公开洞室围岩稳定性的工程地质

地下洞室围岩稳定性的工程地质分析1.基本概念及研究意义为各种目的修建征地层之内的中空通道或中空洞宣统称为地下洞室，包括矿山坑道、铁路隧道、水工隧洞、地下发电站厂房、地下铁道及地下停车场、地下储油库、地下弹道导弹发射井、以及地下飞机库等。虽然它们规模不等，但都有一个共同的特点，就是都要在岩体内开挖出具有一定横断面积和尺寸、并有较大廷伸长度的洞子。所以周围岩层的稳定性就决定着地下建筑的安全和正常使用条件。地下洞室开挖之前，岩体处于一定的应力平衡状态，开挖使洞室周围岩体发生卸荷回弹和应力重新分布。如果围岩足够强固，不会因卸荷回弹和应力状态的变化而发生显著的变形和破坏，那么，开挖出的地下洞室就不需要采取任何加固措施而能保持稳定。但是，有时或因洞室周围岩体应力状态的变化大，或因岩体强度低，以致围岩适应不了回弹应力和重分布应力的作用而丧失其稳定性。此时，如果不加固或加固而末保证质量，都会引起破坏事故，对地下建筑的施工和运营造成危害。1.2地下开挖后围岩应力的重分布1.2.1围岩应力重分布的一般特点如前所述，任何岩体在天然条件下均处于一定初始应力状态，岩体内任何一点的初始应力状态(常称为原岩应力)通常可以垂直正应力(通常为主应力)通常以垂直正应力和水平正应力来表示：σv=σv0+γhσh=Nσv式中：σv0值可以是零，也可以是常数由上式可知，岩体内的初始应力随深度而变化，因而对于具有一定尺寸的地下洞室来说，其垂直剖面上各点的原岩应力大小是不等的，即地下洞室在岩体内将是处在一种非均匀的初始应力场中。但是按照森维南原理，由开挖洞室引起的应力状态的重大变化局限在洞周一定范围之内。通常此范围等于地下洞室横剖面中最大尺寸的3—5倍[如图1一2(a)]，习惯上将此范围内的岩体称为“围岩”。如果此范围不超出地表，为简化图岩应力的计算，就可没有严重误差地假定，在洞室的整个影响带内岩体的初始应力状态与洞中心处是一样的，这样，就可按图1一2(b)所示的均匀应力场来处理围岩应力的计算。实际上，岩石力学中围岩应力的近似计算都是根据这种假定进行的。围岩应力重分布的主要特征是：径向应力随着向自由表面的接近而逐渐减小，至洞壁处变为零。切向应力在一些部位愈接近自由表面切向应力愈大，并于洞壁达最高值，即产生所谓压应力集中(如图1一3中的X轴方位)，在另一些部分，愈接近自由表面切向应力愈低，有时甚至于洞壁附近出现够应力，即产生所谓拉应力集中(如图1一3中z轴方位)。这样，地下洞宝的开挖就将于围岩内引起强烈的主应力分异现象，使围岩内的应力差愈接近自由表面愈增大，至洞室周边达最大值。1.2．2圆一椭圆形洞室周边压力集中的一般规律对于圆形一椭圆形洞室，周边上可能的最大拉应力集中和最大压应力集中分别发生于岩体内初始最大主应力轴和最小主应力轴与周边垂直相交的A、B两点，而两点之间的应力则介于上述两个极值之间，呈逐渐过渡状态(如图1一4、1一5)。可见这两点是判定围岩是否稳定的关键部位只要了解这两点的应力情况，就能掌握这类洞室周边应力集中的一般规律。根据弹性理论，圆—椭圆形地下洞室周边A、B两点的切向应力可根据下式求得：σθ＝σv(α+βN）(1—1)陶式中骗：吉茅(狗α畏+腊β馅N年）称为旅应力集可中系数咽（症=对右σ述θ泳/级害σ沾v姜年）。容例A打点和惯B台点千的欠α喘和浮β哪值列于窜下表钢(狠表龄1仿—献1惹)尺，符号红见芝图时1齐一笼4北。户图泄1-6应洞室周坡边应力奖集中系址数萝1.2挪.2.思1丹拉应力沉产生的申条件欺从枕图弓1匠一忘6箭中可以咽看出，铺佳(葛1跳)乘当犬N哀＝卖1及，任何裳轴痒比加(灶b翅／循a枕)遥的洞室读，周边压上均不好产生拉拔应力，逢(2步)亮当惧N料＝神0顺时，周浸边上最谊大拉应倾力总是豆产生在劈最大主遵应力轴辰与洞室何周边垂恳直相交辣的德A斩点，且毒其应力怠集中系规数与洞壮形无关喇，轴残比桃(寨b玻／瑞a号)研为任何忆值时怀，治市σ睬h趁θ割／各σ敞v饰川均等于威一真1电，省(3小)躬当嫂0挡¹侮N¹珠测1抚时，特点定洞形单有特定示的产生堤拉应力拿的临建界属N玻值。同市时，拉宪应力仍纪产生在叛最大主扰应力轴横与洞周狸垂直相闭交的部闸位．亦惩即撇当辫N璃以＜笼l氏时，最授大拉应旗力出现疗在笼A漂点，京且漏N迅值愈低泽于临界谢值，所储产生的担拉应力挑将愈大榆；秩当乐N福运＞挑1暴时．最带大拉应吐力产生泄在弟B枕点，惠且愤N持值愈高颈于临界撒值，该为处所产沟生的拉偏应力将胞愈大。州1.2榴.2.尿2贪最大压来应力集卷中的规树律锐图孝1揭一短6扛表明，臂当监b羊／特a昨＝臭N谱时，周岭边上不换产生拉令应力，污且各点艇的压应愈力集中赚系数均继相等，貌为该特叙定眨N寒值条件咸下，不晃同轴比敞洞室周算边上所房可能产语生的最份大压应因力集中寇系数中轰的最小屿值，故立稳定条换件最好粉，恭当晃b笨／喂a妙＞渣N豆时，最貌大压应列力集中第产生际于赌B击点，且剪其应力骡集中系乞数随两茎者差值蝶的增大拖而增大态。药当爽b础／纽a擦蔑＜纯N勤时，最督大压应皇力集中灾产生剂于糟A舅点，且脑两者的雷差值愈探大，其住应力集厚中系数掌愈高。山不同条周件下洞猾室周边著上最大预压应力水集中系鄙数，可蛙据呼式夜(鸦1洋一赚1的)肢或姿图莫1晶一利6瞧求得。喉1.2拨.3李辣其它形培状洞室叛周边应剩力集中壁的一般捐规律蜜1.2桶.2.钉1节方形一酒矩形洞咽室续图损1驻一殃7嗽及尾图隙I递o四一龙8纸表明，肺方形一扑矩形洞趟室周边役上最大狱压应力趋集中均数产生于胀角点上诚，而且岗这些角瓜点上的签最大压碰应力集丘中系数吸随洞室考宽高滥比进(露B衔／傍H客的不同宜而变化给，在不郊同的应难力场爸中忽(俯N嫩值不同毯时躺)菌，大体席上都是警方形或唐近似于幻方形的衰洞室上吊的最大丈压应力饿集中系弃数为最芦低，随研着宽高拥比的增薪大或减永小，洞缎室角点奉上的最裳大压皮雄力集中栏系数则丹线性或款近似干撞线性地爬增大。啄不同条个件下方溪形一矩悦形洞室裁角点上烂的最大冤压应力益集中系犁数值，定可根蒜据篮1-漆7研图仅1黄一谁8丹及钥表塔1蜡一扩3起的资料灵概略确柜定。这竹类洞室裳周边上忧最大拉翅应力集差中仍产彼生于初垦始最大秧主应力馒与周边半垂直相它交拉的筋A订点，不考同条件月下这类网洞室周核边上的痰最大拉肚内力集垫中系数下可据更表坛1径一缴2线的资料环概路确给定。从纵表列资鹅料中可孕以看出芽，这类冒洞室周痛边上拉酒应力产做生的条蛙件，与迟圆一椭纲圆形洞芝室十分居相似。堤1.2谨.3.选2赛长圆康形演(丈圆拱直嘉墙厘式掠)父洞室含根据光突弹试验咽的资料哲，上图洪1捉一绵9鞠所示断赚面上各凑特征点麦的切向苗应力仍纹可按驼式臭1芽一艇1文求得。怠图中各境特征点烦的应力食集中系休数非中秘α西和血β秘值，列复于极表美1-盈4输中链.征根据上亩述资料求可以看供出，在胡一般情答况下，仙这类洞饮室周边惩上的最再大压应宝力集中寨产生在辟边墙脚拦处的HYPERLINK"E:\付清胜\地质分析\精品课程—工程地质分析原理\\精品课程—工程地质分析原理\\精品课程—工程地质分析原理\\精品课程—工程地质分析原理\\24"岂E牛点培，但裙当音N煎值大条于饭7寒以后，镜周边上贤的最大破压应力兼集中则犬出现在钩洞室的揭顶锤拱嚼A好点处。您最大拉女应力集罢中仍产屠生在最蚁大主应牵力与洞衔壁垂直惨相交的闹边上，产故逼在刺N栗＜慌1肾的应力徒场中。爷随狠着残N败值的降飘低，拉榨应力首庙先出现键在洞底鞭的中缘点愿F津处，其窗产生拉预应力于的榨N弹值条件炮为淹N验£斯0.3麦9阴，随纳着毁N缎值的进军一步降恳低衔，遵F纤点处的狱拉应力灯逐渐增雹大，向当喜N遗降至小谎于猎0.2砍5检时，洞彼室顶拱德的中桑点斯A铅点处也鸭开始产破生拉应魂力；勉在纳N敞＞到1恒的应力种场中，枝最大拉忘应力集彻中产生动在园拱排与直墙金的交界仔点住c影处，其逆出现拉梅应力团的赵N含值条件肆为妹N扑＞拆2.乎1赤。呀1.2眼.4致域洞室周清边应力株与其形垂状间的惯近似定阳量关系眯根据森宽维南原候理可知姻．洞室国周边的熊应力状何态，只先要其表吐面是光卡滑的，煎主要受骆其局部剪几何糕形态的死控制。湖在如熔图拒1蕉一惨1恶所示的伸特例条筛件下，萄洞室周荣边特定偶点敞A臭、妈B摆处的应亚力与其群形态间撑有如下贩定量关豆系：桑上述关牙系式表洪明，洞毁室周边背应力与盖其曲率礼半径呈年负相关友，而与虑其宽或情高呈正丛相关关滴系。哈实际上饱，利用伤上述关加系式可笛近似地厘计算任毙一形状等洞室周布边与主剧应力垂溉直相交浩两点冲(摩即机A提、头B汉点蚊)抱处的周才边应力昨。例如戚，在图熔1理一心11昂所示的践情况下粉，只要剂先求出摸A帽、海B踩两点处炉的曲率随半径，近即可按告前述公熄式求得劳该两点秘的周边锻应力。网A猎点的曲背率半径班可直接叛从图中犯求出殿B跑点的曲限率半径巷可近似眉地按其婆内切椭粮圆的曲催率半径回计算。降按上述牧方法求消得的周萍边应力扶分别为旋：劫σ券A妙＝均3虚．示96P冈，盏σ洪B姻＝先-0.丙17漠P罗，与据缓边界无帜法求得公的数患据匀σ川A念＝息3告．议0P睬悔，战敞σ湖B惠＝选-0.受17P接)腔,弯可见，恭这种简焰易的近秧似计算束完全能吸满足工蔽程设计并的精度丹要求。朝1.2挂.5翁俩图岩特回性及不港连续面爱对围岩快应力的嗽影响家图极1厉一技1钱2锣表示圆东形洞室拉围岩不搅是理想办弹性体鹊时的应授力分布悉情况，祸它表明抽，当围亚岩的应谦力福—押应变关野系具有定非线性植特征，丛或围岩伍具有较反大螺变斑特性时朗，洞室篇周边附矮近的切渡向应力妖要小于腥理想弹府性岩层唐时的应妖力；但越当远离跃洞壁一花定医离开后，岩笔层内的平切向应食力则要搏大干理克想弹性示岩层时蹦的应力妖，其变欺化情况素如事图韵1观一渣1拘2决中的虚熟线所示三。抬图粪1来一解1欢3户表示地荷下洞室村附近断金层等不袍连续面矛的存在乡对围岩密应力分兼布的影百响，它倦表明，蛛当洞室环附近有三一个断插层平行硬于洞壁畅通过时轻，任何耕一个位吧于断层么带内的布岩层单顾元体都下要承受课径向应阳力和切衣向应力拘的作用固[拆如图旦1赠—馆13(嫌b)猫]撇，从而柴使断层议面上产酷生剪应辱力址[增如饮图奥1发一受13(抬c)符]漠。如果嚼这种剪浙应力的璃数值大抄于断层舰泥或断永层角砾惑岩所能牲承受的善应力值看，则这格一单元晚就会发求生位移堂，从而蝇使得传醋过断层章面的应并力较之旁没有断符层时减谈小了一棚些，由千于这种迫原因，葡在洞室跳和断层托之间的蓄狭窄地另带往往渣产生很休高的应森力集中鼠，使该柔区围岩双的稳定围条件大互为恶化圈．此外蔑，应力昼集中程拼度的增获加还会斧因岩层矛的各向社异性而乖引起。们已被某术些测量灰所验证群过的理撤论计算室结果指辽出，各唤向异性相岩层中孔的应力塑集中远嫩大于各管向同性举岩层。戏1.2把.6民笼相邻洞压室的存洲在对围捡岩应力疾的影响挂由于围底岩内某奸一点的菌总应力捐等于两顷个或多涨个洞室责在该点颠引起的呀应力之厨和，故严相邻洞手室的存裙在通常疏使围岩泳应力返(撕主要是害压应力斜)筋的集中雀程度增唉高芒(关图坛1或—驾14晌)显，对洞狂室图岩少稳定不涂利。因辞此，不签同的业稼务部门特规定了幸不同的挎最小安刷全洞室脂间距，抄例如水们电部门尺规定，集无压隧垫洞相邻缝洞室的狮最小间兄距问为砌1.0尽-1.屿3犬倍洞跨准，高压势隧洞之典间的最毯小间距女为义0.1搜5沙一剃0.玉6陆倍水头罢。铁道娱部趣门规定尚，两相裹邻单线套隧道的猎最小间毕距按下短表惯(茧表支1-5篇)歉确定。>5.0B（3.5—5.0）B（2.5—3.0）B（2.0—2.5）B（1.5—2.0）B最小间距IIIIIIV—IVVI围岩类型>5.0B（3.5—5.0）B（2.5—3.0）B（2.0—2.5）B（1.5—2.0）B最小间距IIIIIIV—IVVI围岩类型办2.B复为隧道琴的跨度群。皇1.3支吨地下洞承室围岩粥的变形币破坏及发山岩压如力问题皂1.3麦.1鼻香围岩变脊形破坏覆的一般援过程和汪特点喇地下洞餐室开挖敞常能使映围岩的僵性状发单生很大村变化，霸促使围泡岩性状星发生变外化的因响素，除勾上述的娱卸荷回恭弹和应菠力重分释布之外食，还有向水分的梢重分布芬。一殷森说来，饲洞室开吧挖后，相如果围规岩岩体躺承受不拴了回弹肉应力或杀重分布苍的应力椅的作用毁，围岩翅即将发旷生塑性弦变形成泽破坏。宿这种变济形或破腹坏通常诱是从洞鸽室周边牛，特别百是那些对最大压磨或拉应慎力集中求的部位冲开始，帆而后逐渠步向围紫岩，内编部估发集展的。化其结果废常可在约洞室周芬围形成侮松动带良或松动朝圈。围斜岩内的挤应力状铃态也将扯因松动威圈内的瞎应静力被释逮放而重裤新调整蚕，通常灵在围岩尸的表部醉形成应父力降低鲁区，而悲高应力柄集中区掏则向岩筝体内部每转移，块结果就跳在围岩秘内形成溉一定的嚼应力分顷带，如袄图丢1衣—我1抽5滑所示的殿水静应信力场揭中禁(锻N埋＝朗1偶)选圆形隧闹洞周围五的三个典应力带脂就是围隔岩塑性圆变形或罗破坏的异发展所耻造成的树。围岩说表部低茎应力区如的形成序往往又秋会促使纯岩体内洗部的水惑分由高扬应力区娱向围岩郑的表部传转移，雷这不仅舞能进一鼻步恶化禁围岩的绑稳定条沿件而且王能使某季些存在榜于围岩杏表部易帆于吸水栋膨胀的须岩层发和生强烈蝇的膨胀季变形，棵造成很眨大的山坟压。围娇岩岩体松的变形圾和破坏旷的形式绵和特点超，除与队岩体内刘的初始键应力状补态和洞缸形有关塑外，主零要取决聪于围岩辟的岩性夜和结构冶。为了露更清楚脑地说明归这个问档题，现惨将围岩蔑的变形株、破坏敞的类型匆及其与糊围岩的卧岩性和弱结构之许间的关善系列于系表夫1客一非6幻。盖表赖1音—样6龟减围岩的嚼变形破换坏形式耗及其围正岩岩性侍及结构芬的关系重力作用下的坍塌重力坍塌松散饱水岩体的悬浮塑流塑流涌出压应力作用下的塑流塑性挤出散体结构水分重分布造成的吸水膨胀重力作用下的坍塌重力坍塌松散饱水岩体的悬浮塑流塑流涌出压应力作用下的塑流塑性挤出散体结构水分重分布造成的吸水膨胀膨胀内鼓压应力集中作用下的塑性流动塑性挤出层状结构塑性围岩压应力集中造成的剪切松动破碎松动碎裂结构卸荷回弹或压应力集中造成的弯曲拉裂弯折内鼓中薄层结构压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏岩爆压应力集中造成的剪切破坏及滑移拉裂剪切滑移及剪切破碎压应力集中造成的压制拉裂劈裂剥落拉应力集中造成的张性破坏张裂塌落块体状结构及厚层状结构脆性围岩产生机制变形破坏形式岩体结构围岩类型乳脆性图型岩包括视各种块愁体状结尊构或层递状结构唉的坚硬也或半坚茧硬的脆挺性岩体厉。这类全因岩的籍变形天和破坏推，主要叨是在回颂弹应力炸和重分贷布的应妥力作用抽下发生河的，水恼分的重极分布对患其变形音和破坏谦的影响牌较为微程弱。这金类围岩糊变形破黄坏的形劫式和特机点．除平与由岩冠体初始辣应力状难态及洞径形所决侵定的围舌岩的应鹿力状态极有关外黎，主要耍取决于炊围岩结隔构，一梳般有弯足折内鼓嫩、张裂处塌落、抵劈裂剥露落、剪霞切滑移询以及岩柏爆等不激同类贤型绘(坛见年表婚1寄一掏6炎)津，现分起述如下属。第1.3味.2.纳1绩弯折内完鼓胜这类变尤形破坏天是层状市、特别筒是薄层猾状围岩萌变形破寻坏的主扰要形式晴。从力膊学机制养来看，倚它的产孔生可能再有两种凤情况：蒙一是卸嫂荷回弹仓的结果瑞；二是与应力集简中使洞宝壁处的装切向压建应力超材过范层菠状岩层拉的抗弯魂折强度参所造成西的。隶由卸荷圆回弹所毛造成的急变形破水坏主要倚发生巩在卖段初始应锄力较高零的岩体萌内养(县或者洞辫室埋深崭较大，垦或者水秋平地应农力较阻高侵)葬，而且格总是在查与岩体错内初始钱最大主解应力垂死直相交绢的洞壁堡上表现欣得最强肢烈．故黑当薄层抽状岩层诚与此洞碌壁平行桨或近于涌平行时抓，洞室松开挖后厦．薄层尊状围岩菜就会在辅回弹应件力的作英用下发恐生回弹起应力的滋作用下凝发生如瓶图悠I晕o舱一夫1寒6显所示的弱弯曲、创技裂和针折断，暴最终挤撇入洞内负而坍阁忙。苍例如白牵龙江碧纠口电站睁在导流撑洞一号饼支洞的顺下又洞麻、引水温洞叉管符段以及招排沙洞轻等的施偿工过程叨中，均拾发生过戴这类变石形破坏争。这些米水工隧躲洞部是抖修建在恋千枚岩茫层中，键当洞径膨大吉于贞6晓m驳的洞体兼平行或趋近于平催行妻(港交角小袜于唐2灰0鸭。己)清陡倾的附岩层走资向时，骨在平行天于层面姥的洞壁矮上经常迁发生弯舌折内鼓伙型破坏峰，而且挠一般部找是在开贫挖后不库久即迅惹速发生痰。例如写右岸导财流洞一阻号支洞篇，在桩兵号。喉十侧13拐5着航段的锡施工过肯程中，歇随着开旱挖的进铁行，岩翅层的弯饺沂变形服越来越载严重，杀一星期蠢后已用逆锚杆加绒固了的灰变形岩忘体突然只塌风几刻乎造成单伤亡事授故。又糊如排沙盆洞，在提o副+晚36障0吵—彩o发十炉470驴m眨段的施离工过程之中。值真得注意萌的是，行在该区歼地表溢姨洪道的班施工过忧程中，泡当送洪您道平行先于陡顾篮的岩层咳走向时蛛，新开果挖出的凝边披岩诞体经常垂在起3饭—之5林天之内拍即发生捎强烈的亮倾倒破皮坏。由量此可见各，在该置区所发蝇生酌上讯述两类船变形破吐坏哈(择即地宏聚边坡岩对体的倾雀倒和地草下隧洞慰洞壁的绢弯折内爽鼓张)童同是卸画荷回弹坝与应力御释放的虚结果。非由压应抛力集中映所造成毕的变形止破坏主米要发生译在洞室络周边上授有较大装的压应揉力集中破的部位窜，通常扎是洞室阻的角点愤或与岩旗体内初吗始最大君主应力盛平行或愧近于平然行的洞男壁，故牢当薄层匙状岩体沈的层面关与这类粥应力高倾度集中苦部位平敌行或近某于平行羞时，切胆向压应颤力往往热超过薄登层状围遭岩的抗赞弯折强遇度，从舞而使围炕岩发生受弯折内浙鼓破坏右。如宁图链1秆一盒1有6币所示的钓弯曲、摄技裂和吊折断，蜂最终挤奇入洞内晶而坍阁抵。例如丑白龙江勺碧口电澡站在导扭流洞一膝号支洞扔的下又界洞、引隙水洞叉梯管段以粉及排沙变洞等的尤施工过劈程中，膨均发生饼过这类岂变形破絮坏。这敏些水工创隧洞部爪是修建笔在千枚骑岩层中灵，当洞后径大古于档6废m仗的洞体社平行或刺近于平先行服(圆交角小储于数20°选)撤陡倾的搂岩层走吉向时，姨在平行梢于层面掘的洞壁碎上经常头发生弯济折内鼓晴型破坏符，而且城一般部标是在开吸挖后不卸久即迅切速发生痒。例如卷右岸导尘流洞一题号支洞鬼，在桩鲜号躁0叨十臭13旬5济航段的统施工过惕程中，膊随着开腊挖的进控行，岩话层的弯燕沂变形即越来越板严重，悼一星期谨后已用挤锚杆加随固了的符变形岩喝体突然句塌风几扑乎造成谈伤亡事丰故。又你如排沙焰洞，在谨0谨十拣36驾0剑—责o厘十邮470永m龄段的施柱工过程贞中。洞挣体两侧档壁发生福严重的狼弯折内蒸鼓，开肢挖中曾威用锚杆袋与工字辩钢联合变封锁支熔护，半勾月之后道，变形烦岩体连肝锚杆与艘工字钢庄突然坍让落，方踩量叮达环500燃m团3浪，不得给不停工授处理。石一些局错部构造著条件，疗有时也猫有利于探这类变踏形破坏状的产生泄。如图瞧1堪—条1负7拿所示情闪况，平热行于洞策室测壁乌的断层骄，使洞罪壁和断召层之间恭的薄层异岩体内肉的应力迷集中有寒所增高柔，因此宗洞壁附视近的切摄向应力载特高于恳正常情群况下的中平均值广，而薄耕板的抗补弯矩又掌比较低指，往往顺造成弯敲折内鼓缩破坏。纽从这类星变形、队破坏的庭发生机呢制和发描育特点槐中可以雨看出，再在现代粥地应力著或构造隐剩余应驻力较高唤的薄层不状岩层犯内修建电这类地凭下洞室僻，围岩愧的稳定伶性与洞汗室轴向若相对于柱区域最扑大主应额力方位猪有密切某关系。睁通常．径轴向垂撑直于最厚大主应伍力方向驰的洞室接，其稳右定性远躁低于平芒行于最刷大主应翻力方向安者。这抱是因为慨：在洞陕轴垂直顶于水平志最大主京应力的韵条件下阶，当洞鸦体平行昨或近于区平行地堡通过陡绞倾岩层乱时强烈霸的卸荷说回弹会户使垂直瓶于最大棉主应力陷方向的方洞壁发袍生严重慰的弯折犹内鼓，夕而当洞激体通过痛平缓岩保层时，报高度的泰应力集怠中又会炊使平行葵于最大郑主应力哀的洞室灯顶底板蛾，特别饼是顶拱铜，因弯谋折内鼓炕的发展侵而严重佳坍塌。印1.3申.2.尚2炉张裂塌欠落梯张裂塌狭落通常岸发生于蹲厚层状许或块体拍状岩体边内的洞腐室顶拱迈。当那奉里产生车拉应力始集中，瘦且其值竞超过围孤岩的抗歼拉强度平时，顶补拱围岩郊就将发龙生张裂田破坏，援尤其是非当那里撤发育有喇近垂直绿的构造羞裂隙时趋、即使艳产生的孔拉应力谎很小也话可使岩歌体拉开肆产生垂朝直的张步性裂缝砌。被垂铁直裂缝牌切割的矛岩体在伙自重作郑用下变粥得很不辩稳定，莲特别是万当有近状水平方克向的软驾弱结构件面发育显，岩体纽在垂直浙方向的狡抗拉强疗度较低贵时，往惕往造成然顶供的哭塌落。乞但是型在亩N林¹0霜的情况良下，顶特拱坍塌绍引起的技洞室宽鄙高比的携减小全放使顶拱诵处的拉铁应力集氏中也随校之而减岸小，甚员至变为主压应搅力放(援如田图从1漠一父18月)友。当项些拱处的玉拉应力海减小至印小于岩槐体的抗伟拉强度承时．顶似拱因岩惜韶趋于绵稳定。格1.3宾.2.毙3怪劈裂剥垒落、剪杜切滑移殊及碎裂姑松动洗这两种帝破坏形偿式都发付生于压拣应力、龙特别是脏最大压狸应力集戒中的部饶位。遭1死.答劈裂剥把落橡过大的扒切向压解应力使肾围岩表筑部发生蚁平行于喷洞室周逮边的破绣裂。一血些平行倡的破裂拥将图岩佩切割成虫厚度由哀儿厘米吐到几十某厘米的事薄板，滨它们往偏往沿壁翁面剥已落搏[隆如燥图含l修0叶一丹19(真b)愚]棚。破裂院的范围铅一般不案超过洞魔室的半雄跨。当从切向压河应力大察于劈裂低岩板的千抗弯强艘度时，竿这些劈矛裂板还裤可能按宁压脉弯、折绑断并造梅成塌方列，转化咸为类似谈于弯折哨内鼓类艺型的破透坏。劈打裂剥落掉多发生净于厚层投状或块该体状结尺构的岩琴体内，部视围岩宽应力条章件的不后同，可品发生于流顶拱，轧也可发寒生于边核墙之上喉，前者埋造成顶拘供的片海状冒落胶，后者酿则造成政通常所胁谓的片卸帮。索2愁.氏剪切滑定移帮这种形斜式的破之坏多发轨生于厚告层状或涂块体状歇结构的直岩体内弱。随围怖岩应力似条件的织不同，畏可发生菜在边鹏筝上，也孔可发生缸于顶拱风。在水毕平应力立大于垂六直应力珍的应力衬场朋中远(谣N被＞超1利)优，这类贞破坏多裤发生在屿顶拱压吴应力集照中程度词较高，搏且有斜尤向断裂胳发育的妈部位，倾图锣1距一莲20(历a歌)多就表示污了这种誉情况。婶位于断营层带内乳的岩层挑单元体虫通常具堂有如纸图开1碌一会20(愁b搬)香所示的走应力状所态。由蹦于切向那应叔力浙σ蛾θ偶很大，傍而径向闯应绍力桃σ邮r逮很小，梁故沿断项层面作乱用的剪依应力，够比较高施，而正伶应力却省比较小恼，所以存，沿断牛层面作俗用的剪廉应力往密往会超也过其抗屑剪强度坏，引起示沿断层惑的剪切感滑移。症这种滑标移又会习引起次判生的拉启应誉力蛇[向大体上克垂直于极因度1咱一瓶20(柴a击)升中的虚举线彼]聪，从而剖使断层典与虚线摄间的三游角形岩夕体因滑蚁移拉裂阅而冒落姻。晕3壤．碎裂栏松动妥碎裂松疾动是碎剪裂结构食岩体变时形、破晋坏的主仓要形式饶，洞体赚开挖后疗，如果萍围岩应岗力超过呈了围岩抛的屈服晒强度，娱这类围逐岩就会昂因沿多很组已有券断裂结吧构面发养生剪切船错动而吓松驰，危并围绕理洞体形姻成一定题的碎裂锐松动带恰或松动穴屈。这烈类松动三带本身营是不稳例定的，本特别是配当有地广下水的酱活动参蜻与时，贴极易导象致顶拱绢的坍塌第和边墙越的失稳羊。由于咱松动带暑的厚度恼会随时莲间的推予移而逐哀步增大童，因此龟为了防份止这类凉围岩变蛇形、破茂坏的过疯度发展夺，必须待及时采派取加固呈指施。辣上述二钻类破坏越所引起至的洞室遭宽高比挽的变化耻，一方猛面会使剩洞形急翠剧变化估部分的谢因岩表觉部的切阔向压应剑力的集么中程度旬随之急栋剧增大及，另外轮还会在速与最大吸主应力霉相垂直营的洞壁塑上引起缝拉应力抢，从而态进一步败恶化围役岩的稳绣定条件贵．引起嫁围岩累桥进性破枝坏。如阀图子I孕o全一蛮2四1晚所示，仿就是一躺个宠高水比揪为汪6可的矩形盯坑道，项在川辩＝之3滩的应力术场中，播顶拱挤岔压破坏再所引起椅的洞形利变化与叼围岩应炊力变化袜之间的毒关系。餐从图中障可以看启出，当透破坏所馋造成的滥崩落向梁上发展茧时，顶朱板中央削的压应蔽力迅速诞随冒落染高度增衬高而增兄大，在贵这种场年合下，翻如不及健时采取及措施，喉顶拱的来崩落作桥用必将搜累进性施的加速沸发展，更造成严肠重后果皆。析1.3陕.2.伙4帖岩爆迫1填．有关数岩屈的平基本概梨念箩在地下天开挖或悦开采过喂程中突陆然地以乎爆炸的错形式表洁现出来泪爆。围巧岩的破咬坏有时翅会这就杆是所谓险的岩当酱岩爆发蜓生时，案岩石或宝煤等突纠然从围胀岩中被坛抛出或权弹出，挎抛出的何岩体大晕小不等弄，大者务可达几拣十吨，姐小者长唇仅几厘绵米。大阴型岩爆形通常伴颈有剧烈富的气浪敌和巨响喷．甚至遮还伴有蔑周围岩慰体的振仿动。岩赠爆对于氧地下采漆掘或地柱下工程寺建筑常桃能造成州很大的却危害．扯大者能垄破坏支管护、堵敢塞坑道燥，造成剖重大的越伤亡事恋故。小药者也能康威胁工均人的安刊全。因爪此，研逃究这类也破坏的下发生、谱发展与患防治，傲对于地旋下开挖式工作的尸安全与勺经济有雨着重要暖意义。伪2怠．岩爆森的类型锤和特点斑按发生品的部位顺及所释如放的能疮量类质型另,嫌岩爆有棕不同的谜类型泛(1悠)颤围岩表岔部岩石俗突然破摸裂引起欺的岩爆突在深埋呜隧道或犯其它类祖型地下牌洞室中刻所发生遗的中小铁型岩爆疾多届这情种类型异。这类识岩爆发驻生时发贡出如机塌枪射击厅的劈劈耐拍拍响捡声，故凑被称为柳岩石射梨击。成膝昆线官读村坝隧茧道侄(武最大埋达操随达现160丧0泥贝值)桑开挖过焦程中通捎过震且掀系灰岩爷时就曾姨发生过撤这类岩遮爆。它苹一殷发烦生在新缸开挖的堆工作面齿附近，爬爆破后朋2哀—共3杯h棵，围岩敏表部岩垮石常发镜出如上耕所述的皮爆裂声端，同时谷有中厚饥边薄的替不规则范片状岩协块自洞秀壁图岩朽中弹射细出或剥误落。弹通出者一御船块度减较小，辩多呈岸几串c穷m朵长、宽贯的薄片亩，个别旦达几鸭十偶M哑长、宽目，但爆临到声较像大，月埋．爆裂鸦与弹射裕几乎同血时发生肾；剥落疼者一殷阿块度较诸大，可浇达帽几旱m宁长、宽塔，但爆箩声较小栽，且多间在爆裂本声的几搏分钟或轻更长些霜时间后尸方脱离叠母岩而吧自由坠结下。这唉类岩爆其多发生观于友面衬平整、眠有硬质蛙结核或慎软弱面小的地方毒，且多慈平行于羊岩壁发梯生，事笨前无明倚显的炼预兆彼(2乖)马矿柱或挑大范围努围岩突番然破坏即引起的淘岩爆居发生于怜一些探尚矿坑中就的大型修岩爆多商届这种蝶类型。距这类岩雪爆发生宾时通常肃伴有剧所烈的气念浪和巨昆响，甚粪至还伴劣有周围付岩体的使强烈振妈动，破睬坏力很竭大，对差地下采飞掘工作滤造成严万重的危厉害，椅故常被是称之为忠矿山打感击或冲特击地压吊。在煤锅矿个，亲这类岩半爆多发径生于距亩坑道壁休有一定梨距离的饮区域阔内枪[祥如灭图焦1肥一卧22(辟a扯)晚的亡s芒区悼]加，在某惠些因素访的作用布于，那梢里的煤言被突然徒粉婶，胞而这一旱区域与钱坑道豆间警(h放t委区火)恼的煤则巨大块地日被饱到核巷道中馒，并伴扬随着巨仗大的响专声、振疯动和气态浪，破灰坏力极甘大。这汇类冲击牢地压发铲生之前摩，常可市觉察到唤支护女神或煤柱庆中压力哲的增大剖，有时沸还会出纹现淹G羞层声或闹振动，酷但有时呢则没有池明显的该预兆。题四川纳栋竹天池拾煤矿就阶曾多次管发生这陶类岩爆边，最大猛的一次社将宋2咏0游余吨煤峡抛巾出丰2含0碧多伐m遵远，拦(3免)挠断层错紫动引起蚂的岩爆诊这类岩菌爆产生素的条件鲁如锋图竖I统o蔬一桃22(璃c滥)摄所示，包即当坑刺道以小赌角度逼的近一个致潜在的蒙活动断执层时，兽坑道的顷开挖使吃作用于亭断层面哭上的正妨应力减近小，从仙而使沿营断层面诚的摩阻式力降低璃，引起杏断层突泽然再活邻动，形捞成岩爆酷，这类获岩爆一懒般发生铲在构造留活动区牌的探矿坡井中，捉破坏性赔很大，佩且影响赞范围较辰广。专3陵．岩爆载的产生昼条件与办发生机代制捉本质上捷，岩爆兵乃是洞骗室围岩猴的一种水伴有突哗然释放相大量潜候能的剧再烈的脆轻性破坏活。从产三生条件直方面来结看，高企储能体芽的存在孕及其应红力接近肿于岩体摄强度是勉产生岩灭爆的内凝在条件孟，而某沃些因素裁的触发谊效应则薄是岩爆更产生的挨外因。劈(1伐)射由原岩亚应力状妄态及洞朽形所决讨定的围却岩内的贤最大压蜡应力集宋中区。愈(2骗)厚围岩友给部的高熄变异应饰力及残假余应力哲分布歪区章(宇如饼图透1挖一贺25邪)载以及由折岩性条俗件所决弊定的局本部应力换集中区帖，如夹挂于软岩瞎中的坚稻硬岩体钩。炼(3厕)办断层、栋软弱破羡碎岩墙绞或岩脉价等软弱甘结构面让附近，准洞体与神这些软男弱结构裂面所形攻成的应答力集中念局部增姐高脆区出(方图理1寒一晋27扶)贫。量图扰1幻一吓2门8题更清楚铺地说明办了这个斑问题。农它是其夕隧洞以托锐角穿罪越一破蔬碎岩墙接时发生狠岩爆的蹄实际情京况。在元开挖向印前推进串的过程桥中，当伤隧洞处兔于翻图积1牲一董28(遇a棵)停及昆(c闭)板的位置葱时，在员紧邻岩陶墙的洞仅壁上均泉发生了宽岩爆，剖而当隧俩洞远离侧岩墙或迫在岩墙驰之内时质则无岩仆爆发生寺。茧(4者)哲已有洞柱体内，补由于新姥开挖影赴响而出签现的高榆应力殖区增(披如絮图眠1洲一融29商)叉。拣1.3何.3税蹄塑性围默岩的变孙形与破族坏谷塑性围钞岩包括洲各种软阔弱的层仔状结构轨岩现体宽(纸如页岩医、泥岩回和粘土魄岩膛等烧)溜和散体北结构岩辟体。旗这类围腊岩的变即形与破降坏，主搜要是在萍应力重抢分布和甜水分重锻分布的介作用下险发生的吃．主要拆有塑性万挤出、胆膨胀内繁鼓、塑雀梳涌出搅和重力院坍塌等那不同类家型，现贪分述如于下：尖1.3浆.3.吴1级塑性挤庸出狐洞室开笔挖后，隐当围岩仗应力超童过塑性蜻围岩的柏屈服强宵度时，奸软弱的际塑性物贤质就会圾沿最大紧应力梯姑度方向嘴向消除跃了阻力累的自由她空间挤躬出。在芦一般情帮况下驳(1糟)舞因结程某度较差冰的泥岩潜、钻土允岩；易款于被挤夸出的岩暖体主要承包括：孕(2嫌)广各种富购含泥质病的沉积芹或变质战岩或层令(孕如泥岩顺、页岩本、板岩谦和千枚挂岩扣等爸)床中的挤孩压剪闭绒破碎带轨。稀(3苦)湿火成岩诉中的官喷含泥质敬的风化纳破碎夹酱层等，语特别是聚当这些浙岩体富晚含水分举处于塑次性状态讯时，就效更易于伪被挤出仍。未经存构造或陵风化扰雕动遇i盖且团结烦程度较奏高的泥钟质沉积昆岩及变夕质岩层惯则不易叉于被挤哪出。锈1刑.馋3.3歇.2刃膨胀内帮鼓凭洞室开龟挖后围智岩表部献减压区井的形成瓶往往促私使水分捞由内部港高应力反区向图攻岩表部何转移，浴结果常突使某些鞠易于吸注水膨胀答的岩层轨发生强菜烈的膨热胀内鼓虚变形。鹊这类膨映胀变形载显然是砌由围岩妇内部的盼水分重汗分布引炸起的，索除此之阻外，开诊挖后暴黎露于表赵部的这庭类岩体条有时也汉会从空裂气中吸掠收水分韵而使自蜻身膨胀觉。疲退水后列易于膨桶胀的岩割石主要矩有两类凑。一类诚是富含矛粘土矿且物盲(懒待别是皮蒙脱舅石冒)赴的塑性撇岩石，猪如泥质矮岩、钻刻土岩、靠膨胀性嫂粘土等游。隧道耽围岩中忠有浸水铃后体积捕增团大设2隆．滑9咳％的岩买石就会绩结开挖哨造成很齐大困难蛮，而有貌些遭受稿热液变祸质的富作合蒙脱甲石矿物辆的岩石硬，浸水镜后体积没可增梅加器1误4买％欧一愉2聪5阅％。因秀此，这沸类岩层傍的膨胀僻变形能航对各类蜓地下建呀筑物的覆施工和保运行造焦成很大碎危害。怜另一类期是含硬站石膏的逮地层。叼陨石膏抗退水后料就会发笼土水化眯而转化贫为石膏女，体积杠随之而睛增大。蓄所以穿吉过这类填地层的橡陡道往剂往遇到膜因硬石叹膏水化泄膨胀而闸产生的勺强大山哥压，给下隧道的耐施工和挠运行带段来很大锐困难。孙1.3政.3.窄3堤塑流涌帅出男当开挖彼揭穿了坟饱水的缓断裂带斥内的松竭散破碎惯物质时理，这些铁物质就倘会和水睛一起在识压力下伴呈央有芒大量碎亏屑物的方泥浆状太突然地品涌人洞布中．有细时甚至抵可以堵彩塞坑道衫，给施蝴工造成砌很大的仁困难。拔1.3披.3.霜4求重力坍撒塌滚破碎松涨散岩体筑在重力祸作用下影发生的余塌方。全1.3倘.4更围岩变胶形破坏醉的发展械和山岩叙压力问荡题任1.3柱.4.突1思围岩变征形破坏脆的累进只性发展闷大量的阅实践表赴明，地鹅下工程墓围岩的清变形破掏坏通常贪是累进付性发展蝴的。由腥于围岩嚷内应力丑分布的良不均匀捉性以及割岩体结貌构、强私度的不毛均一性所及各向碧异性，号那些应穿力集中逮程度高规，而结犬构强度学又相对伙较低的币部位往碑往是累种进性破役坏的突判破口，乒在大范零围围岩挺尚保持祸整体稳盏定性的倘情况下社，这些六应力克·蒜强度关阿系中的跌最薄弱鞠部位就兰可能发似生局部额破坏，疲并使应荐力向其侍它部位从转移，逼引起另唱外一些网次薄弱失部位的阳破坏，质如此逐虹渐发展毛，连锁旋反应，秘终特导撑致大范低围因岩勒的矢稳懒破坏。合因此，弱在进行虾图岩稳悄定性的惹分桥、洽评价时凭，必须沙充分考冬虑图岩逝累进性督破坏的蔑过程和疼特点，岸针对控兵制围岩弱失稳破拖坏的关期键部位绩采取有仍效措施谁，以防灭止累进惕性破坏锁的发生桌和发展桐，这正蛾是支护葱设计的追关键所除在。枪迷一般说踩来，地圣下工程互围岩变头形破坏陶累进性证发展的壁过程和霸特点主暑要取决僻于三方篮面因素禁，够：价(1辟)帅原岩应披力的方滴向及大锁小码；炉(2攻)荣地下洞略室的形搅状及尺送寸肌，贷(3炭)么岩体结玉构及其玩强度。收所以，嫂具体条其件不同避，围岩突累进性塔破坏的时过程和奋特点也征迥异，体如遣图畅1践一满3玩2食所示。展1.3忙.4.牵2较山岩压厘力问题扫1硬．基本柜概念企设计隧猛道或其复它地下哑洞室时忘，如果万工程地知质分析业与岩体汤力学计秩算的结絮果表明赤，开挖丈后围岩省是不稳竖定的，即那么就必必须设丈计相应哈的支衬考结构以素支承变或形或塌兄落的围气岩，保甚证洞体紧的稳定刘。为了雨达到这裕个目的都，支衬热结构就靠必须能尽够适应尤与围岩默之间的单相互作班用。这性种相互胡作用的端力，对柳于支衬乓结构来堂说，就困是所谓段的山岩共压亏力沾(雁或简称毛山匪压扇)和，它是祸设计支撤付结构吓的主要有依据。允可见，催上面讨商论的围赛岩应力然与山压求是有原遥则区别献的，前码者是围矿岩岩体小中的内遣力，后但者是围构岩作用难于支衬谈结构上摸的外力路，前者蚀转化为罚后者是扮有条件鸟的。如板果围岩柜足够强动固，完杀全能够占承受住面因岩应封力的作阿用．当恢然也就冈不需进塌行支付宾。只有慎当围岩仗因适应拼1.4异翻地下洞禾室围岩泻稳定性绕的分析酿与评价板1.4础.