隧道设计与施工技术讲义知名教授 自动保存的

隧道工程设计与施工第一部分概述一、隧道建设的发展

1、清末时期（1888年~1911年）共修建隧道238座，总延长42km，其中1000m以上的隧道有4座，最长为兴安岭隧道3077m。标志性隧道有：

1888年—我国在台湾基隆至台北铁路线(全长28km)上修建第一座铁路隧道（狮球岭隧道），长261m。1985年台湾当局定为三级古迹，并拨款整修。

1903年—在滨洲线建成兴安岭隧道，按双线断面施工，铺设单线，长3077m，是我国第一座长度超过3km的铁路隧道。兴安岭隧道(双线单铺，长3077m)八达岭隧道(单线，长1091m)

1908年—詹天佑主持修建京张铁路，是我国自行设计、施工的第一条铁路，在关沟地段建有4座隧道，总延长1645m，其中最长的八达岭隧道为1091m，是我国自力修建的第一座越岭铁路隧道。2、中华民国时期（1912年~1949年）共修建隧道427座，总延长114km，其中1000m以上的隧道有18座，最长为杜草隧道3840m。标志性隧道有：

1939年—为增建滨绥二线修建的杜草隧道，长3840m，是中华人民共和国成立前最长的铁路隧道，采用上下导坑法开挖，混凝土衬砌。3、20世纪50年代（1950年~1959年）建成隧道多的铁路线主要有：宝成、天兰、丰沙Ⅰ线、石太复线、鹰厦、川黔、太焦等线。共建成隧道1005座，总延长306km，其中1000m以上的隧道有46座，最长为凉风垭隧道4270m。标志性隧道有：

1957年—川黔线凉风垭隧道，是我国建国后修建的第一座最长的隧道，也是首次采用平行导坑施工，也是由人工施工到轻型机械化施工的转折点。凉风垭隧道（单线，长4270m）

1966年—成昆线上长度最长、埋深最大的沙木拉打隧道，长6379m，埋深600m，主要地质为砂页岩。59年3月开工，采用上下导坑法施工，63年4月停工，64年12月复工，采用蘑菇形开挖。出现过4次大涌水，最大达12000m3/d；发生过瓦斯喷出。4、20世纪60年代（1960年~1969年）建成一批隧道多的山区铁路，相继建成：贵昆、成昆、京原以及东川、镜铁山、嫩林、盘西、水大、渡口等干支线，这一时期共修建隧道1113座，总延长660km，其中3000m以上的隧道有20座，最长为京原线的驿马岭隧道7032m。标志性隧道有：沙木拉打隧道（单线，长6379m）关村坝隧道（单线，长6107m，使线路缩短10.1km）

1966年—成昆线上的关村坝隧道，长6107m，使线路缩短了10.1km，地质为灰岩，采用上下导坑漏斗棚架法施工，组织均衡生产，快速施工，创双口月成洞672.71m的最快隧道施工记录。中共中央1965年3月9日特发电报祝贺。发生过7次岩爆。

1965年—贵昆线上关寨隧道，三线大跨车站隧道，65年11月邓小平给隧道题名。三线车站1969年—京原线上的驿驿马岭隧道，，长7032m，是我国60年代修建的最最长的隧道。。地质为灰岩岩，两端软弱弱地质采用上上下导坑施工工，硬岩段采采用正台阶先先墙后拱法施施工。驿马岭隧道（（单线，长7032m）长沙隧道（双双线，长714m）1965年—京广线上的长长沙隧道，长长714m，埋深15m，是我国60年代地质最坏坏，塌方事故故最多，施工工方案多次变变更，施工时时限最长的双双线隧道，塌塌方199次，工期5年半。地质为为砂页岩、粘粘土砂层、砂砂卵石层、红红粘土等，地地下水丰富。。采用上下导导坑先拱后墙墙法施工。5、20世纪70年代（1970年~1979年）主要是会战：：焦枝、枝柳柳、襄渝、京京通、阳安、、湘黔等线，，这一时期共共建成隧道1954座，总延长1034Km，是铁路隧道道史上隧道最最多的时期。。其中3000m以上的隧道有有33座，最长为南南疆线的奎先先隧道6152m。标志性隧道道有：1977年—青藏铁路西宁宁—格尔木段的关关脚隧道，长长4010m，路肩海拔3690m，是当时我国国海拔最高的的隧道。地质质为片岩和石石灰岩，地下下水发育，最最大涌水量10000m3/d，最低气温-40C，最大冻结深深度3m。58年8月开工，61年3月停工，74年复工，采用用上下导坑先先拱后墙法施施工。1977年—南疆线的奎先先隧道，长6152m，海拔3470m，是当时我国国海拔第二座座高海拔隧道道，也是70年代最长的隧隧道。地质为为花岗岩、片片麻岩，最低低气温-37关脚隧道（单单线，长4010m，路肩海拔3690m）1972年—襄渝线的中梁梁山隧道，长长3984m，地质为石灰灰岩、砂页岩岩，岩溶发育育，穿越8处煤层，采用用上下导坑先先拱后墙法施施工。施工与与运营过程中中少见的病害害(主要水害)较多隧道。1972年—襄渝线的大巴巴山隧道，长长5334m，最大埋深800m，地质极为复复杂，主要为为石灰岩，岩岩溶发育，地地下水极为丰丰富，最大涌涌水量110000m3/d，采用弧形导导坑正台阶大大断面开挖，，先墙后拱法法衬砌。1979年—皖赣线的下坑坑隧道，长65m，岩层为破碎碎的千枚岩，，为科研试验验隧道，科研研试验内容：：软弱围岩大大断面光面爆爆破和锚喷支支护技术。取取得了预期效效果，为软弱弱围岩隧道修修建方法积累累了经验，也也为新奥法的的推广应用起起到示范作用用。6、20世纪80年代（1980年~1989年）共建成隧道319座，总延长199km，从数量上看看虽然比60、70年度大为减少少，但建成的的长大隧道特特别是双线隧隧道增多。其其中3000m以上的隧道有有10座，其中衡广广复线大瑶山山隧道（14.29km）是我国已建成最最长的双线隧道；；大秦铁路的军都都山（8.46km）、白家湾（5.06km）等隧道都是在这这一时期建成。1987年—京广铁路衡广段复复线的大瑶山隧道道，双线隧道，长长14.29km。地质为白云质灰灰岩、泥灰岩及砂砂岩，断层14条，涌水量高达51000m3/d。设计、施工均按按新奥法原则进行行，大断面机械化化作业，首次采用用复合衬砌。获国国家科技进步特等等奖，是隧道发展展史上的里程碑工工程。1988年—大秦线的军都山隧隧道，电气化双线线隧道，长8.46km。地质为花岗岩和和安山岩为主。按按新奥法原则进行行施工，IV、V类采用钻爆法全断断面掘进，II、III类采用台阶法开挖挖。针对地质复杂杂多变的特点，实实行以地质素描为为主的超前地质预预报。施工中在岩岩层交界面处出现现过大量的突水突突泥现象。大瑶山隧道（双线线，长14.29km，缩短11km）7、20世纪90年代（1990年~1999年）建设的铁路干线有有：侯月、宝中、、京九、南昆、神神朔、朔黄、达成成、横南、广大、、西康、神延、内内昆等线，同时还还对宝成、兰新、、宝天、株六等线线增建第二线。南南昆线米花岭和家家竹菁隧道、西康康线秦岭Ⅰ线隧道、京九线的的五指山隧道以及及朔黄线的长梁山山隧道等均在这一一时期建成。90年代共建成隧道1822座，总延长1311km，其中3km以上的隧道66座。是我国建成铁铁路隧道总延长最最多、隧道平均长长度最长的时期。。军都山隧道（双线，长8.46km）秦岭隧道（双洞单单线，长18.46km）1999年—西安—安康铁路的秦岭隧隧道，双洞单线隧隧道，长18.46km。地质为混合片麻麻岩和混合花岗岩岩。I线两端采用TBM掘进，中间由II线平导及横洞进入入I线正洞采用钻爆法法开挖；II线等平导贯通后采采用钻爆法扩挖。。也是隧道史上的的里程碑工程，获获国家科技进步一一等奖。2000年—朔黄铁路的长梁山山隧道，双线隧道道，长12.78km，是我国第二长双双线隧道。为近乎乎水平的砂岩和泥泥岩。IV采用全断面开挖，，II、III采用台阶法开挖。。获2002年度国家科技进步步二等奖。长梁山隧道（双线线隧道，长12.78km）建国50年，共建成铁路隧隧道6211座，总延长3514km；平均每年建成的的铁路隧道超过120座，长度超过70km。我国已建隧道密度度（隧线比率）较较大的铁路（长度度超过200km）有：西安安康线线，隧线比率为45.9％，居全路之首。。其次是襄渝线为为33.4％。第三是成昆线线31.5％。除此外丰沙、、候月、京原、南南昆、枝柳等线隧隧线比率也都在20％以上。正在修建建的渝怀线为38.6%。中国各时期铁路隧隧道修建数量8、21世纪2000年~今建设的铁路干线有有：遂渝、渝怀、、青藏、宜万、洛洛湛、兰武复线、、客运专线等线。。渝怀线：全长约645km，共有隧道约190座，总长约241km，占线路总长的37%，其中大于3km的隧道25座，最长的为圆梁梁山隧道隧道长11.07km。圆梁山隧道（长11068m）宜万线：全长约386km，共有隧道约127座，总长约200km，占线路总长的52%，其中大于3km的隧道17座，最长的野三关关隧道长13.792km，全线约70%的隧道位于灰岩地地区，岩溶十分发发育。青藏线：全长约1100km，共有两座多年冻冻土隧道，其中风风火山隧道是世界界上海拔最高的隧隧道，轨面高程4905m，长1380m。获2005年度国家科技进步步二等奖。风火山隧道（轨面面高程4905m，长1380m）客运专线：中国铁铁路中长期规划的的有四纵、四横。。四纵：北京-沈阳-哈尔滨(含京秦沈700km;天津-秦皇岛，哈尔滨-大连1160km)北京-上海1300km北京-广州-深圳2230km杭州-宁波-深圳1600km四横：青岛-石家庄-太原770km徐州-郑州-兰州1400km南京-武汉-重庆-成都1900km杭州-南昌-长沙880km据不完全统计，客客运专线隧道数量量将超过1000km。武广客运专线165km甬温福厦280km京沪高速15km石太客专76km郑州西安客专74km武汉合肥80km武汉成都300km2000年后在建的大于10km的铁路隧道郑西高铁：郑州至至西安铁路客运专专线，线路全长458km，是我国在黄土地地区新建设计时速速为350km/h的第一条客运专线线。全线隧道共计计38座，总长约77km，其中黄土隧道总总长50km。张茅隧道是该线上上最长的富水黄土土隧道，全长8483m。广深港客运专线：：线路全长102.454正线公里，时速350km/h。狮子洋隧道全长10.8km，狮子洋水面宽达达3300m，水深26.6m。2004年制定了《国家高速公路网规规划》，总规模约8.5万公里，其中主线线6.8万公里，地区环线线、联络线等其他他路线约1.7万公里。公路隧道的发展秦岭xx公路隧道道：单洞长18.02公里，行车时间由由原来的3小时缩短为40分钟。XX海底隧道：隧道长6.05km，海域宽约4.2km，双向六车道。隧道埋深较浅，海海底最小埋深28.4m，覆跨比1.6，最大水深26.2m。隧道穿越5条风化深槽（囊））以及富水砂层和和全、强风化花岗岗岩软弱地层，施施工极易引起坍塌塌、涌水，工程风风险极大。52m22m服务隧道XX隧道：总长约6.17km，其中跨越海域段段约3.95km，最大水深约42m为双向六车道。海海底最小埋深34m，覆跨比2.0，最大水深42m。隧道穿越18条断层破碎带。地铁建设的发展北京上海天津广州深圳南京重庆成都武汉沈阳长春杭州西安乌鲁木齐兰州合肥昆明哈尔滨佛山台北香港大连鞍山济南青岛高雄长沙已通车的城市前期工作城市在建设的城市苏州郑州无锡南宁两个层次：市区网网、市域网市区网由15条地铁M线和7条轻轨L线组成，总长693km。市域网利用既有铁铁路资源，规划5条正线一条支线，，长360km。轨道交通线网总长长度1053km南水北调工程线路路示意图中线工程东线工程西线工程大伙房输水隧洞：：长85.32km，为深埋特长隧洞洞，隧洞施工采用用以TBM施工为主、钻爆法法施工为辅的联合合作业方法。二、隧道施工技术术的发展1、1949年以前基本是人工开挖、、手工操作衬砌、、机具简单、技术术落后的时期。当当时铁路隧道建设设既没有固定专业业技术队伍，也没没有完整的设计、、施工规范，设备备机具少，方法简简单，工人劳动强强度大，效率很低低。人工打眼木木排架支撑撑2、20世纪50年代（1）隧道施工由人力力为主转入小型机机械施工；（2）制定了施工规范范；（3）测量方法采用两两条基线的三角网网和导线法；（4）辅助坑道采用斜斜、竖井和平行导导坑，竖井最深达达130m余；（5）施工方法以上下下导坑先拱后墙法法为主；（6）开始采用平行导导坑和管道进行施施工通风；（7）较长隧道试用后后翻式装碴机装碴碴，用电瓶车牵引引轨道运输出碴；；（8）逐步采用水泥砂砂浆注浆防水。3、20世纪60~70年代（1）推广采用机械设设备，以中小型机机械施工为主；（2）平面控制测量采采用闭合导线法和和一条基线的三角角网；（3）施工方法以漏斗斗棚架先墙后拱法法为主，部分采用用全断面开挖；（4）试用光面爆破；；（5）对整治岩溶、岩岩爆、坍塌、涌水水和瓦斯突出等也也逐步积累经验。。干风钻打眼湿湿风钻打眼4、20世纪80年代（1）普遍采用新奥法法施工；（2）开挖方法普遍采采用全断面、半断断面法；（3）采用光面深孔爆爆破、预裂爆破、、弱爆破技术减少少对围岩的扰动；；（4）喷锚支护技术大大发展；（5）编制铁路隧道新新奥法指南；（6）应用监控量测进进行信息化设计和和施工；（7）进入大型机械配配套时期，引入凿凿岩台车、装运碴碴机械、喷锚及灌灌浆机械；（8）在软弱围岩施工工中由新奥法的发发展出现浅埋暗挖挖法。5、20世纪90年代以来（1）制定铁路隧道喷喷锚构筑法技术规规则，形成有中国国特色的隧道修建建新方法；（2）湿喷混凝土技术术、工艺及湿喷机机；（3）自进式锚杆支护护技术的发展；（4）单线铁路长隧道道快速施工配套技技术与设备；（5）浅埋暗挖法进一一步发展，由台阶阶法演变为单侧壁壁导坑法、双侧壁壁导坑法、中隔壁壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)；（6）采用隧道掘进机机（TBM）施工，标志着我我国单线铁路长隧隧道的修建技术，，也达到了国际先先进水平。近半个世纪以来，，中国铁路隧道修修建技术虽然有很很大发展，但与世世界一些工业发达达国家比较，还有有一定差距。中国是隧道大国，，并在隧道修建技技术上逐步赶上其其他隧道强国，但但还有待提高！（1）特长和超长隧道道的设计理论和施施工技术还有待开开发研究和提高；；（2）大量500m以下的短隧道，施施工机械化程度还还不高；（3）对于隧道环境工工程、防灾技术以以及山区铁路隧道道普遍存在的各种种地质灾害防治技技术也需要研究和和加强；（4）隧道建设设组织管理理水平亟待待提高，以以适应铁路路隧道高质质量、高效效率建设发发展的需要要。（5）南京、武武汉长江水水下盾构隧隧道、厦门门海底隧道道正在开始始施工，还还没有成熟熟的技术；；（6）穿越胶州州湾、渤海海湾、杭州州湾、琼州州海峡及台台湾海峡的的海底隧道道在研究中中。三、隧道设设计、施工工的基本认认识1、隧道设计计的基本认认识（1）工程环境境的特殊性性隧道是处在在各种地质质环境中的的地下结构构物,因此,它必将受到到周围地质质环境的强强烈影响。。包括：地地质体的形形成及其经经历；初始始地应力场场；各种地地质体的物物理的、力力学的、构构造的和时时间的特性性及其分类类等。（2）结构体系系及其形成成设计的基本本目的是在在各类地质质体中修筑筑为各种目目的服务的的、长期稳稳定的洞室室结构体系系。从结构构角度看,这个结构体体系是由周周围地质体体和各种支支护结构构构成的,即：洞室结构体体系=周围地质体体+支护结构力学过程：：原始围岩毛毛洞洞支支护体系洞洞室稳定隧道的设计计，不仅仅仅是结构设设计，它还还包括施工工方法、施施工支护以以及无支护护坑道的稳稳定性等的的设计。（3）经验、实实践与与设设计隧道工程是是一个经验验性极强的的学科,长期以来都都是凭经验验设计施工工的。把这这些行之有有效的经验验提高到理理论上来认认识和理解解,是隧道设计计的一个重重要任务,它也是隧道道设计的实实践基础。。采用的施工工方法及支支护方法也也必然对整整个坑道的的稳定给予予一定的、、甚至是极极为重要的的影响。在在隧道设计计中,施工技术的的研究也是是很重要的的。长期以来都都是沿用适适应于地面面工程的理理论和方法法来解决在在地下工程程中所遇到到的各类问问题，因而而常常不能能正确地阐阐明地下工工程中出现现的各种力力学现象和和过程,使地下工程程长期处于于“经验设计”和“经验施工”这种举步不不前的局面面。这种局局面与迅速速发展的地地下工程的的现实是极极不相称的的。（4）荷载·结构·材料的不可可分割性隧道工程象象地面工程程一样也是是一个结构构体系。如如水塔：它它由结构及及基础构成成，承受风风荷载、水水压力等外外载；而地地下结构则则是围岩和和支护结构构组成的结结构体系，，荷载主要要来自围岩岩，而这种种结构体系系的主要材材料是由绝绝大部分的的围岩构成成的，混凝凝土及其他他支护材料料只占很小小部分。围岩既是承承载结构的的一个重要要组成部分分，也是构构成承载结结构的基本本的建筑材材料，它既既是承受一一定荷载的的结构体，，又是造成成荷载的主主要来源，，这种三位位（荷载、、材料、承承载单元））一体的特特征与地面面工程是完完全不同的的。隧道的的设计和计计算的对象象应该是围围岩。过去去我们并没没有充分地地认识到围围岩的这些些作用，而而把重点放放在衬砌结结构的设计计和计算上上，显然是是不合适的的。（5）设计、施施工的一体体化隧道施工的的特性是仅仅仅依靠施施工前的调调查结果想想完全掌握握地质条件件、涌水等等状况是很很困难的。。施工中的的观察和量量测结果对对设计、施施工的反馈馈是重要的的。在隧道工程程中，设计计与施工是是密不可分分的，特别别是要建立立“施工中设计计”的基本观点点，研究和和建立施工工中设计的的基本原则则、方法和和模式，实实现设计施施工的一体体化体制。。2、隧道施工工的基本认认识地下结构物物是多种多多样的，构构筑地下结结构物的施施工技术也也是多种多多样的。这这些施工技技术的形成成和发展是是与地下结结构物的施施工特性有有关。因此此，首先要要充分了解解地下施工工的特性。。(1)隐蔽性大；；北京地铁崇崇文门站宜万铁路野野山关隧道道厦门海底隧隧道斜井(2)作业的循环环性强；厦门海底隧隧道开挖方方法第1步：开挖第2步：安装钢钢拱架第3步：喷混凝凝土第4步：拆除临临时支护第5步：二次衬衬砌(3)作业空间有有限；(4)作业的综合合性；(5)施工是动态态的，施工工过程的力力学动态是是变化的，，围岩物理理力学性质质也是变化化的；(6)作业环境恶恶劣；(7)作业的风险险性大。北京某明挖挖车站基坑坑坍塌北京某暗挖挖区间坍塌塌上海地铁四四号线楼房房坍塌宜万铁路某某隧道涌水水圆粱山隧道道突水突泥泥某黄土隧道道塌方四、隧道设设计、施工工的现状与与问题1、隧道设计计的现状我国实施的的建筑体制制是设计、、施工分离离的，工程程设计是由由具有法人人资格的设设计单位担担负，而施施工单位要要完全按照照设计意图图进行施工工，施工的的变更设计计也必须通通过设计单单位。1951年7月铁道部发布布中华人民民共和国铁铁路建筑标标准图；1975年确立的以围围岩稳定性性为基础的的铁路隧道道围岩分级级方法，一一直应用到到今天；隧道结构设设计的方法法不断地推推陈出新，，前后四次修改铁路隧隧道设计规规范，从容容许应力设设计方法到到极限状态态设计方法法直到可靠靠度设计方方法的应用用，使设计计质量显著著提高，有有限元设计计方法也开开始应用于于个别工点点的设计中中。在隧道衬砌砌结构上，，从过去的的单一的砖砖石结构、、混凝土结结构、钢筋筋混凝土结结构逐步发发展到以喷喷锚支护为为初期支护护，同时与与二次衬砌砌构成组合合（复合））式的支护护体系。1994年我国颁布布了“工程围岩岩分级标标准”（GB50218-94）,为地下工工程围岩岩统一分分级，奠奠定了实实质性的的基础。。铁路隧道道设计规规范(TB10003-2001)、施工规规范（TB10204-2002）；公路路隧道设设计规范范（JTJ026-90）、施工工规范(JTJ042-94)；地下铁铁道设计计规范（（GB50157-92）。考虑初始始地应力力场、温温度场及及渗流场场耦合作用用的设计理理论及考考虑施工工阶段影影响的三维效应应的设计方方法也都都在发展展之中。。在公路隧隧道中，，考虑周周边环境境的洞口景观观设计方法，地地下铁道道出入口口的景观观设计方方法等也也在得到到了一定定的发展展。2、隧道设设计的问问题（1）无论是是铁路隧隧道，还还是公路路隧道，，施工前前的地质质调查是是不到位位的，因因此，预预设计有有较大的的盲目性性，再加加上施工工阶段的的地质工工作也不不到位，，施工中中大幅度度地变更更设计的的现象，，屡有发发生；（2）公路隧隧道设计计的标准准化程度度，还有有待提高高；（3）在结构构设计上上，“重衬砌，，轻初期期支护或或超前支支护”的观念，，没有根根本改变变；（4）软弱破破碎围岩岩的设计计方法不不完善，，如稳定定掌子面面的超前前支护的的设计方方法还没没有建立立；（5）防排水水设计始始终是薄薄弱环节节，设计计观念陈陈旧，质质量欠佳佳，渗水水、漏水水现象时时有发生生；（6）环境意意识薄弱弱，缺乏乏对周边边环境和和结构物物影响的的有效的的评估方方法；（7）目前的的设计、、施工分分离的体体制，制制约了隧隧道施工工技术的的发展，，不能充充分发挥挥施工单单位采用用新技术术、新方方法、新新工艺、、新材料料的积极极性；（8）没有真真正地实实现动态态设计的的内涵，，必需建建立设计计－施工工检验－－地质预预测－量量测反馈馈－修正正设计的的一体化化的设计计施工管管理系统统，以不不断地提提高和完完善隧道道设计施施工技术术。3、隧道施施工的现现状今后很长长一段时时期内，，矿山法仍仍然是修修建山岭岭隧道的的主流方法，是是其他方方法不可可能代替替的。因因此，改改造和完完善矿山山法及其其相关施施工技术术，仍然然是刻不不容缓的的，必需需及时总总结经验验、适应应形势发发和要求求、不断断提高山山岭隧道道矿山法法的施工工技术水水平。在长期的工程程实践中，我我国已经积累累了相当丰富富的经验和理理论，逐渐形形成了具有我国特色的隧隧道施工方法法体系。隧道施工过程程和方法是多种多多样的，目前在经经常采用的矿矿山法中大致致有全断面法法、台阶法和和分部开挖法法3大类。采用最最多的是台阶阶法，其次是是全断面法。。在大断面隧隧道中，单侧侧壁导坑（中中隔壁法）和和双侧壁导坑坑（眼镜法））采用较多。。由于施工机械械的开发和辅辅助工法的采采用，施工方法有向向更多地采用用全断面法，特别是，全全断面法与短短台阶法结合合的方法的趋趋势。也就是是说，施工方方法有向全地地质型方法转转变的趋势。。因此，目前前选择施工方方法，并不完完全决定于地地质条件。地地质条件仅仅仅是选择施工工方法的一个个因素，而更更强调地是：：施工方法必必须符合快速速、安全、质质量及环境的的要求，其中中环境因素有有时成为选择择施工方法的的决定性的因因素。4、隧道施工的的问题（1）施工阶段地地质判释的技技术不完善，，缺乏有效的的判释方法和和手段；（2）隧道施工方方法，特别是是软弱破碎围围岩的施工方方法的工厂化化程度有待提提高；（3）在施工中没没有牢固树立立“保护围岩、爱爱护围岩”的观点和理念念；不能有效效地控制对遗遗留围岩的损损伤和松弛；；（4）“重外美、轻内内实”，结构存在隐隐患；如：衬衬砌背后充填填不密实，甚甚至留有空洞洞；衬砌厚度度不足，有的的严重不足；；衬砌初期开开裂普遍存在在；基底处理理不彻底，运运营不久出现现翻浆冒泥现现象等；（5）地下水处理理始终是薄弱弱环节，防水水质量欠佳，，渗水、漏水水现象时有发发生；（6）环境意识薄薄弱，洞内施施工作业环境境欠佳，减少少对周边环境境和结构物影影响的措施不不力；（7）施工阶段的的工程质量的的检测体制不不完善，更为为重要的是缺缺乏有效的检检测手段和方方法；（8）应变能力不不强，一旦出出现施工灾害害，有时束手手无策；（9）没有真正地地实现动态施施工和施工管管理。五、隧道设计计、施工的基基本理念1、隧道设计的的基本理念隧道设计的要要点，针对目目前存在的问问题，归纳起起来就是４句句话：“围岩是主题”、“支护是手段”、“实践是基础”和“解析是验证”。这也就是隧隧道设计的四四大理念。“围岩是主题”的含义是：设设计的一切考考虑，都要围围绕“围岩”这个“主题”来做文章。例例如，在坚硬硬围岩中，就就要采用不损损伤或少损伤伤遗留围岩固固有支护能力力的方法，而而在软弱破碎碎围岩中就要要采用各种手手段和方法增增强围岩的自自支护能力的的方法。“支护是手段”的含义是：隧隧道结构的设设计，实质上上就是支护结结构的设计。。隧道支护包包括围岩自身身、初期支护护、超前支护护、衬砌等，，除了围岩以以外都是辅助助围岩的手段段，有的是提提高围岩强度度的，有的是是防止围岩掉掉块、风化的的，有的是减减少围岩松弛弛的，有的是是提高结构安安全度的等等等。“实践是基础”的含义是：应应该说，到目目前为止，隧隧道的预设计计仍然是以“经验设计”或“类比设计”为基础的。实实践不断地丰丰富了经验设设计和类比设设计的内容和和方法，其次次，隧道施工工过程中的地地质条件是不不断变化的；；其力学动态态也是不断变变化的，因此此，设计就不不可能是一成成不变的。变变更设计，就就是根据暴露露出来的围岩岩状态采取的的对策，这是是隧道设计的的基本原则。。“解析是验证”的含义是：解解析方法在某某些条件下是是重要而不可可缺少的。特特别是在分析析趋势和定性性评价方面有有独到之处。。在通常的设设计中，它只只能起着验证证的作用。2、隧道施工的的基本理念隧道施工的基基本理念：爱护围岩、内内实外美、重重视环境、动动态施工。所谓爱护围岩岩：一层含义是不不损伤或少损损伤遗留围岩岩的固有支护护能力，这可可以通过采用用机械开挖技技术和控制爆爆破技术予以以解决；一层层含义是通过过各种手段和和方法增强围围岩的支护能能力，如采用用支护技术、、加固或予加加固技术以及及各种辅助施施工技术等。。这些技术形形成了隧道施施工的核心技技术。所谓内实外美美：关键是内实，，而内实的关关键就是要做做到四密实，，即：混凝土土密实、喷混混凝土密实、、喷混凝土与与围岩密实、、二次衬砌与与初期支护密密实。这牵涉涉到混凝土、、喷混凝土、、回填、支护护接触等技术术。所谓重视环境境：一层含义是指指内部环境，，即施工作业业环境；一层层是对外部环环境，即对周周边环境的影影响。重视环环境是时代的的要求，许多多环境技术都都是因时代的的变迁而得到到发展，许多多基准都是因因环境的要求求而制定。所谓动态施工工：是指隧道施工工过程中地质质条件是不断断变化的，力力学动态是不不断变化的，，因而采用的的各种施工方方法和技术也也应该是不断断变化的，来来适应这种不不断变化的过过程。因此，，隧道施工的的各种决策都都要在施工阶阶段的地质技技术、施工阶阶段的量测技技术和施工阶阶段的质量控控制技术的基基础上进行管管理。隧道工程设计计与施工第二部分隧隧道设计与与施工的基本本原则1、洞门前不设设路堑，必须须早进晚出，，不破坏山体体环境。（1）洞口位置不不当，产生偏偏压的理念。。（（2）洞口间距距过大，不不利管理和和节约土地地，可以小小间距的理理念。（3）优选切削式式不受力洞洞门的理念念。（4）洞口不设设深路堑（应小于于１０ｍ））的理念。。（5）上下行洞洞口错开，，设挡墙防防止废气进进入另一洞洞口、气流流短路的理理念。（6）美化洞口口及周边环环境的理念念。（７）洞口口段、洞门门、明洞之之间合理施施工方法的的理念。（８）洞口口变坡点合合理设置的的理念。2、全隧道不不设变形缝缝，特殊地地段设置诱诱导缝，8级地震区在在洞口段40～50m处设减震缝缝。3、必须重视视岩溶地区区的综合地地质超前预预报，长短短结合以短短为主，预预报范围前前方≥30m，隧道周边边外1倍洞径，做做为工序列列入。4、一次支护护要强，承承受部分水水压和全部部土荷载，，浅埋和海海底隧道则则承受全部部水荷载和和土荷载，，二次模筑筑初砌做为为安全储备备。5、全部采用用网构钢拱拱架，取消消型钢拱架架，靠近工工作面的第第一排钢拱拱架不受力力，喷混凝凝土后的网网构拱架承承受10倍荷载，工工钢则承受受4倍荷载，工工钢后部混混凝土喷不不上，容易易产生渗漏漏水。6、一次支护护由钢筋网网、钢拱架架、喷混凝凝土组成，，钢拱架接接头联结处处设锁脚锚锚管（灌浆浆）。7、取消系统统锚杆。软弱地层不不设锚杆，，只设索脚脚锚管。Ⅴ～Ⅵ级围岩不设设锚杆。Ⅲ～Ⅳ级围岩局部部破碎设置置锚杆和钢钢筋网。锚锚杆在在设计计算算中是不予予考虑。锚锚杆是是施工时临临时加固的的手段。锚锚杆施施作的时空空效应很难难实现。8、软弱地层层必须采用用潮喷混凝凝土，不提提倡湿喷混混凝土。9、必须采用用复合式衬衬砌结构型型式，一次次支护和二二次模筑衬衬砌之间必必须设半包包式防水隔隔离层，不不允许全包包，采用无无钉铺设防防水板，无无纺布后部部必须设置置系统排水水盲管。水水的处理有有两个理念念：一是以以堵为主，，限排为辅辅。二是全全堵方案，，但要给水水有排出的的通道。10、取消中部部排水沟。。11、反对长隧隧短打。提倡设置平平行导坑，，可提高正正洞2倍速度。斜斜井设设置仅是0.5倍的正洞速速度。竖竖井是0.1～0.3倍的正洞速速度。斜斜坡道不不同于斜井井，是无轨轨运输，仅仅是0.5倍的正洞速速度。12、正台阶施施工不允许许分长、中中、微台阶阶，台阶长长度为一倍倍洞径，第第一个上台台阶高度必必须为2.5m，小导管长长度为台阶阶高度加1m。13、支护结构构施工必须须是一次支支护从上向向下施作，，二次模筑筑衬砌必须须从下向上上施作。14、隧道宜近近不宜联，，可采用小小间距隧道道，反对双双联拱、多多连拱，取取消盾构隧隧道的横通通道。15、大断面硬硬岩隧道宜宜采用小导导洞超前爆爆破，可减减震30%，也可采用用小TBM超前，钻爆爆法扩大。。隧道及路路堑边坡采采用光面爆爆破，不准准预裂爆破破。全断面开挖挖改为小TBM超前打通，，后部用钻钻爆法扩大大。优点：（1）可以超前前预报；（2）爆破减振30%，炸药比全断面面爆破减少5—10%；（3）扩大爆破，炮炮眼利用率为100%，所以提高开挖挖速度2—3倍；（4）炮眼半孔保存存率80%,线形超挖<10cm;（5）爆破碴堆、碴碴块均匀、集中中，便于快速出出碴；（6）纵向爆破冲击击波小,对后部工序影响响小。16、隧道施工洞口口无主扇风机，，U形气流射流风机机，通风技术。。该技术适用于上上下行、分离式式双洞隧道。这这是打破常规的的新模式，取消消了在洞口采用用大功率主扇压压入式向洞内输输送新风的模式式。采用在洞内内横通道之间设设置射流风机（（15—30KW/台），风机本本身产生高速气气流（30米／秒）的卷吸吸作用，产生很很大的压力差，，从而强迫诱导导大量新风，在在U型风道中产生单单向巨大风流，，达到换气目的的。17、地铁盾构施工工的经济效益分分析：(1)盾构Φ6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太慢，3.5年～4年可把6000万收回(不计利息),第五年可开始盈盈利,每年最多能赚1000万元。(2)盾构搬家，一般般城市之间300～400万/次。(3)盾构从竖井拆除除再组装一次30～50万/次。(4)适用盾构法施工工一个盾构掘进进长度为6KM以上，这是发挥挥盾构快速施工工，性价比最好好的工程筹划。。(5)一班人马配2—3台盾构才能提高高稳定技术人员员、高级技工的的施工能力。这这是施工单位合合理部署的举措措。结论：应合理慎慎重规划应用盾盾构。与钻爆法法、浅埋暗挖法法相比，经济效效益要低10倍左右。18、TBM硬岩掘进机：开敞式双护盾结构图双护盾TBM硬岩掘进机：台湾雪山隧道双双护盾(1)机型方案选择：：开敞式TBM优于双护盾构式式、单护盾式。。有五个优点:①长度与直径之之比<1，调方向灵活，，可确保±30mm，调整误差。②能及时支护，，有利于洞室稳稳定，护盾式不不利于及时支护护、易塌方。③不易被地压力力卡死护盾。④造价比双护盾盾便宜10%—30%。⑤衬砌支护比管管片便宜2倍以上。（2）支护结构①开敞式TBM用复合式衬砌，，最易适应不同同地层和水量；；支护寿命长，，可确保100年，出事故维护护方便。②双护盾式TBM必须采用软弱地地层管片衬砌厚厚度，不适应变变化多端的山岭岭隧道（土压、、水压），管片片厚度不能调整整，管片寿命不不可靠，且造价价高于复合初砌砌数倍以上，因因此不宜采用。。（3）必须重视盾构构和TBM的国产化。目前一些甲方盲盲目追求使用国国外最先进的技技术设备，既不不考虑性能价格格比，也不考虑虑国内制造业的的同步发展，造造成不断的重复复引进，对大量量资金纳税人的的钱流向国外，，发展国外经济济，提高国外人人民生活水平很很有“魂力”，而对养育自己己的祖国和人民民冷酷无情，这这是什么工作感感情和能力。建建议国家对国外外采购要设立强强有力的评价体体系、规定和制制度；要建立项项目业主、装备备制造企业和保保险公司风险同同担，利益共享享的重大技术装装备保险机制；；国产化率中的的关键部件必须须进口，国产率率在50%到60%为宜。19、必须坚持动态态设计、动态施施工、动态管理理，设计人员必必须及时修改图图纸，必须尊重重施工信息。20、设计人员必须须提高业务素质质，要超越规范范，创新设计；；有新理念、新新创新。应用新新技术、新工艺艺、新材料、新新设备、新仪器器，反对抄袭图图纸。21、要实事求是，，确定合理工期期，合理造价。。不合理工期、、不合理造价是是造成质量差、、工程寿命短及及安全事故发生生的主要原因。。22、要建立立循环经经济的理理念；要要有系统统地下工工程的理理念；要要有方便便运营维维修的理理念；要要有保护护环境的的理念；；要有重重视方案案设计比比选的理理念。23、隧道顶顶部允许许塌方空空洞存在在，拱顶顶上方要要有2m土厚保护护。24、运营的的隧道应应简化通通风、照照明、防防灾、监监控，简简化思路路，节约约能源。。建议小小于１km隧道不设设通风、、照明。。25、从安全全风险角角度出发发，上下下行隧道道必须分分洞修建建，分洞洞运营。。26、黄土隧隧道施工工要点：：（1）黄土湿湿陷系数数：与黄黄土四个个物理指指标有关关。黄土土的天然然含水量量ω(%);自重r(KN/m3)；天然孔孔隙比e；饱和度度sr（%）；黄土土湿陷性性与天然然孔隙比比呈正比比（正相相关）；；黄土湿湿陷性与与天然含含水量、、自重、、饱和度度呈反比比(负相关)。（2）降水施施工是确确保黄土土隧道最最安全、、可靠的的辅助措措施。由由于降水水作用，，黄土地地表一些些地段会会形成呈呈椭园形形的陷坑坑和缝隙隙，陷坑坑直径约约13m左右，缝缝宽约20cm左右（地地裂缝）），但当当水位在在负10m左右时采采用洞内内降水及及回灌时时只涉及及地面有有微量沉沉降。（3）不易直直接将湿湿陷性黄黄土层作作为地基基持力层层，应详详细查清清自重湿湿陷性黄黄土范围围，判别别湿陷性性系数。。27、浅埋暗暗挖法施施工要点点：（1）首先系系统采用用小导管管超前支支护技术术，靠近近工作面面架设的的第一排排钢拱架架，是不不受力的的。（2）设计采采用8字形格栅栅拱架，，做到在在x，y两个方向向实现等等强度、、等刚度度、等稳稳定度，，取代工工字钢，，并进行行了系统统室内外外加载破破坏试验验，网格格拱架喷喷射混凝凝土提高高10倍，承载载力、工工字钢则则提高4倍。（3）开挖方方法采用用正台阶阶环形开开挖留核核心土，，第一个个台阶取取2.5m高，合理理的初期期支护必必须从上上向下施施作，一一次支护护稳定后后方可施施作二次次模筑衬衬砌。纵向承载拱上上台阶过长引起松松动荷载开开挖过程纵纵向变位影响长度微台阶引起工作面面失稳（4）采用监控量测技技术控制地表下沉沉和防塌方是最可可靠的方法。（5）突出快速施工，，考虑时空效应，，做到四个及时：：及时支护、及时时量测、及时反馈馈、及时修正。（6）采用复合式衬砌砌结构，一次支护护由喷射混凝土、、钢筋网、网构钢钢拱架组成。钢拱拱架联结处设索脚脚锚管和钢拱架焊焊接，取消系统锚锚杆，形成一次支支护。（7）浅埋暗挖法18字方针是施工的原原则和要点的精辟辟总结，即：“管超前、严注浆、、短进尺、强支护护、早封闭、勤量量测”。（8）必须遵循信息化化反馈设计、信息息化施工、信息化化动态原理。（9）拓宽浅埋暗挖法法在有水、不稳定定地层中应用时，，要采用以注浆堵堵水为主，以降水水为辅的原则。采采用劈裂注浆加固固和堵住80％的水源，降掉20％的少量裂隙水，，以达到减少地表表下沉的目的。（10）选择适宜的辅助助施工工法：常用的有：环形开开挖留核心土、喷喷射混凝土封闭开开挖工作面、超前前锚杆式、超前小小导管支护、超前前小导管周边注浆浆支护、设置上台台阶临时仰拱、跟跟踪注浆加固地层层、水平旋喷超前前支护、洞内真空空泵降水、洞内超超前降排水、洞外外深井泵降水、地地面高压旋喷加固固、先注浆后冻结结法。（11）大跨施工应选择择变大跨为小跨的的施工方法，如CD法、双CD法。柱洞法、中洞洞法、侧洞法等。。（12）长管棚的直径要要和地层刚度相匹匹配，当Φ超过150mm时，对控制地表下下沉作用很小。（13）隧道宜近不宜联联，双联拱、多联联拱结构尽量少用用。主讲:隧道工程设计与施施工第三部分隧道道设计基础一、初始地应力场场及其评价正确掌握和了解地地质环境对隧道工工程力学行为的作作用和影响是合理理地进行隧道工程程设计的前提和基基础。围岩初始地应力场场,一般受到两类因素素的影响:第一类：重力、温温度、围岩物理力力学性质、构造、、地形等经常性的的因素。第二类：地壳运动动、地下水活动、、人类的长期活动动等暂时性的或局局部性的因素。初始地应力场由两两种力系构成:σ=σy+σT式中σy：自重应力分量;σT：构造应力分量。。1、重力应力场设围岩是线性变形形介质，在xy平面内是均质的,沿y轴方向是非均质的的。设E、μ分别为沿垂直方向向的弹性模量和泊泊松比,E1、μ1为沿水平方向的弹弹性模量和泊松比比，因围岩的变形形性质沿深度而变变,故可定:E=E(y)，μ=μ(y)、E1=E1(y)、μ1=μ1(y)，单位体积重量也也认为是沿深度而而变，即γ=γ(y)。距表面h深处一点的应力状状态可表示为：σy=∫0hγ(y)dyσx=σx(y)σz=σz(y)τxy=τxz=τyzσx=σz=μ/1-μσy当垂直应力已知时时,水平应力的大小决决定于围岩的泊松松比。大多数围岩岩的泊松比变化在在0.15~0.35左右。围岩的初始地应力力场是随深度而变变的,其应力状态可视围围岩的不同,分别处在弹性的、、隐塑性的及流动动的三种状态。围围岩的隐塑性状态态在坚硬围岩中约约在距地面10km以下,也有可能在浅处产产生,如在岩石临界强度度低〈如泥岩等〉的地段。通常情况况下,在隧道所涉及的范范围内,都可视初应力场为为弹性的,这一点亦可由部分分量测资科所证实实。由于地壳运动的结结果,岩层会产生各种变变态,如变成各种倾斜状状的、弯曲的等等等。在这种情况下下,围岩的初始地应力力场也有所变化。。如垂直成层岩石,由于各层的物理力力学性质不同,在同一水平面上的的应力分布可能是是不同的;又如背斜情况,由于岩层成拱状分分布,使上覆岩层重量向向两翼传递,而直接处在背斜轴轴下面的岩层则受受到较小的应力;在被断层分割的楔楔形岩块情况中,也可观察到类似情情况。下窄上宽的的楔形围岩移动时时,受到两倒岩块的夹夹制，因而使应力力减小、反之,下宽上窄的岩块,则受到附加荷载的的作用。埋深较小小时地表起伏较大大情况影响也不能能忽略。2、构造应力地质力学认为：地地壳各处发生的一一切构造变形与破破裂都是地应力作作用的结果。因而而地质力学就把构构造体系和构造形形式在形成过程中中的应力状态称之之为构造应力场,它是动态的。由于构造应力场的的不确定性,很难难用函数形式表达达。它在整个初始始地应力场中的作作用只能通过某些些量测数据加以分分析。（1）地质构造形态不仅仅改变了重力应力力场,而且除以各各种构造形态获得得释放外，还以各各种形式积蓄在围围岩内,这种残余余构造应力将对隧隧道工程产生重大大影响。（2）构造应力场在不深深的地方已普遍存存在,而且最大构构造应力的方向,多近似为水平,其值常常大于重重力应力场中的水水平应力分量,甚甚至也大于垂直应应力分量,这与重重力应力场有很大大不同。陶恩隧道的初始地地应力场南南非测测定垂直应力与水水平应力比值随深度的变化化从我国现阶段积累累起来的浅层(埋深小于500m)实测资料看,λ小于0.8者约占27.5%。在0.8~1.25之间者约占42.3%,大于1.25者约占30.2%。（3）构造应力场很不均均匀,它的参数无论在空空间上、时间上都都有很大变化,特别是主应力轴的的方向和绝对值变变化很大。3、初始地应力场的的评价围岩强度比的定义义是：围岩内部的的最大地应力值与与围岩强度的比值值。围岩强度比：Gn＝Rb/σmax，式中σmax：围岩内最大地应应力值；Rb：围岩抗压强度值值。（1）地应力场性质质的判定指标初始地应力场究竟竟属于一般地应力力场，还是高地应应力场，可以用围围岩强度比加以初初步判定。一定不不要误解，初始地地应力大，就是高高地应力场。因为为，有时初始地应应力场虽然大，其其围岩强度比却不不一定高。围岩强度比Gn分级标准极高地应力高地应力一般地应力法国隧协<22～4>4我国工程围岩分级标准<44～7>7日本新奥法指南(1996年)<24～6>6

日本仲野分级<22～4>4不同地应力场的围围岩在开挖中出现现的主要现象地应力场情况主要现象Rb/σmax极高地应力场硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁围岩发生剥离．新主裂缝多．成洞性差，基坑有剥离现象，成形性差。软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁围岩有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞；基坑发生显著隆起或剥离不易成形。<4高地应力场硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁围岩有剥离和掉块现象，新生裂缝较多．成洞性较差，基坑时有剥离现象，成形性—般尚好。软质岩：岩芯时有饼化现象。开挖工程中洞壁岩位移显著，持续时间较长，成洞性差，基坑有隆起现象，成形性较差。4～7（2）判定土压性质的的指标日本仲野野采用围围岩强度度比作为为是否产产生塑性性地压的的指标。。围岩强度比>42～4<2土压特性不产生塑性地压有时产生塑性地压多产生塑性地压不同围岩岩强度比比开挖中中出现的的现象（3）作为围围岩分级级的重要要参考指指标在Barton的围岩分分级中把把围岩强强度比作作为重要要指标。。在日本道道路公团团的隧隧道围岩岩分级中中，也把把围岩强强度比作作为中硬硬岩、软软岩及土土砂围岩岩分级的的一个重重要参考考指标考考虑。在我国铁铁路隧道道的围岩岩分级中中没有考考虑这个个因素的的影响。。一些研研究指出出：如果果在预设设计中获获得围岩岩强度比比的指标标，可以以按表表中进行行围岩级级别的修修正。Barton的围岩强强度比分分级应力状态系数Rb/σmaxRt/σmaxSRF围岩强度充分，但有地应力问题的情况低地应力、地表附近>200>132.5中等地应力200～1013～0.661.0高地应力10～50.66～0.330.5～2微弱的岩爆5～2.50.33～0.165～10强烈岩爆<2.5<0.1610～20高地应力、挤出和塑性流动的情况缓慢挤出5～10急剧挤出10～20注：RB：围岩抗抗压强度度；σmax：最大地地应力值值；Rt：围岩抗抗拉强度度；SRF：应力状状态系数数日本围岩岩分级中中的围岩岩强度比比基准围岩种类中硬岩软岩土砂围岩级别D岩类E岩类F、6岩类粘性土砂质土INGN≥24>GN≥2GN≥

2IS2>GN≥1.52>GN≥1.52>GN≥1.5IL特S1.5>GN1.5>GN1.5>GN表中说明明，并不不需要在在所有的的围岩中中考虑围围岩强度度比。只只是在中中硬岩，，软岩和和土砂围围岩中考考虑，也也不是在在所有的的级别中中考虑，，只是在在很低的的级别中中考虑。。我国初始始地应力力场的修修正围岩基本分级ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ极高地应力场ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高地应力场ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ二、毛洞洞的围岩岩力学状状态（一）、、坑道开开挖后的的二次应应力状态态假定：（1）围岩为为均质的的、各向向同性的的连续介介质；（2）只考虑虑自重造造成的初初始地应应力场；；（3）坑道形形状是圆圆形的；；（4）坑道位位于一定定深度,简化为无无限体中中的孔洞洞问题。。1、坑道开开挖后的的弹性二二次应力力状态为简单计计,设初始地地应力场场以λ表示,即λ＝σx/σy,则在围岩岩中开挖挖半径为为a的圆形坑坑道后,其二次应应力状态态可近似似用下式式表达。。σr＝σy/2[(1－α2)(1＋λ)＋(1－4α2＋3α4)(1－λ)cos2φφ]σt=σy/2[(1+αα2)(1＋λ)-(1＋3α4)(1－λ)cos2φφ]τrt=σy/2(1-λ)(1+2α2-3α4)sin2φ式中α=a/r,当r=a时，表示示在坑道道周边上上。（1）坑道周周边应力力状态的的规律：：当r=a时，上式式变成：：σr=0σt=σy〔(1-2cosφ)+(1+2cos2φ)〕〕圆形坑道道周边切切向应力力分布认识到以以下几点点对设计计随极为为重要：：1）λ=0，即只有有初始垂垂直应力力时，拱拱顶出现现最大切切向拉应应力，并并分布在在拱顶一一定范围围内。拱顶处的的最大拉拉应力σt等于σt=－σy，相当于于初始垂垂直应力力值。拱拱顶受拉拉范围约约出现在在与垂直直轴左右右各30°的范围内内，这说说明拱顶顶范围可可能产生生掉块。。2）随着λ的增加,拱顶切向向拉应力力值及其其范围逐逐渐减少少。当λ=1/3时,拱顶切向向拉应力力等于0。大于1/3后,整个坑道道周边的的切向应应力皆为为压应力力。这说说明,λ在0~1/3之间时,坑道拱顶顶〈拱底〉范围是受受拉的。。由于岩岩石的抗抗拉强度度较弱,当切向拉拉应力超超过其抗抗拉强度度时,拱顶可能能发生局局部掉块块和落石石,但不会造造成整个个坑道的的破坏。。3）在侧壁壁范围内内,λ值变化在在0~1.0之间时,周边切向向应力总总是压应应力,而且总比比拱顶范范围的应应力值大大。这说说明,侧璧处在在较大的的应力状状态下。。例如当当λ=0时，侧璧璧中点（（φ=90°）的最大大压力等等于3σy。随着λ值的增大大，侧壁壁中点的的压应力力逐渐减减小，当当λ=1时,其值变成成σt=2σy。侧壁处处在较大大的压应应力作用用下是造造成侧壁壁剪切破破坏或岩岩爆（分分离破坏坏）的主主要原因因之一。。而且,常常是整整个坑道道丧失稳稳定的主主要原因因,应予以足足够重视视。4）当λ=1（即初始始垂直应应力与初初始水平平应力相相等）时时,坑道周边边围岩各各点的应应力皆相相同。即即为一常常数值（（σt=2σy）。这种种应力状状态对圆圆形坑道道稳定是是很有利利的。5）通常围围岩的侧侧压力系系数变动动在0.2~0.5之间。在在这个范范围内,坑道周边边切向应应力σt都是压应应力。因因此,要十分注注意切向向应力的的变化,它是造成成坑道破破坏的主主要原因因之一。。（2）围岩应应力向深深处变化化的规律律沿圆形坑道水水平、垂直轴轴上应力分布布a)λ=0的情况b)λ=1的情况1）侧壁中点（（φ＝90°）,在λ=0~1.0时坑道周边的的切向应力都都为正值（压压应力）。最最大值为σt=3σy(λ=0),最小值为2σy(λ=l)。2）拱顶处（φ=0°）,在周边上的σt值由-σy（λ=0）变到2σy（λ=1）。当λ=1/3时,σt=0。随着r的增加,当λ=0时,σt接近于0，当λ=1时,接近σy，即都逐渐接接近于初始的的应力状态。。σr值在λ=0和λ=1时,变化大致相同同,即由0逐渐增加到σy值。由此可见见,坑道开挖后的的二次应力分分布范围是很很有限的。视视λ值其范围大致致在（5~7）a左右。λ愈大，范围愈愈大。在此之之后,围岩仍处在初初应力状态。。这说明:坑道开挖对围围岩的影响(扰动)是有限的。3）在拱顶处的的拉应力深入入围岩内部的的范围约为0.58a（λ=0）,而后转变为压压应力.这也说明,坑道围岩内的的拉应力区域域是有限的,而且只