隧道破碎围岩稳定性分析研究

王 鹏 飞

(山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030000)

1 隧道破碎围岩稳定性分析现状

随着隧道工程的修建在我国越来越普遍，在隧道开挖过程中，会出现多种不良地质现象，这些对隧道围岩的稳定性影响很大，其中，破碎围岩的影响最大。

在隧道施工过程中，围岩本身具有一定的自稳能力，围岩的稳定性即是指在开挖完成后还未支护前的自稳能力。地质条件的变化会导致围岩不稳定，因此如何保持围岩的稳定性就显得尤为重要，这也是目前工程施工过程中的难点问题。目前根据工程项目所在地的环境及地质情况，围岩稳定性判别主要有以下几种方法：

1)工程类比法。

此种方法在目前的隧道施工中经常用到，是判别围岩稳定性的一个很常用的方法，是通过数据结论对围岩进行分析判断，并供设计使用。

2)分析解析法。

这种方法是用数学模型来判断围岩稳定性，具有速度快、准确性高的特点。

3)图解法。

这种方法是在画图的基础上，对图形进行分析，由此可以一目了然看出不同的块体在不同围岩的部位，投影分析法是最普遍的方法。

4)模拟法。

这种方法是利用应力分布措施，分析手段采用模型分析。主要方法有光侧弹性法、离心试验法和材料法。

5)不确定性方法。

此种方法是通过分析安全系数来分析围岩稳定性的不确定性因素，因岩石构造非常复杂，还存在很多问题需要解决，这种方法的优点是在不确定因素越严重的隧道越显得重要。

6)系统工程法。

此种方法是以系统科学作为指导，用力学原理来进行分析，本身具有一定的模糊性。

7)数值模拟法。

此种方法是通过想象对围岩进行描述，采用有限元分析数据，即时得出结论。

8)监控反馈法。

这种方法是通过新奥法施工，利用监控量测技术检测围岩的稳定性。目前新奥法施工技术发展非常迅速，在隧道工程施工中占有非常重要的地位。

2 判定隧道围岩稳定性的依据

目前我国在隧道工程施工中判别围岩稳定性的方法基本可分为两类：

1)判别围岩的强度。

判别围岩的强度是以强度破坏为理论依据，主要在围岩稳定性的数值分析中应用广泛。在低压约束力条件下，隧道围岩因斜应力超过强度破坏而发生剪切破坏，致使岩石体发生巨大变形。

2)判别围岩变形率或变形量。

此种判别方法是判定围岩稳定性的主要依据，在很多规范中可以体现出来。根据围岩所测得的下沉量与收敛量来判定岩体的坚硬程度，当变形速率过大时围岩即发生失稳。这种方法的缺点是精确度不够，因此有关学者就提出了变形速率判别法，但采用判别方法不同得到不同的围岩稳定性程度。因此，需要解决的问题是取得精确度更高的围岩稳定性级别。

3 隧道围岩稳定性分析判别存在的问题

1)根据经验来判别。

在隧道工程施工过程中，会碰到很多不定性影响因素，这些因素会影响围岩的稳定性。随着时间的变化围岩的稳定性也会发生变化，可能现在还是好的，过一会就会发生破坏。影响围岩稳定的各个因素之间相互作用、相互影响，很难用简单模型来表述出来，很多因素都随着隧道的施工进度不断变化着，因此要靠丰富的经验来判断。这种判断方法的缺点是不够准确，人为因素较大。

2)依据施工进度和监测断面的地质情况来判别。

不同的隧道伴随着不同的地质条件，在隧道施工中也会采用不同的施工方法。目前，我国隧道施工中最常用的方法是新奥法，通过现场监控量测来分析围岩变化情况。《隧道衬砌设计指南》中提到，在隧道施工现场量测的过程中，不应仅从仪器上读取地质变化条件和影响因素，更要掌握它们之间的联系。综上所述，如何准确的判断施工过程中的地质情况是一个技术难题。

3)依据变形率与变形量来判别。

仅仅依靠变形率与变形量无法判别围岩的稳定性，这是一个复杂的力学问题，尤其是无法判别软弱围岩。此种方法的缺点是无法解决全部有关围岩稳定性的依据问题。

4)在考虑判别因素时不够全面。

通过查看大量资料，具体的数值不同不会引起各种变化规律不同，也不会因为判别方法不同引起变化。围岩的级别、岩性、隧道的埋深等因素是周边收敛与拱顶下沉的因素之一，此种方法没有考虑支护方法、断面及开挖方式等，虽然在实际工程施工中有一定的意义，但是在实际操作中还要依靠人工(操作人员)本人的经验来判断。

5)专用性不够。

目前我国对铁路隧道、公路隧道和地下工程的稳定性的判别方式不完全相同，选用的模型和参数也不一样，不具有专用性，有很大的经验性。因此，在实际施工中，因判别方法不同难免会出现偏差，缺乏一个共同的尺度与标准。

4 结语

引起隧道围岩失稳的因素多种多样，隧道构造非常复杂，在施工中的变化也是多种多样，因此如何准确判断围岩失稳的原因就显得尤为重要。围岩的变化有着位移大、非线性、非连续性的特点，是一个科学难题，要解决这个问题就必须能够准确判别围岩失稳产生的原因，所以我们在分析操作过程中应考虑可能引起的因素，不能仅仅用一种方法去分析，还应利用计算技术和仿真模拟，对隧道围岩稳定性进行综合评价，从而得出客观、科学、合理的结果。因此以后综合考虑各种因素的影响，使经验与科学互补融合是未来的主要发展方向。

参考文献:

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