Page 248 - 公路桥梁工程与隧道施工

公路桥梁工程与隧道施工

断面隧道。一般来说，隧道宽度增加时，顶底板变形（顶板隆起量、顶板下沉量）增加，
隧道高度增加时，周边收敛增加。总之，隧道跨度是影响隧道洞顶稳定性的一个重要
因素，也是隧底板破坏深度的一个制约因素。

三、公路隧道围岩变形破坏机制

围岩硐室开挖后，适应不了卸荷回弹和应力重分布作用的低强度围岩将发生塑性
变形和破坏，这种变形和破坏通常从隧道洞室岩体中应力集中程度高、结构面强度低

的最薄弱部位开始（特别是最大主地应力和洞室周边垂直部位），逐步向岩体内部应
力—强度关系中的次薄弱部位发展，如此反复进行、连锁反应，最终引起隧道洞室周
围形成松动带或松动圈。围岩的应力进而因松动圈的应力释放而重新调整在围岩表部
形成应力降低区，而高应力集中则向围岩内部转移其结果是在围岩内形成一定的应力

分带（见图 7-4），表部应力降低的形成促使水分由围岩内部高应力区向围岩表部低
应力区转移，这样不仅恶化了表部围岩的稳定性条件，而且使表部易吸水膨胀岩层发
生强烈的膨胀变形，形成很大的山岩压力。

1—应力降低区；2—应力增高区；3—原始应力区。

图 7-4 N=1 应力场中圆形隧道周围应力分带

依据岩体力学和工程地质理论，通过对隧道围岩变形破坏的主导因素和作用力（临
空围岩的自重力、地应力以及动水压力等）的分析，将隧道围岩变形破坏机制归纳为
四种类型。
①结构面控制型：岩石强度大大超过围岩承受的应力时，围岩的变形破坏主要受

结构面（尤其软弱结构面）控制，通常在重力作用下岩块沿着软弱结构面塌滑破坏，
一般不会发生塑性流动变形或者脆性破裂。例如，N ＞ 1 应力场中，在应力高度集中
且有斜向断裂发育的部位，位于断裂带内的结构面由于切向应力 σ θ 过大，径向应力

σ γ 很小，使沿断裂面的剪应力超过其抗剪强度而引起剪切滑移破坏。
结构面控制型围岩的变形破坏在块状和层状的硬质岩体主要表现为不稳定块体的

• 236 •