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1、第八章 岩石地基工程一、概述一、概述二、岩基内应力分布及岩石地基沉降二、岩基内应力分布及岩石地基沉降三、岩石地基的承载力三、岩石地基的承载力四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固 岩石地基建筑物以岩体作为持力层的地基 岩石地基工程的两大特征：相对与土质地基，可承担大很多的外荷载岩石中各种缺陷的存在可能导致岩体的强度远远小于完整岩块的强度 一一 概述概述n岩石地基设计需要考虑的内容：岩石地基设计需要考虑的内容：基岩体需要有足够的承载能力，以保证在上基岩体需要有足够的承载能力，以保证在上部建筑物荷载作用下不碎裂和蠕变破坏。部建筑物荷载作用下不碎裂和蠕变破坏。 在外荷作用下，由岩石的弹
2、性应变和软弱夹在外荷作用下，由岩石的弹性应变和软弱夹层的非弹性压缩产生的岩石地基沉降应满足层的非弹性压缩产生的岩石地基沉降应满足建筑物安全与正常使用要求。建筑物安全与正常使用要求。确保由交错结构面形成的岩石块体在外荷作确保由交错结构面形成的岩石块体在外荷作用下不会发生滑动破坏。用下不会发生滑动破坏。一一 概述概述n岩石地基的基础形式岩石地基的基础形式墙下无大放脚基础。墙下无大放脚基础。预制柱直接插入岩体。预制柱直接插入岩体。锚杆基础。锚杆基础。嵌岩桩基础嵌岩桩基础一一 概述概述二 岩基内应力分布及岩石地基沉降n1 均质各向同性地基均质各向同性地基 集中荷载作用集中荷载作用 线荷载作用线荷载作用
3、 均布荷载作用均布荷载作用n2 2 双层岩石地基双层岩石地基n3 3 横观各向同性岩石地基横观各向同性岩石地基n4 4 三角形垂直分布荷载三角形垂直分布荷载n5 5 三角形水平分布荷载三角形水平分布荷载二二 岩基内应力分布及岩石地基沉降n沉降分为三种类型：沉降分为三种类型：由岩石本身变形、结构面的闭合与变形以及少由岩石本身变形、结构面的闭合与变形以及少数黏土夹层的压缩三个部分组合形成的沉降。数黏土夹层的压缩三个部分组合形成的沉降。岩石块体沿结构面剪切滑动产生的地基沉降。岩石块体沿结构面剪切滑动产生的地基沉降。与时间有关的沉降与时间有关的沉降n沉降的计算方法：沉降的计算方法：弹性岩石地基（均质各
4、向同性、成层岩石）弹性岩石地基（均质各向同性、成层岩石）横观各向同性岩石地基横观各向同性岩石地基三 岩石地基的承载力n地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力（包括极限承载力和允许承载力）（包括极限承载力和允许承载力）n承载力的确定方法承载力的确定方法 规范方法（规范方法（GB500072002） 1 岩基载荷试验方法确定岩基载荷试验方法确定 2 对于完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特对于完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度确定征值，可根据室内饱和单轴抗压强度确定 fa=r.frk （）（） 3 对破碎、极破碎的
5、岩石可根据地区经验取值，无对破碎、极破碎的岩石可根据地区经验取值，无经验时，可根据平板载荷试验确定。经验时，可根据平板载荷试验确定。实验法实验法极限平衡计算方法极限平衡计算方法四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固 当基岩受到有水平方向荷载作用后，由当基岩受到有水平方向荷载作用后，由于岩体中存在节理以及软弱夹层，因而增加于岩体中存在节理以及软弱夹层，因而增加了基岩的滑动的可能。许多实践证明，对于了基岩的滑动的可能。许多实践证明，对于大多数岩体并承受倾斜荷载的地基来说，地大多数岩体并承受倾斜荷载的地基来说，地基的破坏往往由于岩基中
6、存在软弱夹层，使基的破坏往往由于岩基中存在软弱夹层，使地基中一部分的岩体沿着软弱夹层产生水平地基中一部分的岩体沿着软弱夹层产生水平剪切滑动。剪切滑动。 目前评价岩体抗滑稳定，一般仍采用稳目前评价岩体抗滑稳定，一般仍采用稳定系数分析法。定系数分析法。一、基坝接触面或浅层的抗滑稳定一、基坝接触面或浅层的抗滑稳定 （以稳定系数 为评价指标）（一）不考虑基坝与岩面间的粘结力（一）不考虑基坝与岩面间的粘结力 n 稳定系数为 式中： -垂直作用力之和，包括坝基水压； -水平力之和； -摩擦系数。（二）考虑基坝与岩面间的粘结力（二）考虑基坝与岩面间的粘结力 n稳定系数为四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基
7、的稳定性及加固式中：U坝底扬压力；C粘结力。n当U、C为零时，（二）单斜滑移面倾向上游（图915（b）n稳定系数为：（三）双滑移面（图915（c）n稳定系数为：四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固式中： R抗力。 根据受力图9-15（d）（e）按力的平衡原理求得： 为AB及BC滑移面上的摩擦系数。 岩石的内摩擦角四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固例：图9-14所示大坝的基础下存在软弱夹层及一条大断层。当水库充水后，坝基承受倾斜荷载，产生了坝基沿AC滑移，或三角形ABC部分的岩体向下游滑移的可能。四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固加固措施加固措
8、施n三条要求： 1、地基岩体有一定的弹性模量和足够的的抗压强度。尽是减少建筑物建造后的绝对沉降量 2、建筑物的基础与地基之间要保证结合紧密，有足够的抗剪强度。 3、对坝基则要求有足够的抗渗能力。n四条措施： 换土、注浆、锚固、防渗、防漏四、岩石地基的稳定性及加固四、岩石地基的稳定性及加固第九章第九章 岩石边坡工程岩石边坡工程n1 概述概述n2 岩石边坡的破坏岩石边坡的破坏n3岩石边坡稳定分析岩石边坡稳定分析n4岩石边坡加固岩石边坡加固1 概述概述n岩坡中滑动面明确，无需像土坡那样通过大量试算才岩坡中滑动面明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。能确定。n岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在
9、很大程度岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式。上决定着岩坡失稳时的破坏形式。n结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著影响。到显著影响。n搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上对破坏形式做出判断，分析破育情况等，在此基础上对破坏形式做出判断，分析破坏机制，是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。坏机制，是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。2 岩石边坡的破坏岩石边坡的破坏n2.1岩石边坡的破坏类型岩石边坡的破坏类型n滑坡：岩体在
10、重力作用下沿坡内软弱结构面产生滑坡：岩体在重力作用下沿坡内软弱结构面产生整体滑动。整体滑动。 滑坡的形式分：平面滑动、楔形滑动和旋转滑动滑坡的形式分：平面滑动、楔形滑动和旋转滑动n岩崩：块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。岩崩：块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。 2 岩石边坡的破坏岩石边坡的破坏n2.2边坡稳定的影响因素边坡稳定的影响因素1 结构面的影响结构面的影响2 边坡外形的改变边坡外形的改变3 岩石力学性质的改变岩石力学性质的改变4 各种外力的直接作用各种外力的直接作用3岩石边坡稳定分析岩石边坡稳定分析n3.1 圆弧法岩坡稳定性分析圆弧法岩坡稳定性分析n3.2 平面滑动岩坡稳定性分析平面滑
11、动岩坡稳定性分析n3.3 双平面滑动岩坡稳定性分析双平面滑动岩坡稳定性分析n3.4 力多边形法岩坡稳定性分析力多边形法岩坡稳定性分析n3.5 力的代数叠加法岩坡稳定分析力的代数叠加法岩坡稳定分析n3.6 楔形滑动岩坡稳定性分析楔形滑动岩坡稳定性分析n3.7 倾倒破坏岩坡稳定性分析倾倒破坏岩坡稳定性分析4岩石边坡加固岩石边坡加固n4.1 注浆加固注浆加固n4.2 锚杆或预应力锚索加固锚杆或预应力锚索加固n4.3 混凝土挡墙或支墩加固混凝土挡墙或支墩加固n4.4 挡墙与锚杆相结合的加固挡墙与锚杆相结合的加固n本课程结束本课程结束工程实例深埋长大山岭隧道围岩大变形机理深埋长大山岭隧道围岩大变形机理及
12、灾害预测和治理研究及灾害预测和治理研究 我国是一个多山的国家，开发中西部又是今我国是一个多山的国家，开发中西部又是今后我国的国策，发展山区交通，使山区人民脱贫后我国的国策，发展山区交通，使山区人民脱贫致富是我国的具体目标。高速、准高速铁路、公致富是我国的具体目标。高速、准高速铁路、公路的发展和建设又是路的发展和建设又是21 世纪的特色；世纪的特色；21世纪必然世纪必然出现大量隧道工程，必然带来长隧道的增多。多出现大量隧道工程，必然带来长隧道的增多。多和长是和长是21世纪山岭隧道修建的两大特点。世纪山岭隧道修建的两大特点。 交通隧道、水工隧道及其它地下工程穿越高地交通隧道、水工隧道及其它地下工程
13、穿越高地应力区以及遇到软弱围岩体，常导致软岩大变形等应力区以及遇到软弱围岩体，常导致软岩大变形等相关地质灾害。自相关地质灾害。自20世纪初首例严重的交通隧道软世纪初首例严重的交通隧道软弱围岩大变形发生以来，国内外隧道工程发生的围弱围岩大变形发生以来，国内外隧道工程发生的围岩大变形灾害的事例屡见不鲜，它一直是困扰地下岩大变形灾害的事例屡见不鲜，它一直是困扰地下工程界的一个重大问题。工程界的一个重大问题。 宜万铁路野山关隧道事故示意图天汕高速公路广福隧道救援现场照片大变形地段环向裂缝 侧壁扭曲变形的钢拱架 表1-1国内外部分发生大变形隧道的基本情况续上表 云云岭岭隧隧道道进进口口位位于于郧郧西西县
14、县上上津津镇镇丁丁家家湾湾村村，出出口口位位于于陕陕西西省省漫漫川川关关，为为一一座座上上、下下行行分分离离的的四四车车道道高高速速公公路路长长大大隧隧道道。左左线线长长为为2155m; 右右线线长长为为2160m。该该隧隧道道为为分分离离式式双双洞洞长长隧隧道道，隧隧道道间间距距约约30m。本本隧隧道道洞洞身身最最大埋深达大埋深达344m，一般埋深约，一般埋深约200300m。工程背景工程背景 十漫高速公路是国家公路网十漫高速公路是国家公路网银川至福州银川至福州高速公路在湖北境内的最西段，高速公路在湖北境内的最西段，是湖北省第是湖北省第四四个世界银行贷款的高速公路建设项目。个世界银行贷款的高
15、速公路建设项目。 区域地质构造区域地质构造 在在区区域域构构造造上上，十十漫漫高高速速公公路路位位于于我我国国中中部部秦秦巴巴山山区区，地地处处两两郧郧地地质质断断裂裂带带，地地质质条条件件复复杂杂，存存在在大大量量软软弱弱岩岩层层和和断断层层破破碎碎带带。其其中中两两郧郧(郧郧县县、郧郧西西)断断裂裂对对区区域域构构造造起起着着控控制制作作用用，是是区区域域内内的的主主干干断断裂裂。它它纵纵贯贯全全线线，西西始始漫漫川川关关，东东沿沿经经郧郧西西、郧郧县县及及均均县县，伏伏于于南南襄襄盆盆地地，出出露露170km，总总长长达达250km，破破碎碎带带宽宽度度达达1km，影影响响宽宽度度约约1
16、km，呈呈北北西西向向及及北北东东向向沿沿低低山山谷谷延延伸伸，影影像像特特征征明明显显，产产状状10304075。 两郧断裂展布简图两郧断裂展布简图 郧西西北元岭两郧断裂的动变形与构造岩带 地形地貌隧道进口处地形地貌 隧道出口处沿线路走向地形地貌围岩岩性(千枚岩)掌子面围岩情况 炭质千枚岩在雨水作用下的状况 塌方塌方 软岩大变形软岩大变形 底鼓底鼓 二衬开裂二衬开裂 隧道施工中出现的地质灾害隧道施工中出现的地质灾害云岭隧道出口塌方照片云岭隧道出口塌方照片 ZK104+865 ZK104+880段塌方段塌方塌方情况塌方情况底鼓 仰拱中部发生隆起变形仰拱中部发生隆起变形 仰拱中部施工缝发生明显开
17、裂仰拱中部施工缝发生明显开裂 右侧电缆沟向内侧倾斜右侧电缆沟向内侧倾斜 二衬拱腰部位出现掉块二衬拱腰部位出现掉块 二衬开裂二衬开裂矮边墙与二衬剥离矮边墙与二衬剥离 电缆沟底部裂缝电缆沟底部裂缝 人行横洞内混凝土掉块人行横洞内混凝土掉块 人行横洞内出现较大裂缝人行横洞内出现较大裂缝 常常常常发发发发生生生生在在在在低低低低强强强强度度度度围围围围岩岩岩岩或或或或者者者者断断断断层层层层破破破破碎碎碎碎带中。带中。带中。带中。 变变变变形形形形大大大大，一一一一般般般般达达达达数十厘米。数十厘米。数十厘米。数十厘米。 径径径径向向向向变变变变形形形形特特特特征征征征明明明明显显显显，一一一一般般般
18、般表表表表现现现现为为为为拱拱拱拱顶顶顶顶下下下下沉沉沉沉、边边边边墙墙墙墙内内内内挤挤挤挤、隧底隆起等。隧底隆起等。隧底隆起等。隧底隆起等。 十漫高速云岭隧道十漫高速云岭隧道ZK105+611+676大变形大变形软岩大变形特征软岩大变形特征变形破坏方式多变形破坏方式多 变形量大变形量大 变形速率高变形速率高 持续时间长持续时间长 围岩破坏范围大围岩破坏范围大 各位置破坏不一各位置破坏不一 云岭隧道大变形破坏特征云岭隧道底鼓大变形机理研究云岭隧道底鼓大变形机理研究 底鼓的概念最初是出现在矿山开采中，底鼓的概念最初是出现在矿山开采中，所谓所谓“底鼓底鼓”是指巷道由于岩石开挖或开采是指巷道由于岩石
19、开挖或开采扰动引起围岩应力的重新分布以及巷道运行扰动引起围岩应力的重新分布以及巷道运行过程中围岩性质不断发生变化，造成巷道顶过程中围岩性质不断发生变化，造成巷道顶底板及两帮岩体变形使巷道断面内敛，底板底板及两帮岩体变形使巷道断面内敛，底板向上隆起的变形现象。向上隆起的变形现象。 隧道底鼓的分类隧道底鼓的分类 (1) 挤压流动性底鼓。该类型底鼓主要发生在隧道底板为软挤压流动性底鼓。该类型底鼓主要发生在隧道底板为软弱破碎岩体的岩层内，在水平构造应力作用下，以隧道底板弱破碎岩体的岩层内，在水平构造应力作用下，以隧道底板为沿空自由面，底板软弱破碎岩体受水平应力挤压流动到隧为沿空自由面，底板软弱破碎岩体
20、受水平应力挤压流动到隧道内，形成底鼓。道内，形成底鼓。 挤压流动性底鼓 (2) 挠曲褶皱性底鼓。由于水平压力作用，层状岩体产生挠曲褶皱性底鼓。由于水平压力作用，层状岩体产生挠曲变形，沿隧道底板临空方向凸起，造成隧道底鼓。研挠曲变形，沿隧道底板临空方向凸起，造成隧道底鼓。研究表明，岩层分层越薄，隧道跨度越大，岩石越软弱，底究表明，岩层分层越薄，隧道跨度越大，岩石越软弱，底鼓也越严重。鼓也越严重。 挠曲褶皱性底鼓(3) 剪切错动性底鼓。隧道破碎围岩体作用于隧道底剪切错动性底鼓。隧道破碎围岩体作用于隧道底板，使底板岩体受到剪切作用，底板软弱岩体沿剪板，使底板岩体受到剪切作用，底板软弱岩体沿剪切弱面形
21、成滑移体，剪切滑移岩块在外压力作用下切弱面形成滑移体，剪切滑移岩块在外压力作用下发生剪切错动，并向隧道内凸出。发生剪切错动，并向隧道内凸出。图 剪切错动性底鼓(4) 遇水膨胀性底鼓。岩石是一种多组分材料，在遇水膨胀性底鼓。岩石是一种多组分材料，在不同环境条件下表现出不同的物理力学性质，岩石不同环境条件下表现出不同的物理力学性质，岩石浸水后，不仅岩石强度弱化，对于含有蒙脱石、泥浸水后，不仅岩石强度弱化，对于含有蒙脱石、泥质岩等的岩层，会发生岩体膨胀，出现岩体扩容现质岩等的岩层，会发生岩体膨胀，出现岩体扩容现象。同时岩体膨胀产生膨胀应力，加剧岩体变形，象。同时岩体膨胀产生膨胀应力，加剧岩体变形，造
22、成隧道底鼓。造成隧道底鼓。(5) 复合型底鼓。对于处在复杂条件下的隧道工程，复合型底鼓。对于处在复杂条件下的隧道工程，隧道围岩受多因素的影响和制约，如水平构造应力、隧道围岩受多因素的影响和制约，如水平构造应力、剪切应力、膨胀应力等，形成多因素共同作用的复剪切应力、膨胀应力等，形成多因素共同作用的复合型隧道底鼓。合型隧道底鼓。 变形段仰拱处治现场施工图施工阶段的大变形灾害预测施工阶段的大变形灾害预测 隧道超前地质预报是以地质雷达等仪器，并辅以其他地质隧道超前地质预报是以地质雷达等仪器，并辅以其他地质调查方法，对隧道工作面前方围岩尤其是隧道掌子面前方调查方法，对隧道工作面前方围岩尤其是隧道掌子面前
23、方数十米内围岩的工程地质和水文地质情况的性质、位置和数十米内围岩的工程地质和水文地质情况的性质、位置和规模进行比较准确、全面、系统的探测和判断，确定不良规模进行比较准确、全面、系统的探测和判断，确定不良地质体的空间位置和危害程度，结合监控量测数据，综合地质体的空间位置和危害程度，结合监控量测数据，综合考虑围岩和主动支护因素，及时地调整支护参数，提出措考虑围岩和主动支护因素，及时地调整支护参数，提出措施和建议，指导隧道施工，有效控制地质灾害的发生，防施和建议，指导隧道施工，有效控制地质灾害的发生，防止在正常施工下避免工作面开挖出现不测事故止在正常施工下避免工作面开挖出现不测事故(诸如出现断诸如出
24、现断层、破碎带、采空区、溶岩、含水集水区、高应力地带以层、破碎带、采空区、溶岩、含水集水区、高应力地带以及其他不良地质现象及其他不良地质现象)。 1. 隧道超前地质预报隧道超前地质预报 TSP（Tunnel Seismic Prediction）超前预报技术是利用）超前预报技术是利用高灵敏度的地震波接收器，广泛收集由布置在隧道单侧壁上高灵敏度的地震波接收器，广泛收集由布置在隧道单侧壁上多个地震激发点产生的地震波及其在围岩传播中遇到不同反多个地震激发点产生的地震波及其在围岩传播中遇到不同反射界面时的反射波，通过分析反射界面所在的位置，进而结射界面时的反射波，通过分析反射界面所在的位置，进而结合具
25、体的地质情况，预测影响施工断层破碎带的位置、宽度、合具体的地质情况，预测影响施工断层破碎带的位置、宽度、产状等，是一种有效的物探方法。产状等，是一种有效的物探方法。 在隧道中合适位置布置炮点和接受点，通过爆破激发地在隧道中合适位置布置炮点和接受点，通过爆破激发地震波，经结构面和不良地质体反射后，由接受点设备设置的震波，经结构面和不良地质体反射后，由接受点设备设置的震源反射波的数据采集系统（传感器和记录仪），将数据经震源反射波的数据采集系统（传感器和记录仪），将数据经微机处理后储存起来。微机处理后储存起来。 TSP203超前预报技术超前预报技术 TSP203炮点和接受点布置示意图 地质分析预测是
26、根据围岩岩性、岩体结构、地质分析预测是根据围岩岩性、岩体结构、地应力场、地下水等围岩和地质环境特征，通过地应力场、地下水等围岩和地质环境特征，通过其他工程的资料和以开挖变形段围岩地质特征进其他工程的资料和以开挖变形段围岩地质特征进行横向和纵向的工程地质类比分析预测，是一种行横向和纵向的工程地质类比分析预测，是一种定性的预测方法。定性的预测方法。 2. 地质分析预测地质分析预测 揭示隧道围岩变形、破坏及稳定规律，分析围岩揭示隧道围岩变形、破坏及稳定规律，分析围岩特性，为施工和治理提供依据；特性，为施工和治理提供依据； 监测资料的及时分析反馈，使动态设计、动态施监测资料的及时分析反馈，使动态设计、
27、动态施工更加可行和可靠，便于掌控，同时，也为大变形工更加可行和可靠，便于掌控，同时，也为大变形治理的数值模拟研究提供资料；治理的数值模拟研究提供资料； 监控施工过程中的安全程度，及时预测和警示大监控施工过程中的安全程度，及时预测和警示大变形的发生，保证施工的正常进行；变形的发生，保证施工的正常进行； 检验施工方法、支护参数及大变形治理措施的合检验施工方法、支护参数及大变形治理措施的合理性，为设计和施工优化以及隧道的安全使用提供理性，为设计和施工优化以及隧道的安全使用提供依据。依据。 3. 监控量测预测监控量测预测 岩石室内试验岩石室内试验 地表下沉量测地表下沉量测 水平收敛和拱顶下沉量测水平收
28、敛和拱顶下沉量测 应力应变监测应力应变监测 隧道洞口及浅埋段地表变形测点布置示意图 室内外试验设计室内外试验设计水平收敛及拱顶下沉量测布置示意图 围岩位移时间曲线 压力盒埋设布置图压力盒埋设布置图 试验现场对数值分析而言，可采用的分析平台即数值分析方对数值分析而言，可采用的分析平台即数值分析方法主要有：有限单元法、离散单元法、块体理论、法主要有：有限单元法、离散单元法、块体理论、DDA和流形元法等，特别是有限元法和边界元法应和流形元法等，特别是有限元法和边界元法应用尤为广泛。用尤为广泛。 这些方法都是以连续介质为出发点，而且都基于经这些方法都是以连续介质为出发点，而且都基于经典小变形的假设。在
29、解决富含节理和大变形的岩土典小变形的假设。在解决富含节理和大变形的岩土力学问题时往往所得的结果与实际的情况相差甚远。力学问题时往往所得的结果与实际的情况相差甚远。拉格朗日法就可以解决类似的岩土工程问题，基于拉格朗日法就可以解决类似的岩土工程问题，基于此原理开发的此原理开发的FLAC3D软件在模拟岩土工程中大变软件在模拟岩土工程中大变形问题具有独到的优点。形问题具有独到的优点。 围岩大变形开挖方法和支护体系数值模拟研究围岩大变形开挖方法和支护体系数值模拟研究 开挖方法的数值模拟研究 隧道FLAC3D模型 全断面开挖无支护时全断面开挖无支护时Z方向方向 位移分布等值线云图位移分布等值线云图 全断面
30、开挖无支护时全断面开挖无支护时X方向方向 位移分布等值线云图位移分布等值线云图 分步开挖Z方向位移等值线图 分步开挖X方向位移等值线图 全断面开挖与分步开挖变形量对比表不同支护参数的数值模拟研究 不同支护方案对应参数表 支护方案一支护方案一Z向位移等值线图向位移等值线图支护方案一支护方案一X向位移等值线图向位移等值线图 支护方案二支护方案二Z向位移等值线图向位移等值线图 支护方案二支护方案二X向位移等值线图向位移等值线图 支护方案三支护方案三Z向位移等值线图向位移等值线图 支护方案三支护方案三X向位移等值线图向位移等值线图 三种支护参数模拟结果对比表结结 论论大变形问题是软弱围岩隧道施工中常见
31、的难题，在大断大变形问题是软弱围岩隧道施工中常见的难题，在大断裂控制区域的高速公路大跨隧道更是如此。裂控制区域的高速公路大跨隧道更是如此。本课题紧密结合十漫高速公路隧道施工中的大变形问题本课题紧密结合十漫高速公路隧道施工中的大变形问题展开研究，从两郧断裂对隧道围岩的影响、软弱围岩体的展开研究，从两郧断裂对隧道围岩的影响、软弱围岩体的物理力学及水理特性、大变形的形成机理等角度出发，采物理力学及水理特性、大变形的形成机理等角度出发，采用应力及变形监控量测分析研究、大变形预测预报、三维用应力及变形监控量测分析研究、大变形预测预报、三维数值模拟并结合理论分析等手段研究大变形的发生原因和数值模拟并结合理
32、论分析等手段研究大变形的发生原因和治理措施，并及时将成果应用于施工实际，取得了较好的治理措施，并及时将成果应用于施工实际，取得了较好的整治效果。整治效果。监控量测是预防和指导大变形治理措施制定的重要手段，监控量测是预防和指导大变形治理措施制定的重要手段，在监控量测中采取了在监控量测中采取了“变形监测为主，应力监测为辅变形监测为主，应力监测为辅”的思的思路，实施中考虑围岩质量、埋深等因素来确定监测的标准值路，实施中考虑围岩质量、埋深等因素来确定监测的标准值和警戒值，用变形量、变形速率指标进行监测控制，同时采和警戒值，用变形量、变形速率指标进行监测控制，同时采用三级管理模式进行监测管理，在现场取到
33、了良好的应用效用三级管理模式进行监测管理，在现场取到了良好的应用效果。果。隧道开挖前，调查地质情况，进行地质超前预报，采用工隧道开挖前，调查地质情况，进行地质超前预报，采用工程类比方式，判别围岩，并进行数值模拟，判断是否发生大程类比方式，判别围岩，并进行数值模拟，判断是否发生大变形，提供合适的开挖方法与相应的支护措施，施工过程进变形，提供合适的开挖方法与相应的支护措施，施工过程进行监控量测，并对数据对可能发生大变形的地段进行预测预行监控量测，并对数据对可能发生大变形的地段进行预测预报，及时调整开挖及支护方案指导施工，从而有效控制围岩报，及时调整开挖及支护方案指导施工，从而有效控制围岩大变形灾害。大变形灾害。结结 论论
