, 断面参数录入需要注意如下几点:

(1) 以隧道中心线与线路标高线 (一般为内轨顶面) 的交点为坐标系的原点, 图1的01 (0, 0) 为坐标原点。

(2) 天顶方向为Z坐标轴, 上正下负, 如图1中竖轴为Z坐标轴。

(3) 线路标高线 (一般为内轨顶面) 为Y坐标轴, 左负右正, 如图一中横轴为Y坐标轴。

(4) 断面参数坐标数据和半径都是以厘米为单位。

(5) 角度按度分秒方式录入, 顺时针依次录入各段曲线, 录入曲线数据后添加一段曲线。

3 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的实际应用分析

本文以测量软件隧道模块在隧道工程隧道断面的测设中的应用为例, 来对测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用进行分析。其中测量软件隧道模块在隧道工程隧道断面的测设步骤如下:

第一, 进行PDA与Nivo c 2.0的联机。在测站点上整平对中Nivo 2.0 c全站仪, 开启Nivo 2.0 c进入Tsmode模式进行仪器通讯设定 (界面和PDA保持一致) , PDA按下仪器设定进行仪器设定界面为:仪器厂商为日本的尼康, 仪器为Nivo c系列, 端口为COM 1, 波特率为9600, 数据位为8位, 停止位为1位, 校验时间为6秒, 仪器类型为全站仪。设置好后, 按下关闭按钮存盘退出, 设置成功。

第二, 设站定向。在设站点和后视点的三维坐标数据录入复核无误后按下计算按钮进行计算, 后视方向值返回后按下关闭按钮完成设站定向。

第三, 道路参数管理。打开道路图标进行道路参数管理界面。线路平面参数, 按下打开图标选择线路平面参数文件S D CARD百靖百靖左.hor, 线路纵坡参数, 按下打开图标选择线路纵坡参数文件SD CARD百靖百靖纵坡.ver, 设计断面参数, 按下打开图标选择设计断面参数文件SD CARD百靖百靖断面.sha。完成后关闭界面退出线路参数管理。

第四, 测量放线。按下线路图标, 在线路测设界面下按下隧道图标进入隧道模块, 进入如下界面:测点名为1, 测量坐标为 (619170.444, 513175.614, 462.515) , 设计高为459.775, 设计差为462.51, 改正为0, 偏离中线为6.179, 改正为0, 完成以上参数输入后, 按下记录图标进行下一个点测量直至整个断面测量完毕翻页进行数据EX-CEL界面按下存盘图标进行数据存储, 完成隧道断面的测设。

第五, 主要的超欠挖量断定和控制。在测量过程中测量完毕按下XY-K后显示的径向差即可作为断面开挖过程中超、欠挖和模板、设施定位和安装的基础。然后退出隧道模块按下查看图标进行断面数据处理界面, 打开实测数据文件SD CARD百靖Z D K 1 8 7 6 9.m e a, 更换设计断面S D CARD百靖百靖断面.sha, 按下成果生成, 生成DXF图形报告文件SDCARD百靖DK18+768.665.dxf。

第六, 炮孔标定和机具及模具指导定位。以上为隧道模块断面测量软件测试全过程, 一个断面测量经测试劳动强度相当于常规测量的40%左右, 严格控制超、欠挖, 并有效的指导施工机具及模具等的施工就位, 切实的提高施工效率, 为工程建设创造较高的效益。

4 结语

大量的工程实践证明, 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用可以严格控制工程的施工质量, 并有效的指导施工机具及模具等的施工就位, 相关数据还表明, 测量软件的应用使测量工作强度降低60%左右, 测量工作效率提高60%左右, 隧道施工成本节约20%左右, 可见, 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用, 显著的提高了工程的施工效率, 但也存在不饱和缓和曲线型线路无法进行计算的缺陷。

参考文献

隧道衬砌工程力学性能分析 篇8

【摘 要】随着我国交通建设的发展，隧道施工项目不断增多，为了保证隧道工程的稳定性，针对围岩压力经常采用衬砌结构进行施工。因此，需要对围岩压力与衬砌结构等相关科学进行研究，分析其受力特性，并针对位移、应变、应力等方面进行总结，找出其中的规律，为今后隧道工程施工提供参考。

【关键词】隧道；围岩压力；衬砌；研究

一、地质因素对隧道围岩的影响

（一）初始应力

初始应力是指在岩体工程开挖之前，在岩体中就赋予着的天然应力。它是天然存在于岩体中的应力，不因施工而产生。岩体的初始应力状态通常可以分为两类：第一类因素有重力、温度、岩体的物理力学性质、岩体的构造、地形等经常性的因素；第二类因素有地壳运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性的或局部性的因素。因此产生初始应力的原因主要有岩体及其周围介质自重应力和构造应力两种。下面研究一下，初始应力对隧道围岩稳定性的影响：

它与初始应力的侧压力系数值有关，对围岩稳定性影响主要有以下几种形式：

（1）很小时，以垂直应力为主，对其断面结构分析，洞顶和地面将产生拉应力，侧墙产生压应力。在岩石强度较大的洞顶上可能发生坍塌，因此要注意支护。

（2）随着的增大，洞顶和地面拉应力的范围将缩小，但侧墙仍处于较高压应力。因此，要注意侧墙的稳定性，对于强度较高的围岩，可认为稳定，对于强度较低的围岩，要注意其可能产生剪切破坏而坍塌。所以，此时更要注意对侧墙的监测。

（二）岩体结构对工程的影响

这里主要是指结构面对岩体的分割效应。结构面是指岩体内已经开裂或容易开裂的地质界面。软弱结构面是影响隧道围岩稳定性的关键因素。它对岩体性质的影响大于岩石材料的影响。岩体的强度是不同结合程度的多块体的残余强度。

二、隧道围岩压力研究现状

（一）深埋地下工程的围岩压力计算方法研究现状

围岩压力的计算方法对于衬砌结构的力学性能的重要性不言而喻。确定地下工程围岩压力的方法有以下三种：（1）工程仿真法；（2）直接测量法；（3）围岩压力估算法。在围岩压力理论方面，国外常用的方法是普氏理论，即基于塌落拱的计算原理和K.Terzaghi理论，而在我国，一般按习惯采用铁路公路部门推荐使用的围岩压力计算法。

（1）经典普氏理论

根据经典普氏理论，该工程支护结构的竖向均布压力应按下式计算：

在以上公式中，代表水平均布围岩压力，代表坑道高度，代表土体重度，代表围岩相关似摩擦角。

（2）K.Terzaghi理论

根据K.Terzaghi理论，我们把隧道围岩当作散粒体，开挖后，坑道在上方围岩形成了卸落拱，我们根据距地面深度是h的土层水平条带的力平衡条件，列出了相关数学微分方程，并结合边界条件求解，得到了竖向压应力的计算公式见下式： （3）

在以上公式中，代表侧压力系数，代表松动宽度的一半，代表土体重度，代表隧道埋深，代表围岩相关似摩擦角。从公式中可以得到，一般来说，越大，符合如下公式： （4）

当取1.0时，

（5）

（3）中国推荐方法

在我国，铁路公路部门基于工程模拟法的基础，对我国上千铁路公路的隧道塌方进行了统计，分析了调查资料，在此基础上统计出了围岩竖向的均匀压力的计算公式见下式：

式中，为竖直均布压力，为围岩级别，为围岩重度，为宽度影响系数，的取值按照规范规定。

（二）浅埋地下工程的围岩压力计算方法研究现状

（1）当围岩埋深小于等于等效荷载高度的时候，结构侧向压力的相应计算公式为

式中，为侧向均布压力，围岩重度，为隧道埋深，为隧道高度，s为计算摩擦角。

（2）当埋深大于等效荷载高度的时候，可以算出作用在支护上侧压力如下式所述：

因此，作用在支护上的侧压力为：

当侧压力可视为均布分布应力时，公式变为

三、衬砌结构建模计算分析

该建模选取的隧道型式为二维衬砌结构，其中隧道的埋深是3.8m，在上面覆盖土体重度为=22kN/m3，土的压力系数=1-sin=0.5，内摩擦角是31°；所用材料混凝土的重度=26kN/m3，弹性系数=2.87×107kN/m3，设计标准强度fck=2.68×106kN/m3，泊松比取为0.17；隧道采用的形状为三心圆隧道，其中角等于角，半径=6.3m，半径=4.8m，都是60°。

在建模之后，我们对结构依次施加地基弹簧、竖直荷载及侧向力梯形分布荷载，而后对荷载进行了荷载组合。

四、结构仿真计算结果规律分析

经过分析计算，得到隧道衬砌在竖向荷载、自重荷载、水平荷载、组合荷载下衬砌的位移、应力和应变分布。

（一）结构位移规律分析

查看结果，组合荷载下，该工程隧道衬砌在竖向方向上的最大位移发生在隧道拱顶的地方，最大位移是向下的43.56mm；水平方向上的最大位移发生在隧道侧壁的地方，最大位移是13.27mm；隧道底部发生了隆起变形，最大位移是向上的5.65mm。

（二）內力规律分析