水工隧洞的布置、荷载计算与支护设计

1、水工隧洞的布置、荷载计算与支护设计1 概述2 水工隧洞的布置3 水工隧洞进口段4 水工隧洞洞身段5 水工隧洞出口段及消能设施6 高流速泄水隧洞的水流脉动压力与空蚀7 水工地下洞室的围岩稳定性8 水工隧洞衬砌的荷载及荷载组合9 水工隧洞的衬砌计算与支护设计（1）按功用分类泄洪洞引水发电和尾水洞灌溉和供水洞放空和排沙洞施工导流洞一洞多用原则：应根据枢纽任务，尽量设计为多用途隧洞，以降低工程造价。 2. 类型 有压隧洞：按管流计算。 无压隧洞：按明渠流计算。 引水发电隧洞一般是有压洞；灌溉输水隧洞常为无压洞；同一条隧洞可以设计成前段有压、后段无压。 在同一洞段，应避免时而有压时而无压的明满流交替流态

2、，其危害：a）易引起振动、空蚀；b）影响泄流能力。究竟选用有压或是无压隧洞，应根据工程任务、地形地质及水头等条件，通过技术经济比较选定。（2）按流态分类二、水工地下洞室的工作特点 泄水隧洞大多数是深式进口，QH1/2，超泄能力不如表孔；但进口位置低，可以提前预泄。 承受水头H高，P较大，闸门需启闭力大，止水要求严格。 流速v较大，易引起空化、空蚀，脉动会引起闸门振动。 出口单宽流量q较大，需采取适当的消能防冲设施。1. 水力特点（进口位于水下）隧洞为地下结构，洞室开挖引起应力重分布，可能导致围岩变形甚至崩塌，为此，常需设置临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。隧洞可能承受较大的内水压力和外水压

3、力，要求有足够的围岩厚度和必要的衬砌。须做好地质勘探工作，尽量避开不利的工程地质、水文地质地段。2. 结构特点（洞身处于地下）隧洞一般断面小，洞线长，施工工序多，干扰大，施工条件差，工期长。例：冯家山12.6km；引黄南线7洞长42.9km；昆明掌鸠河洞长100km。施工导流隧洞或兼有导流任务的隧洞，其施工进度往往控制整个工程的工期。采用先进施工方法，改善施工条件，加快施工进度，提高施工质量是隧洞建设中值得研究的重要课题。3. 施工特点水工隧洞的组成（图8-2）(1)进口段：控制水流。包括拦污栅、进水喇叭口、闸门室 及渐变段等。(2)洞身段：输送水流。一般需进行衬砌。(3)出口段：连接消能设施

4、。 无压隧洞的出口一般仅设门框； 有压隧洞的出口一般设渐变段和工作闸门室。三、水工隧洞的组成水工隧洞的建设和研究现状水工隧洞的建设规模不断加大。近年来在设计理论、施工方法和建筑结构等各方面有了新的发展，但因水工隧洞属地下结构，影响其工作状态的因素多而复杂，一些作用力的计算和设计理论还存在与实际不太相符的假定，有待完善和提高。水工隧洞虽然任务不同，工作条件不同，但设计方法基本相同。为此，本章重点讲述泄水隧洞的布置、结构型式、构造和衬砌计算方法等。一、隧洞布置1.总体布置 (1)应根据枢纽任务、泄洪流量、地形、地质、施工、运行等条件，对泄水建筑物进行总体规划和综合研究，并经技术经济比较后确定。当同

5、时采用溢洪道和泄水隧洞时，宜分别布置于两岸，以便于施工和运行。 (2)在合理选定隧洞路线（洞线）基础上，根据地形、地质、水流条件，选定进口位置及其结构形成，确定闸门在隧洞中的位置。8.2 水工隧洞的布置 (3)确定洞身纵坡i、横断面形状及尺寸。 (4)根据地形、地质、尾水位等条件确定出口位置，底板高程及消能方式。 (5)还应考虑临时占地、永久占地、植被破坏和恢复、施工污染、运行期地下水位变化等对环境的影响和水土保持的要求。2.洞线选择洞线选择十分关键，关系到工程造价、施工难易、工期长短和运行可靠性等。应在地质勘测基础上，拟定不同洞线方案，经技术、经济比选后确定。洞线选择的原则和要求（1）洞线应

6、尽量避开不利的地质构造、不稳定围岩及地下水位高、渗水量丰富的地段，以减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。洞线要与岩层层面、构造破碎带和节理面有较大的交角（不小于3045）。在高地应力地区，应使洞线与最大水平地应力方向有较小交角，以减小隧洞的侧向围岩压力。隧洞进、出口应选在覆盖层、风化层浅，岩石比较坚固完整的地段，避开有严重的顺坡卸荷裂隙、滑坡或危岩地带。转弯要求:弯道两端的直线段长度S5B（5D）。无压隧洞：低流速v 20m/s时，转弯半径R5B（5D），转角60o；高流速时，转弯半径及转角最好通过试验确定。有压隧洞：低流速v20m/s时，R3B（3D），转角60o；高流速时，水流流态特别不

7、利，应力求采取直线布置。进、出口要求:进口要力求水流顺畅，否则会减小泄流能力，引起不利的流态或间歇性漩涡。出口水流应能与下游河道平顺衔接，并与其它建筑物保持一定距离，以防冲刷和影响枢纽正常运行。 （2）洞线在平面上应力求短直，这样既可减小工程费用，方便施工，且有良好的水流条件。若因地形、地质、枢纽布置等原因必须转弯时，应以曲线相连。有压隧洞洞身段：围岩厚度3D。最小围岩厚度应满足不发生渗流失稳和水力劈裂的要求。工程经验：对于坚硬完整岩体，加衬砌隧洞的最小围岩厚度T0.4H（H为内水压力水头）；如不加衬砌或采用锚喷衬砌时， T 1.0H。进、出口段：一般顶部岩体厚度1B（1D）。（3）隧洞应有一

8、定的埋藏深度和围岩厚度（包括洞顶覆盖厚度和傍山隧洞靠边坡一侧的岩体厚度）。它涉及成洞条件，围岩稳定性，结构计算边界条件和工程造价等。最小围岩厚度要求：（4）隧洞的纵坡，应根据用途、运行要求、上下游衔接、施工、检修等因素综合比较分析后确定。无压隧洞：iik 。（ ik临界坡降，确保不雍水）有压隧洞： i 取决于进、出口高程，要求在最不利条件下全线洞顶保持不小于2m的压力水头。不宜采用平坡或反坡，以利于检修排水。施工及检修排水：有轨运输i=35，但i10；无轨运输 i=315 。纵坡比降要求：（5）对于长隧洞，应利用地形地质条件，布置一些施工支洞、斜井、竖井，以增加工作面，加快施工进度。工程实例：

9、引滦入津隧洞工程：在9.68km长的引水隧洞中，布置了15个斜支洞、4个竖井。平均间隔 9680 / 20 = 484m。 二、闸门在隧洞中的布置 一般布置两道门：工作闸门（调节流量和封闭孔口，能在动水中启、闭 ），检修闸门（事故检修门）。1. 检修门（事故检修门）一般设在进口，用来挡水，以便检修工作闸门或隧洞。如：刘家峡泄洪洞，图8-2(a)。大中型隧洞的深式进水口常要求检修闸门能在动水中关闭、静水中开启，以满足发生事故时的需要，所以也称事故检修门。工作门：可布置在进口、出口或隧洞中某一适宜位置。（1）工作门设在进口：一般为无压隧洞。优点：检修门和工作门都在首部，运行管理方便；易于检查和维修

10、；工作门后的洞内无压，有利于山体稳定。缺点: 如体形设计不当或施工质量不佳，流速大的部位可能发生空蚀破坏。按照无压隧洞进口与水面的相对位置，可分为两种：表孔溢流式进口、深式进口。表孔溢流式进口：进口布置与岸边溢洪道相似，只是用隧洞代替了泄槽（图81）。其超泄能力较大，但泄流能力受到隧洞断面的限制。此种隧洞一般属龙抬头布置型式，常与施工导流隧洞相结合，以达到一洞多用的目的。深式进口：为保证洞内为无压流态，工作门后洞顶应高出洞内水面一定高度，并需向闸门后通气，图82（a）。（2）工作门布置在出口：有压隧洞，图82（b）。 优点：洞内流态平稳；门后通气条件好，便于部分开启；工作闸门的控制结构也较简单

11、，管理方便；隧洞线路布置适应性强。 缺点：洞内承受较大的内水压力，一旦衬砌漏水，对岩体及大坝等建筑物的稳定将产生不利影响。实际工程中，常在进口设事故检修门，平时也可用于挡水。（3）工作门布置在洞身某一位置：门前为有压洞段，门后为无压洞段。采用这种布置的主要原因是： 由于地形、地质、枢纽布置和施工等原因，隧洞线路需要转弯，为了满足水流条件的要求，将工作闸门设在弯道后的直线段上。弯道为有压，闸门后的直线段为无压。 洞内某处的地质条件较出口处好，工作闸门布置在洞中，可以利用较强的岩体承受闸门传输的水动力。近年来不少泄洪洞采用这种布置，如：三门峡泄洪洞图83(a)、碧口左岸泄洪洞图83 (b) 等.三

12、、多用途隧洞的布置一洞多用或临时任务与永久任务相结合的隧洞布置，不仅可以解决枢纽中单项工程过多而带来的布置困难，还可以减小工程量，降低造价。但一洞多用隧洞必须妥善解决由于不同任务结合所带来的一些矛盾问题。封堵导流洞而改建的泄洪洞，可为无压洞或有压洞。由于导流洞高程较低，泄洪洞进口可以较高，因此常在导流洞上方另设泄洪洞进口，将其布置成“龙抬头”形式；其进口之后用抛物线段、斜坡段、反弧段与较低的洞身相连接。当两洞进口之间岩体厚度较薄或岩石较差时，应尽量将泄洪洞（永久建筑物）布置成直线，而将导流洞（临时建筑物）进口段偏转一个角度，如：刘家峡导流洞进口段偏转32，碧口偏转14。如果导流洞宽度较大，则需

13、设扩散段以解决其与泄洪洞的衔接。扩散段应设在水流比较均匀平稳的部位，以防流态恶化。 “龙抬头”泄洪洞，一般水头高、流速大，反弧及下游易遭空蚀破坏，因此应做好体形设计，控制施工质量，设置适当的掺气减蚀措施。1. 导流洞与泄洪洞合一布置优点：工程量小，工程进度快，布置紧凑，管理集中。注意：应保证各自的运行要求和较好的水力条件，安全宣泄泄洪流量，保证发电隧洞的压力状态及发电最小水头，并采取适当的措施，防止机组振动和分岔附近空蚀破坏。两种布置型式： 主洞（直洞）泄洪、支洞（岔洞）发电。洞内流态较好，岔尖附近的负压相对较小，发电支洞回流强度弱，范围也小。但泄洪时，由于洞内流速加大，有效水头降低，出力相应

14、减小。2. 泄洪洞与发电洞合一布置 主洞（直洞）发电、支洞（岔洞）泄洪。存在问题： 1）岔尖处流态复杂，容易产生负压和空蚀。 2）泄洪时对发电不利。分岔角一般在3060之间。收缩泄洪洞出口面积或减小其闸门开度，是提高洞内及岔尖部位压力、减免空蚀的有效措施；但泄洪能力会因出口断面面积缩小而降低。为防止岔尖发生空蚀，当主洞泄洪时孔口收缩比0.85，支洞泄洪时0.7。孔口收缩比是指用于泄洪的主洞或支洞，其出口面积与其洞身断面积之比。 3其它任务隧洞的合一布置灌溉与发电隧洞合一布置。发电后的尾水用于灌溉。其主要问题是用水上的矛盾。泄洪与排沙隧洞合一。排沙洞进口高程往往较低，施工期还可结合导流，导流完成

15、后改建成泄洪排沙洞。但对于高水头情况，在设计中需要认真研究高速含沙水流的冲蚀、磨损及消能问题。8-3 水工隧洞进口段一、进水口的型式和计算要点深式泄水隧洞的进水口，按其后接隧洞内的水流流态可分为：有压隧洞进水口、无压隧洞进水口。无压隧洞进水口的压力段长度（进口至工作门处洞长）小于3倍孔口高度时，称为短管型进水口图82(a)。按进水口的布置及结构型式，可分为竖井式、塔式、岸塔式及斜坡式等。竖井式进水口是在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁衬砌，闸门设在井的底部，井的顶部布置启闭机械及操纵室，图8-4 。优点：结构简单、不受风浪和冰的影响，抗震及稳定好，地形条件适宜时，工程量较小，造价较低。缺点：

16、竖井开挖比较困难，竖井前的一段隧洞检修不便。适用：地质条件较好、岩体较完整的情况。1. 竖井式干井：设弧型工作门的竖井，井后为无压段，井内不充水。湿井：设平板检修门的有压竖井，井后为压力洞，仅检修时井内无水。作用荷载：井内无水时，衬砌上的作用力有外水压力、侧向围岩压力、温度荷载、地震作用等；井内有水时，还作用有内水压力。结构计算要点：可根据受力条件和地质条件，沿井的不同高程截取断面，按单位高度的封闭式框架进行计算。 塔式进水口是独立于隧洞首部而不依靠岩坡的封闭式塔图82(a)或框架式塔，塔底装设闸门。一般在塔顶设操纵平台和启闭机室，也有工程在塔内设油压启闭机。优点：开挖量小，可在不同高程设置取

17、水口，取用上层温度较高的清水。缺点：受风、浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥与库岸或坝顶相连。适用：岸坡岩石较差，覆盖层厚，不宜采用靠岸进水口时。2. 塔式图82（a） 塔式进水口封闭式塔身：大中型泄水隧洞常采用，塔身断面一般为矩形，也有工程采用圆形、多边形。框架式塔身：材料用量少，经济，但只能在低水位时进行检修，且泄水时门槽进水，流态不好，易空蚀，故大型工程较少采用。塔身结构计算要点：塔身为直立悬臂结构，受风、浪、冰、地震等作用，因此需计算塔身的抗倾、抗滑稳定。可沿不同代表性的高程截取单位高度塔身，按封闭式框架计算水平应力；同时还应把塔身作为悬臂结构计算铅直应力。框架式属

18、立体框架结构，设计时可按整体或简化为平面框架计算应力。岸塔式进水口是靠在开挖后洞脸岩坡上的直立或倾斜的进水塔。（图85）优点：稳定性比塔式好，可对岩坡起一定支撑作用，施工、安装比较方便，无须接岸桥梁。缺点：受风、浪、冰、地震影响。适用：岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。结构计算要点：基本方法同塔式；但应根据地质和结构布置情况，考虑塔背是否作用有岩石压力。3. 岸塔式斜坡式进水口是在较为完整的岩坡上进行平整开挖、护砌而成的一种进水口，闸门和拦污栅轨道直接安装在斜坡的护砌体上，图82(b)。优点：结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小。缺点：如进口不抬高则闸门面积将加大，由于闸槽倾斜，闸门不

19、易靠自重下降。适用：一般只用于中小型工程，或只安设检修闸门的进水口。4. 斜坡式图82（b） 斜坡式进水口前面介绍的是几种基本的进水口型式。实际工程中，常根据地形、地质、布置、施工等具体条件组合采用。如：上塔下井式： 图83（a）为安装有事故检修门的半竖井半塔式进水口；上塔下岸塔式：图83（b）为下部靠岸的岸塔式进水口。5. 组合式图83（a） 上塔下井式； 图83（b）上塔下岸塔式二、进口段的组成部分隧洞进口段包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、 平压管、渐变段等。 1.进水喇叭口位置：隧洞首部要求： 体形应符合孔口泄流形态，确保水流平顺、不脱壁。 避免产生不利的负压和空蚀破坏。 尽力减少局部

20、水头损失，以提高泄流能力。喇叭口体型：常采用矩形横断面，顶板和左右边墙顺水流方向三面收缩，平底。喇叭口曲线：顶板和两侧边墙常采用1/4椭圆方程，重要 工程的进口曲线应通过水工模型试验确定。 （82） 式中：a 长半轴。顶板a=H（闸门处孔口高）；边墙a=B（孔口宽） b 短半轴。顶板b=H/3；边墙b=（1/31/5）B深式无压隧洞的进水口：属短管型压力进水口，多采用弧形闸门，为将其支铰处的推力传给山体，一般采用下部依靠岩体的塔式、岸塔式进水口。无压洞进水口顶板曲线布置：检修门前的入口段长度，可控制在0.81倍工作门处的孔口高度。为使短管型进口压力分布良好，检修门槽前的顶板曲线应设倾斜压坡，有

21、三种型式： 椭圆长轴倾斜布置，如乌江渡图86(a)； 椭圆长轴水平布置，但在检修门槽之前以1:4.51:10的倾斜直线与顶板曲线相切，刘家峡 图86(b)； 椭圆长轴水平布置，顶板曲线在检修门槽上游边缘处的切线斜率不缓于1:10，无倾斜直线段，碧口 图86(c)。压坡段：检修门与工作门之间的顶板也应布置成压坡段，以进一步改善进口压力分布和水流流态。压坡段为等宽矩形断面，顶板坡率应陡于椭圆曲线顶板末端的坡率，一般在1:41:6之间，多数采用1:4。压坡段长度取36m ，应满足塔顶启闭机布置和闸门维修要求。设中墩布置成双孔的短管型进水口：中墩及两侧收缩会引起明流洞内不利的冲击波，可在闸门后加一段压

22、板并延伸到闸墩下游，形成有压收缩段，从而使明流段水面平稳，图87。双孔短管型进水口近年来已很少采用。2.通气孔（1）位置设在泄水隧洞进口或洞身中部的工作闸门之后。设在检修门和工作门之间。（2）作用：通气孔在泄水隧洞的正常泄流、放空和充水过程中，承担补气和排气任务，对改善流态，避免运行事故起着重要作用。 对工作闸门在各级开度情况下承担补气，以降低门后 负压，稳定流态，避免建筑物振动和空蚀； 检修时，在放空洞内水流过程中补气； 检修完成后，向工作门和检修门之间充水时承担排气。（3）布置上须注意 由于通气孔气流速度大，其进口必须与闸门启闭机室分开，以免在补气、排气时，影响工作人员的安全。 通气孔容许

23、风速：【Va】4045m/s尽可能减少通气孔的孔管转弯和突变，以减少阻力。（4）通气量计算及通气孔设计通气孔应按正常泄流情况设计，多采用圆形断面，孔径大小决定于通气量和允许风速。通气量与泄水流量及下游洞内流态有关。多采用一些经验公式或半经验公式计算： 泄水洞工作门和检修门后的通气量计算同P109式(3-111)： ； ；式中： 通气量，m3/s； A闸门后泄水孔断面面积，m2； 水流流速，m/s； 通气孔允许风速，4045m/s； a通气孔断面面积，m2； d通气孔直径，m。（3111） 大型工程中的高水头长无压隧洞或管道的通气量：式中：Aa闸门后隧洞或管道水面以上的断面面积，m2； Aa一般

24、小于0.3倍的隧洞或管道断面面积。 通气孔的风速系数，可取0.6； B闸门处孔口宽度，m； a 通气孔的断面面积，m2 L闸门后隧洞的长度,m；Vw闸门孔口处的水流速，m/s g重力加速度，m/s2（8-3） 通气量计算步骤：先假定a，求得Qa，再求风速 ，使得 m/s；否则，重复上述计算，直到满足。检修门后的通气孔面积：一般应 冲水平压阀的面积。3.拦污栅泄水隧洞一般不设拦污栅。当需要拦截水库中较大浮沉物时，可在进口设固定栅梁或粗拦污栅。引水发电的有压隧洞进口应设细栅，以防污物阻塞和破坏阀门及水轮机叶片。4.渐变段、闸门室及平压管见第三章第十节：泄水重力坝。8-4 水工隧洞洞身段 一、断面型

25、式洞身断面型式取决于流态、地质、施工及运行等条件。一、洞身断面型式（1）城门洞形（圆拱直墙形）图88(d)、(i) 优点：施工（开挖、立模、衬砌）简单，无压洞广泛采用。适用：垂直山岩压力较大、侧向山岩压力很小的情况。为减小侧向山岩压力，可把边墙做成倾斜的图88(e) 。顶拱中心角：90180，跨度较大时90120。断面宽高比：11.5，水深变化大时，采用较大值。1. 无压隧洞断面型式（2）马蹄形 图88(f) 、 (h) 结构：由三个不同半径的圆弧组成。适用：岩石比较软弱破碎，垂直山岩压力和侧向山岩压力均较大的情况。（3）圆形 图88(a), (b), (c), (g) 适用：围岩条件较差，且

26、外水压力较大时；采用掘进机施工时。（1）圆形断面有压隧洞一般采用圆形断面 图88(a), (b), (c), (g) 。优点：1）水流条件和受力条件均有利。 2）在面积一定的条件下，圆形过流能力最大。（2）也可采用无压洞的断面形式适用：围岩条件较好、内水压力不大时，为了施工方便，也可采用无压隧洞常用的断面型式。2. 有压隧洞断面型式二、洞身断面尺寸洞身断面尺寸确定：可根据运用要求、泄流量、作用水头、施工要求及纵断面布置，通过水力计算确定，有时还要进行水工模型试验验证。有压隧洞水力计算：主要核算泄流能力及沿程压坡线。无压隧洞水力计算：主要计算泄流能力及洞内水面线，当洞内流速大于1520m/s时，

27、还应研究高速水流引起的冲击波、空蚀及掺气减蚀等问题。1. 有压隧洞（1）泄流能力 有压隧洞泄流能力按管流公式计算 ： 式中： 考虑隧洞沿程阻力和局部阻力的流量系数。 隧洞出口的断面面积（约为洞身面积8090%），m2； H上下游水位差（作用水头），m； （84） （2）减免空蚀的要求有压隧洞的洞内压坡线，可根据能量方程分段推求。为了保证洞内水流为有压状态，一般洞顶应有210m以上的压力余幅，流速大要求压力余幅也大。缩小出口断面面积，以增大压力，减免负压和空蚀。（3）施工和检修要求确定隧洞断面尺寸时，还应考虑洞内施工和检修需要，圆形断面内径D1.8m，其它断面宽高不小于1.5m1.8m。2. 无

28、压隧洞 表孔溢流式进口：按堰流公式计算。 深式短管型进口：泄水能力取决于进口压力段，仍用有压管流公式（84）计算，但流量系数应根据进口段的局部水头损失而定，一般在0.9左右（由于距离短，不考虑沿程损失）；而控制断面面积则取工作闸门处的孔口面积。（1）泄流能力 （2）明流条件（水面线上应有一定净空）工作门后的无压洞洞身段，可用能量方程分段求出水面曲线。为保证无压洞内为稳定的明流状态，水面以上应有一定净空： 当流速较低时：净空面积A净0.15A洞身断面，且净空高度h0.4m。 当流速较高时：应考虑掺气和冲击波的影响，在掺气水面以上A净=(0.150.25)A洞身断面；对于城门洞形断面，要求h冲击波

29、峰h直墙。也有不少隧洞采用净空高度不小于洞高的15%25% 。（3）施工和检修要求（同有压洞） 非圆形断面：（宽高）（1.5m1.8m） ； 圆形断面：D1.8m。三、洞身衬砌1.衬砌的作用（1）阻止围岩变形的发展，确保围岩稳定。（2）承受荷载：山岩压力、内水压力等。（3）防止渗漏。（4）保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等破坏。（5）减小隧洞的表面糙率。2.衬砌的类型（1）平整衬砌也称护面或抹平衬砌。采用砼、喷浆、砌石等，护面不承受荷载。作用：减小糙率，防止渗漏，保护岩石不受风化。适用：围岩条件较好，水头、流速较低的情况。优点：造价低，施工方便。对无压洞，如岩石不易风化，可只衬护过水部分

30、。（2）单层衬砌衬砌材料：砼图88(a)、钢筋砼图88(b),(c),(d)、浆砌石等。衬砌厚度：取洞径或洞宽的1/81/12，且25cm，通过衬砌计算确定。适用：中等地质条件，断面较大，水头、流速较高的情况。（3）组合式衬砌 内层：钢板、钢筋网喷浆；外层：砼或钢筋砼图88(g)。 顶拱：砼； 边墙和底板：浆砌石图88(h) 。 顶拱：喷锚支护； 边墙和底板：砼或钢筋砼（无压洞）。 顶拱、边墙：先喷锚，再用砼或钢筋砼衬砌图88(i) 。特别适用于自稳能力差、容易发生塌方的软弱破碎岩体中开挖的隧洞。（4）预应力衬砌适用：高水头有压隧洞。（5）洞身衬砌型式选择应根据隧洞任务、地质条件、断面尺寸、受

31、力状态、施工条件等因素，通过综合分析比较后确定隧洞衬砌型式。有压圆形隧洞：砼、钢筋砼单层衬砌最常用。当内水压力较大、围岩较差时，可采用内层为钢板的双层衬砌或预应力衬砌。无压泄洪隧洞：常采用城门洞形断面、整体钢筋砼衬砌。有些工程采用喷砼或加钢筋网与砼或钢筋砼的组合衬砌方式。喷锚：配合光面爆破，喷锚是一种经济、快速的衬砌型式。不加衬砌：当围岩状况很好时，对流速低、流量小的引水发电隧洞或导流洞，可不加衬砌。不衬砌的有压隧洞，其内水压力应小于地应力的最小主应力，以保证围岩稳定。不衬砌隧洞的糙率大，泄放同样流量要增加开挖断面，因此是否采用不衬砌隧洞，应由技术经济比较后确定。3.衬砌分缝分缝原因： 砼或钢

32、筋砼衬砌施工是分块分段浇筑的。 衬砌混凝土的干缩和温度应力，可能产生裂缝。 当隧洞穿过地质条件变化显著地区（如断层、破碎带及其它软弱地带）时，可能由于不均匀沉降而产生裂缝。（1）施工缝（临时缝）（图89） 横向（垂直洞轴线）：间距612m，由浇筑能力定；纵向（平行洞轴线）：缝设在顶拱、边墙及底板分界处， 或设在内力较小部位。要求：进行凿毛处理或设插筋，以加强整体性。（2）伸缩缝（永久缝）（图89） 作用：防止砼干缩和温度应力而产生的裂缝。要求：间距612m，缝中设止水。（3）沉降缝（永久缝）（图810） 设置部位： 通过断层破碎带或软弱带，衬砌加厚的厚度突变处。 洞身与进口渐变段等连接处，可能

33、产生较大位移的地段。要求：缝中设止水，填沥青油毡或其他填料。实际工程中，横向施工缝、沉降缝、伸缩缝等，应尽量结合在一起布置。4.灌浆（回填、固结）目的：为了充填衬砌与围岩之间的空隙，使二者紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏。做法：在顶拱部位预留灌浆管，衬砌完成后，通过预埋管灌浆。灌浆范围：一般在顶拱中心角9001200以内。孔距、排距：26m（深入岩体5cm）。灌浆压力：砼衬砌0.20.3MPa；钢筋砼衬砌0.30.5MPa。灌浆压力过高会破坏衬砌结构。（1）回填灌浆（图811） （2）固结灌浆（图811）目的：加固围岩，提高围岩整体性，减小山岩压力，保证岩石的弹性抗力，减小地下水对衬

34、砌的压力。灌浆范围：整个断面。孔深：入岩25m；围岩差或直径大的隧洞，入岩应达610m。排距：24m，每排不少于6孔，对称布置；相邻断面错开排列，按逐步加密法灌浆。回填、固结灌浆孔常分排间隔排列。灌浆压力：0.41.0MPa或更大；有压洞可用1.52.0倍内水压力。灌浆时间：应在回填灌浆714d之后进行。5.排水排水的作用：降低作用在衬砌上的外水压力。有压圆形洞的排水设置对于覆盖层较厚的有压洞进口附近、地质较差地段、围岩内存在易溶物质等情况，一般不宜设排水，而是加强固结灌浆。外水压力能抵消一部分内水压力，一般不控制衬砌设计。但当外水位很高、对衬砌设计起控制作用时，可在衬砌底部外侧设纵向排水管，

35、通至下游。必要时，还可增设环向排水槽，并与底部纵向排水管相连通。城门洞形无压洞 的排水设置当外水压力对衬砌的结构应力影响很大时，应设置径向、纵向排水，如图812所示。径向排水：在洞内水面线上通过衬砌设置排水。孔距、排距一般24m，深入岩体24m，将地下水引入洞内。当隧洞较宽或侧墙较高，为减小隧洞放空后外水压力对衬砌的不利影响，可在洞内水面线以下设置排水孔。纵向排水：设在衬砌底部，通至下游。 8-5 水工隧洞出口段及消能设施 一、出口段的体型1. 无压隧洞 出口段仅设门框，以防洞脸及上部岩石崩塌，并与消能设施的两侧边墙相衔接，图813（b）。2. 有压隧洞 出口常设工作闸门、启闭机室。闸门前设渐

36、变段，将洞身从圆形断面渐变为闸门处的矩形孔口；闸门之后接消能设施，图813（a）。为避免负压，常采用断面收缩的方法，出口收缩比可采用0.80.9。二、消能方式常用消能方式：挑流（采用多）、底流；新型消能工：窄缝挑流消能、洞内突扩消能、洞内旋流消能等。特点：隧洞出口宽度小，单宽流量大，能量集中；所以，出口设置扩散段以扩散水流，减小单宽流量。1.挑流消能（常用扩散式） 适用情况：出口高程高于或接近于下游水位，且地质条件允许时。 优点：经济合理。 注意：尽量不要冲刷对岸。 挑坎形式：斜切式挑流鼻坎（适用于洞轴线与河道交角小，图814 ）、收缩式窄缝挑坎（适用于岸坡陡峻、河谷狭窄的情况图815 ）、横

37、向扩散挑坎。斜切式挑流鼻坎收缩式窄缝挑坎2.底流消能（图816） 特点：水流由隧洞出口经水平扩散段（有的不设），再经曲线扩散段、斜坡段继续横向扩散后进入消力池。消能充分、平稳。缺点：开挖量大，施工时间长，造价高。3.突扩消能（孔板消能）洞中突扩消能：为了防止高速水流引起的空蚀及高速含砂水流的磨损破坏，可在洞内采用突扩消能，在有压隧洞中分段造成出流突然扩散，与其周围水体之间形成大量漩涡、掺混，从而实现消能。Eg.小浪底：导流洞改建为有压泄洪洞，采用多级孔板消能。在直径为14.5m的洞中布置了三级孔板，孔径与洞径比分别为0.69、0.724和0.724，孔板间距为3D=43.5m。由模型试验得知，

38、水流通过孔板突扩消能，可将140m的水头削减70%，洞壁最大流速仅为10m/s左右。（a）试验表明： 需防止孔板附近的水流发生空化，特别是末级孔板。为防止孔板上游角隅漩涡空化并增大消能效果，在孔板上游角隅处设置消涡环，可收到良好效果； 洞内脉动压力系数很高，但是由脉动压力引起的振动却很微弱，不会引起破坏。4.旋流消能洞内旋流消能：在隧洞内设置造旋设施，使水流产生旋转，利用水流的离心力增加过流壁面压强，以防止过流壁面空蚀破坏。分类：按其消能方式可分为螺旋流沿流程均匀消能和螺旋流在消能室中集中消能；按消能工结构可分为旋流式竖井消能和水平螺旋流消能。优点：有利于防止过水壁面空蚀破坏，有利于洞中水流与

39、下游衔接，有利于泄流量变化时消除明满流过渡流态，有利于导流洞改建为泄洪洞。工程实例：沙牌水电站是汶川境内岷江一级支流草坡河上游的梯级龙头电站。碾压混凝土三心圆单曲拱坝坝高130m，季调节水库库容0.18亿立方米。1997年6月16日开工建设，2003年12月全面竣工。距5.12震中印秀镇20公里的沙牌水库经受了山崩地裂的考验，大坝结构和坝体表面完好无损，运行正常。 泄洪洞旋流消能：沙牌水电站导流洞改建而成的泄洪洞H=88m，Qmax=242m3/s。采用了有压短管型进水口、旋流竖井、明流洞的布置方案（图818）。由于采用了适合急流的涡室体形，使水流在涡室和竖井内形成旋流，从而增大过流壁面压力，

40、并在竖井内形成稳定和贯穿的中心空腔，使水流大量掺气、紊动强烈，提高了消能率。公伯峡：其泄洪洞也采用了这种消能方式。图8-18 沙牌水电站旋流消能竖井布置 （单位：m）8-6 高速泄流隧洞的脉动压力与空蚀 高水头泄水隧洞的流速很高，有的v50m/s。设计中须考虑高速水流所带来的诸多问题，如： 可能引起建筑物振动的水流脉动压力及脉动问题； 伴随水流的空化而产生的空蚀破坏问题； 水流的掺气和冲刷问题。 一、脉动压力、空化与空蚀1. 脉动压力受高速水流内部紊动影响，使隧洞衬砌表面作用有脉动压力P。脉动压力P的不利作用：可加大过流面上的瞬时作用力；其负峰值会降低瞬时压强，促使水流空化；也可能引起建筑物振

41、动。P的计算： ，（ 为流速水头， 为脉动压力系数。P也可按脉动压力均方差的一定倍数获得。分析水流是否会发生空化，一般采用P=3；而结构设计常以P=2作为脉动荷载。水流脉动是否会诱发隧洞结构振动，应根据P值大小、频率特性、隧洞结构形状、尺寸和自振特性等因素，做具体分析。2.空化与空蚀判别条件：当水流的最小空化数小于结构的初生空化数时，就可能发生空蚀。设计中应确保水流最小空化数大于其初生空化数。发生部位：溢流面及挑流鼻坎附近；龙抬头的反弧段及其下游；有压段的岔洞、弯道、进出口及门槽附近；消力墩上；表面存在突体、错缝、错台和残留钢筋头等不平整部位。Eg.美国胡佛坝泄洪洞：水头157m，洞径D=15

42、.3m，v=46m/s，1941年以无压初期宣泄Q=380m3/s，运行4个月后，经泄放1070m3/s流量数小时（Q设5500 m3/s），在龙抬头下部与导流洞结合的反弧段就遭到了严重的空蚀破坏（图819），剥蚀坑长35m、宽9.2m、深13.7m，冲去砼和基岩共4500 m3。图819 泄洪洞的空蚀破坏1空蚀破坏区；2导流洞堵塞段空蚀原因：衬砌表面施工放线不准确，砼存在突体、冷缝、蜂窝等缺陷。二、减蚀措施 做好体形设计：应选好进口、门槽、渐变段、弯道、龙抬头曲线段、岔洞及出口等体形。 控制过流边界的不平整度。 人工掺气、通气。 选用抗空蚀性能好的衬砌材料。表81 表面不平整度控制和处理标准

43、1. 不平整度的控制要求过流边界不平整，会使水流与边界分离，形成漩涡，发生空蚀。因此，在设计、施工中，控制不平整度十分重要。如何确定不平整度的允许值，至今尚无理论计算方法。水工隧洞设计规范(SL2792002)提出，过流表面的不平整度控制和处理应根据水流空化数大小确定，见表81。工程实例表面不平整度控制和处理碧口右岸泄洪洞：在v=36m/s处，垂直水流的不平整体的允许高度【】3mm，平行水流向为【】7mm；流速为28m/s的部位，相应为【】4mm、【】7mm，磨平的坡度均为i=1/50；刘家峡泄洪洞：空蚀破坏后修复时，垂直水流方向的允许错台高度【】2mm，平行水流方向【】4mm，超过者要求处理

44、，磨平坡度i=1/501/100。要求相当严格。2. 掺气减蚀设施当流速v3540m/s时，对不平整体的处理，花费多，且施工也难达到要求。20世纪60年代初以来，不少国家采用掺气减蚀设施。国外如：美国格兰峡、黄尾泄洪洞（图8-20） ，加拿大迈加泄洪洞等。国内如：冯家山、乌江渡、石头河（图8-21） 、石砭峪泄洪洞等。其中，冯家山、乌江渡等泄洪洞还进行过原型观测，实践证明掺气减蚀效果十分显著。【美】黄尾泄洪洞1967年泄洪时，反弧末端多处遭空蚀破坏，其中最严重的一段是在龙抬头反弧段下游，坑长14m，宽5.95m，深2.14m，穿入岩层。后在反弧起点上游4.9m处设一道掺气槽并将破坏部位回填修补

45、，经1969、1970年两次泄水原型观测，再未发生空蚀破坏，图8-20。图820 黄尾泄洪洞掺气槽布置（单位：m）1掺气槽 2挑坎，高度从洞底至水平中心线以上3.8cm处，由7.6cm渐变到0石头河泄洪洞最大泄量850m3/s，反弧末端水头93.25m，最大流速40.6m/s。掺气设施布置：上掺气槽设于反弧起点前9.37m处，在反弧末端设下掺气槽。在各级流量下，掺气槽均能充分供气，形成稳定的空腔，自1981年以来，运行效果良好。图821冯家山左岸泄洪洞是我国首先在隧洞中采用掺气设施的试点工程。隧洞反弧处流速达29.6m/s，在反弧上切点上游6.4m处设上掺气槽，下切点处设0.3m高的掺气挑坎。

46、经三次放水进行原型观测，没有任何空蚀痕迹。图821 石头河泄洪洞掺气槽布置（单位：m）1通气孔；2掺气槽掺气原理：向掺气设施所形成的水舌空腔中通入空气，由于射流底缘的紊动，空气不断被卷入水流，形成一个逐渐变厚的水气掺混带。含大量空气的空泡在溃灭时可大大减小传到边壁上的冲击力，含气水流也成了弹性的可压缩体，从而达到减免空蚀的目的。掺气效果：根据试验，掺气量为2%左右时，其空蚀破坏就可减轻至清水情况的1/10，而掺气量达到7%8%时，就足以消除空蚀。掺气设施：常用掺气设施如图822所示。图8-22 常用的掺气设施类型（a）掺气槽式；（b）挑坎式；（c）跌坎式；（d）挑坎跌坎式；（e）突扩突跌式掺气

47、设施布置：一般都设在过流底面的边界上（图820，图821），这不仅可以防止底板的空蚀，也能对边墙起减蚀作用。若在两侧边墙设置挑坎或突扩掺气，会形成水翅，恶化流态。突扩突跌掺气可与偏心铰弧形闸门的压紧止水门框相结合图822（e）。如：东江水电站右岸二级放空洞两侧突扩0.4m，底部跌坎0.8m；努列克第三层导流洞偏心铰弧形门处两侧突扩0.5m，底部跌坎0.6m。适用情况：掺气槽、挑坎：布置简单，施工方便，可用于改建工程或新建工程。跌坎及突扩突跌式：一般只适用于新建工程。掺气设施要起到减蚀作用，应满足以下要求： 有足够的通气量； 能形成稳定空腔，保证供气； 水流流态较平稳，不影响正常运行； 空腔内不

48、出现较大负压，一般负压不超过0.5m水柱。挑坎单独使用或与掺气槽结合时：其高度多在585 cm，有资料认为高度为最大水深的1/151/12时较好，一般单宽流量大时采用较高的挑坎，挑角57。挑坎与跌坎结合时：挑坎高度可采用1020cm。掺气槽以通气顺畅、满足通气孔出口布置为准，常用梯形断面。跌坎：高度在0.62.75m之间，也有更高的跌坎。如：麦加泄洪洞反弧末端的跌坎高达4.33m。 掺气设施的尺寸要求突扩突跌掺气设施：若与偏心铰弧形闸门门框相结合，侧向突扩还要满足压紧止水门框的要求。一般两侧各突扩0.41.0m，也有达到1.5m的。每边扩宽与孔宽之比以0.060.09范围为好，以保证供气畅通并

49、减小水翅高度。掺气跌坎：下游宜采用较大的坡度，以避免低水位时回水填满底部空腔，但也不能过陡，否则将产生较强的冲击波，恶化流态。因此，有人建议可在1.5倍空腔长度范围内将坡度变陡，其后再接较缓的底坡。图823为石砭峪泄洪洞掺气跌坎的布置，跌坎高95cm，跌坎下游30m以内底坡i=0.143，30m以外变缓为i=0.095。图823 石砭峪泄洪洞掺气跌坎（单位：cm）1通气孔；2喷混凝土 掺气设施的通气量通气量因底部掺气或底侧同时掺气而异。当单宽流量qw=10220m3/(sm)时，通气系数=qa/qw=0.70.045。qw虽变化幅度较大，而qa却在710 m3/(sm) 范围内。因此，该数据可

50、用于粗略估算总通气量。通气孔面积计算式：式中：Qa总通气量，m3/s；Qa =Bqa，B为过水断面的宽度，m； 通气孔的风速系数，常用0.670.82； 、 分别为水及空气的密度； 空腔中的允许负压值，应0.5m水柱。通气孔中的风速：v60m/s。（85）掺气设施的位置布设位置：常设于龙抬头式泄水隧洞反弧起点上游一定距离，或同时也设于反弧段的下切点处，但不能设在反弧上，以免因离心力的影响而使掺气槽内充水。一般认为：当陡坡上的水流流速为2535m/s时，就应该考虑掺气减蚀；流速大于35m/s时，应该采用掺气设施。掺气保护长度：应根据过水曲线型式和掺气结构型式确定，曲线段可采用70100m，直线段

51、可采用100150m，以确保近壁层掺气浓度大于4%。对长泄水隧洞，应考虑设置多级掺气减蚀设施。3. 抗磨耐蚀材料包括：高标号混凝土、钢纤维混凝土、钢铁砂混凝土，钢板，环氧砂浆、高标号水泥石英砂浆，辉绿岩铸石板等。 高标号混凝土：工程中普遍采用的一种抗空蚀材料。根据试验研究，抗蚀性能较好的砼，其标号不宜低于C30。我国目前所建的高流速泄洪洞多采用C30砼；钢纤维砼：在砼中掺入一定数量、长约几厘米的短钢丝，用以增强砼的抗裂性能，提高强度，改善材料的韧性和抗冲击能力。近年来开始研究使用，已用于修补工程；钢铁砂混凝土：用不同粒径与比例的钢铁砂和水泥、石子配合而成，具有强度高、抗空蚀、耐磨损的特点，已用

52、于修补工程和防护高流速的边界表层；钢板：抗空蚀能力强，而抗磨损性能较低。多用于衬护门槽、岔洞及体形变化易于空蚀的部位； 环氧砂浆：为表层抹护材料，由环氧树脂、砂子按一定拌和而成，具有较好的抗空蚀和抗磨性能，常用于修复砼表面。因其有毒且价格较贵，不宜大面积使用； 高标号水泥石英砂浆：抗磨损能力次于环氧砂浆，可以做为护面，比较经济，施工简单，修补方便； 辉绿岩铸石板：是以辉绿岩为原料，在工厂拓模制成的几十厘米见方的板块，用粘结材料将其粘砌在过水边界上以抵抗磨损。具有较高的硬度指标，是极好的抗磨材料；但很难保证与砼牢靠粘结，易被水流冲走，且性脆易碎，易被水流中的大粒径推移质击破。8-7 水工地下洞室

53、的围岩稳定性 一、岩体初始应力（地应力） 1.定义地下岩体中任何一点都处于受力状态中。在洞室开挖前，岩体处于天然产状所具有的内应力叫做岩体初始应力；在地学领域通常称为地应力。初始应力场包括：以自重作用为主的重力应力场、以构造运动为主的构造应力场（地应力） 。从方向上分为：铅直应力 和水平应力 、 。2. 岩体初始应力的影响因素 岩体中的初始应力场是在长期复杂的地质作用过程中，由许多因素综合作用形成的，如：上覆岩体的重力；地壳构造运动；成岩过程中的物理、温度作用；地形影响；地下水；地震作用；铅直应力为上覆岩体的重力，即 ： 水平应力： 式中：Z地表以下的岩体深度； 岩石的容重； 岩体的泊松比，通

54、常=0.20.3， 侧压力系数。当=0.5时，=1，发生在塑性岩体中或埋深 很大的地层中。3.地应力计算【瑞士】海姆（Heim）首先提出地应力概念，认为铅直应力与其上覆岩体的重力有关，水平应力与铅直应力相等。金尼克（，A.H.）根据弹性理论分析提出：根据国外实测资料：初始应力的铅直分量 ，而水平应力 ，并不符合金尼克公式。我国实测资料表明：初始应力的铅直分量往往高于上覆岩体的重力，在地层深部则渐趋接近。水平应力与铅直应力的比值一般是接近或小于1.0，也有的1.2，这主要是构造运动影响的结果。由于影响因素多，目前无法用数学、力学方法分析计算，只能现场实测。4.初始应力实测与分析方法（1）应力解除

55、法：通过切槽或钻孔解除应力，测得岩石的应变，由此推求初始应力。（2）应力恢复法：岩体应力解除后，不是通过岩体的变形特性来推求应力值，而是通过施加压力，使岩体恢复到原来的状态，以求得岩体在应力解除前的应力值。由（1）、（2）测得的是某点的应力，而整个岩体中初始应力的分布情况，目前还不能根据有限测点的结果来加以确定。（3）回归分析法：可以通过少数测点的实测资料，建立有限元模型，应用数理统计原理来反演初始应力场。 岩体及上覆岩石的重量是形成岩体初始应力的基本原因之一。岩体自重作用不仅产生垂直应力，而且借助“泊松效应”和“流变效应”而产生水平应力。 初始应力的形成，取决于地形及地壳结构运动，这通常又是

56、较高的水平应力产生的主要原因。 实测结果表明：许多地区的水平应力大大超过上覆岩体重量所算得的结果，这是构造动力学方面的原因，或地质剥蚀的原因。 天然岩体中的断层，对初始应力起着解除或部分解除的作用。5. 对岩体初始应力的初步认识 “岩爆”现象：高地应力地区的脆硬完整岩石，在一定地质条件下，可以聚集大量的弹性应变能量，从而形成很高的初始应力，一旦开挖出现自由边界，切向应力急剧增加，能量进一步集中，在高应力作用下，岩块会产生突发性脆性破裂、飞散，并伴随着巨大的声响，称该现象为“岩爆”。 岩爆会危及人身安全，影响施工。目前，防止岩爆多采用锚杆、喷砼等措施。有的工程采用预钻排孔（超前排孔）法，以防止或

57、削弱岩爆的发生。P411.图8-24在掌子面垂直于较大地应力1的开挖界面，亦即容易发生岩爆处，与洞轴线成一定夹角向前方预钻排孔，采取合宜的排孔深度和间距，就可控制开挖边界切向应力小于岩爆的临界应力，从而防止或减轻岩爆的发生。 图824 预钻排孔防止岩爆1掌子面；2预钻排孔；3岩爆部位二、围岩的应力集中应力重分布：在岩体中开挖洞室时，洞室围岩的初始应力状态发生变化，这种现象叫应力重分布。围岩：产生应力重分布的这部分岩体叫围岩。应力集中：岩体开挖破坏了洞室周围岩体原有的应力平衡状态，在洞室周边及其附近某些部位（形状突变、薄弱区）出现应力集中，对围岩稳定不利。应力重分布在洞室周边最为显著，远离洞壁处

58、影响减小；应力重分布与初始应力状态、洞室断面形状和尺寸、岩体结构和性质等有关。洞室开挖时的应力集中可使围岩出现应力超载，产生塑性变形，形成塑性区。塑性区的应力向围岩深部转移，对侧压力系数=1的圆形洞室，周边上的切向应力t将远小于2po（po为铅直地应力），如图825所示。假定岩体为连续、均匀、各向同性的弹塑性体，初始应力符合静水压力条件，对于圆形洞室，按轴对称问题的平衡微分方程，利用莫尔-库仑（MohrCoulomb）塑性准则及弹塑性界面上的应力相等条件，当洞室周边不存在支护抗力时，可求得任意点的径向应力r、切向应力t及塑性区半径R，其计算公式如下：式中： 岩石的内摩擦角； c 岩石的凝聚力；

59、 ro 圆形洞室的开挖半径； r 塑性区内任一点的半径； Po 岩体的初始应力。式（ 8-6 ）、（ 8-7 ）只能用于侧压力系数=1的圆洞情况，应力分布见图825。其它情况可用弹塑性有限元法计算。（8-6） （8-7） 三、围岩稳定分析 1. 分析目的 预估可能出现的破坏形态、部位、范围及其发生发展过程，选择适宜的支护方案，保证安全施工，改进设计。 2. 分析方法 由于影响围岩稳定的因素多，而且错综复杂，到目前为止，还不能完全依靠理论计算，而是主要凭经验和现场量测作出判断。 对初选隧洞断面，结合地质条件及其力学性质、初始应力、施工方法等，采用弹性理论公式或有限元法计算围岩压力。 如果围岩压力

60、超过岩体的弹性极限，可按弹塑性理论计算塑性区的应力，确定塑性区的范围。 对洞室周边可能塌落的岩块，可按块体平衡法进行稳定分析。 现场量测主要测量一些选定点的位移，和点与点之间的相对位移，画出位移时间关系曲线，如位移超过“允许位移量”或位移曲线突然变陡，表明围岩将要失稳，应采用支护措施。(5) 可利用岩体特性、结构面及其组合状态的各种指标等，查阅有关按稳定性分类的围岩分类表（如：GB50287-1999），以判断围岩的稳定类别及毛洞的自稳能力。 3. 分析内容洞室围岩稳定与开挖时的应力重分布及围岩强度有关。初始应力的大小和方向是洞室岩体变形与稳定程度的决定性因素。低应力区的围岩变形、失稳具有自重