隧道工程中的若干工程地質(zhì)問(wèn)題

1、隧道工程中的若干地質(zhì)問(wèn)題伍法權(quán)2015年5月蘭州隧道的基本工程地質(zhì)問(wèn)題圍巖類(lèi)型與圍巖質(zhì)量圍巖應(yīng)力場(chǎng)與圍巖壓力圍巖的變形破壞模式隧道圍巖支護(hù)一、隧道的基本工程地質(zhì)問(wèn)題2007年：隧道2555.5km / 4673座。2030年：8.5萬(wàn)km “7918網(wǎng)”，隧道大量增加。2012年：通車(chē)隧道總數(shù)10000座， 總長(zhǎng)度突破10000km。 我國(guó)鐵路公路網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，中西部交通隧道建設(shè)總量迅速增加。GPS大地形變速率圖中國(guó)地震局強(qiáng)烈形變與高度地殼應(yīng)力集中 我國(guó)大于70%地區(qū)屬于沉積巖變質(zhì)巖區(qū)域，交通線路大部分穿越層片狀圍巖。 高地應(yīng)力下軟弱圍巖變形成為我國(guó)中西部交通隧道建設(shè)突出的工程難題。收斂變形達(dá)

2、1000mm弱膠結(jié)及水敏介質(zhì)圍巖變形與失穩(wěn)現(xiàn)象層片狀圍巖變形與失穩(wěn)現(xiàn)象同寨隧道初期支護(hù)普遍破壞初期支護(hù)普遍破壞初支二襯破壞初支二襯破壞施工段長(zhǎng)度施工段長(zhǎng)度（m m）級(jí)級(jí) 支護(hù)加強(qiáng)支護(hù)加強(qiáng)級(jí)級(jí)變變級(jí)級(jí) 級(jí)級(jí) 支護(hù)加強(qiáng)支護(hù)加強(qiáng)級(jí)級(jí)變變級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)變變級(jí)級(jí)級(jí)級(jí) 支護(hù)加強(qiáng)支護(hù)加強(qiáng)變更長(zhǎng)度變更長(zhǎng)度比例比例（）（）木寨嶺隧道木寨嶺隧道（炭質(zhì)板巖）（炭質(zhì)板巖）左線左線76877687125125855855327532755 549494804804788478862.062.0右線右線89998999192192573573298729878 833335405404383438348.748.7黑山隧道（三

3、疊系板巖）157571806級(jí)、級(jí)圍巖變更為IV級(jí)圍巖，其中圍巖變更長(zhǎng)度為1423m，支護(hù)措施加強(qiáng)383m。11.5東扎溝隧道（砂泥巖）36212644圍巖變更長(zhǎng)度為1962m，支護(hù)措施加強(qiáng)682m。73馬家山隧道馬家山隧道39103910404030493049252555855860600 03732373295.495.4同寨隧道同寨隧道3618361885851743174315153303300 020202353235365.065.0青崗隧道青崗隧道305030504949162816280 00 00 00 01677167755.055.0新城子隧道新城子隧道28232823

4、0 09439430 0180180202036361179117942.442.4毛羽山隧道毛羽山隧道286328630 021932193505044744710108 82708270894.694.6天池坪隧道天池坪隧道5091509110103162316271713223223213210 03876387676.176.1圍巖級(jí)別與支護(hù)措施出現(xiàn)大量變更。圍巖級(jí)別與支護(hù)措施出現(xiàn)大量變更。隧道的基本工程地質(zhì)問(wèn)題隧道工程基本矛盾?chē)鷰r應(yīng)力場(chǎng)圍巖地質(zhì)特性自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力圍巖堅(jiān)硬程度構(gòu)造應(yīng)力圍巖變形變形控制隧道工程地質(zhì)研究的基本方法圍巖地質(zhì)特性：巖性、結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)、 圍巖質(zhì)量圍巖應(yīng)力場(chǎng)：埋

5、深、構(gòu)造背景、應(yīng)力量值、 圍巖壓力與分布圍巖變形破壞：特征與分布、力學(xué)原因變形破壞控制：支護(hù)形式、支護(hù)時(shí)機(jī)二、圍巖結(jié)構(gòu)類(lèi)型與巖體質(zhì)量圍巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型圍巖質(zhì)量分級(jí)體系與規(guī)范方法特殊圍巖圍巖分級(jí)的統(tǒng)計(jì)巖體力學(xué)方法3.1 圍巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖體地質(zhì)類(lèi)型主要結(jié)構(gòu)體形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特征整體狀結(jié)構(gòu)巨塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖、巨厚層狀沉積巖。巨塊狀以層面和原生構(gòu)造節(jié)理為主，多呈閉合型，結(jié)構(gòu)面間距大于1.5m，一般為12組，無(wú)危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面組成的落石掉塊。整體強(qiáng)度較高，巖體穩(wěn)定，在變形特征上可視為均值彈性各向同性體。塊狀結(jié)構(gòu)厚層狀沉積巖、塊狀沉積巖、變質(zhì)巖。塊狀柱狀只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙

6、，結(jié)構(gòu)面間距0.71.5m，一般為23組，有少量分離體。整體強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)面相互牽制，巖體基本穩(wěn)定，在變形特征上接近彈性各向同性體。層狀結(jié)構(gòu)多韻律的薄層及中厚層沉積巖、變質(zhì)巖。層狀板狀層理、片理、節(jié)理裂隙，但以風(fēng)化裂隙為主，常有層間錯(cuò)動(dòng)面。巖體接近均一的各向異性體。其變形及強(qiáng)度特征受層面控制，可視為彈塑性體，穩(wěn)定性較差。破裂狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎巖層。碎塊狀層理及層間結(jié)構(gòu)面較發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)面間距0.250.50m，一般在3組以上，有許多分離體。完整性破壞較大，整體強(qiáng)度很低，并受軟弱結(jié)構(gòu)面控制，多呈彈塑性體，穩(wěn)定性很差。散體狀結(jié)構(gòu)斷層破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化帶。碎屑狀構(gòu)造及風(fēng)化裂隙密集，結(jié)構(gòu)面錯(cuò)綜復(fù)

7、雜，并多充填粘性土，形成無(wú)序小塊和碎屑。完整性遭到極大破壞，穩(wěn)定性極差，巖體屬性屬于接近松散體介質(zhì)。基于層狀圍巖變形機(jī)理細(xì)化層狀巖體結(jié)構(gòu)分類(lèi)圍巖結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖體結(jié)構(gòu)特征地質(zhì)成因特征工程穩(wěn)定性塊狀結(jié)構(gòu)整體塊狀巖體完整，巨塊狀，結(jié)構(gòu)面主要為層面和原生結(jié)構(gòu)面。含1-2組結(jié)構(gòu)面，間距大于。無(wú)貫穿場(chǎng)地13級(jí)斷裂或軟弱結(jié)構(gòu)面，較少軟弱片狀礦物和黏土物質(zhì)。以結(jié)晶巖類(lèi)為主的巖石，具有結(jié)晶連接。主要有巨塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖和巨厚層狀沉積巖（層厚大于）。巖體穩(wěn)定性好，圍巖呈現(xiàn)彈脆性變形特征（如巖爆等）。塊狀巖體較完整，塊狀或柱狀，輕度發(fā)育3-4組貫通節(jié)理和裂隙，結(jié)構(gòu)面間距為50100cm，局部塊體松動(dòng)。較少片狀礦物和黏

8、土物質(zhì)。以結(jié)晶巖類(lèi)為主的巖石，具有結(jié)晶連接。主要有塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖和厚層狀沉積巖（層厚為50100cm）。洞室?guī)r體穩(wěn)定性較好，洞室變形為彈性-彈塑性，局部有塊體滑落。層狀結(jié)構(gòu)中厚層狀優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面主要為層理，其他有片理、節(jié)理，結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育，層厚3050cm。泥質(zhì)膠結(jié)物中含黏土物質(zhì)，中厚層沉積巖、副變質(zhì)巖。洞室?guī)r體穩(wěn)定性一般，變形主要受層面控制，橫觀各向同性的彈塑性體，可能沿結(jié)構(gòu)面滑塌、彎折?；訝罱Y(jié)構(gòu)面主要為層理、片理、節(jié)理，層狀或板狀，互層巖石厚度不均、巖性相間，層厚1030cm。中厚層沉積巖、副變質(zhì)巖，泥質(zhì)膠結(jié)物中含少量黏土物質(zhì)。洞室?guī)r體穩(wěn)定性較差，變形主要受層面和優(yōu)勢(shì)節(jié)理面控制，易沿軟弱

9、夾層或結(jié)構(gòu)面滑塌。薄層狀薄層狀，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，局部有揉皺現(xiàn)象。層厚小于10cm。薄層沉積巖、副變質(zhì)巖，泥質(zhì)膠結(jié)物中富含黏土物質(zhì)。洞室?guī)r體穩(wěn)定性極差，各向異性的塑性體，易大變形。碎裂結(jié)構(gòu)斷層、節(jié)理、片理和層理等較發(fā)育，有大量松散碎塊狀塊體，結(jié)構(gòu)面連結(jié)力差，結(jié)構(gòu)面間距520cm。原生塊狀或?qū)訝顜r體受到強(qiáng)烈的構(gòu)造作用及強(qiáng)烈的次生演化作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的變形和碎裂化，巖石松弛，裂隙張開(kāi)，張開(kāi)裂隙有泥質(zhì)或黏土質(zhì)充填。穩(wěn)定性差，巖體強(qiáng)度低，易發(fā)生大規(guī)模的巖體坍塌，易發(fā)育裂隙水，一般構(gòu)成工程場(chǎng)地最差的部位。散體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于斷層破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化帶、未成巖的新近堆積物區(qū)等。構(gòu)造和風(fēng)化節(jié)理、裂隙密集交錯(cuò)分布，礦物顆

10、粒膠結(jié)差或結(jié)構(gòu)面連結(jié)力很弱，呈碎屑狀或散粒狀。 1、巖塊或巖屑與泥質(zhì)混雜物；2、未成巖的巖土體：包括第三系未成巖或第四系各種成因堆積物，如黃土、粘土、砂土、粉土、碎石土等等。3、巖溶等特殊巖土體。穩(wěn)定性極差，巖體結(jié)構(gòu)松散，有些土砂類(lèi)巖土體呈現(xiàn)出連續(xù)介質(zhì)塑性變形特征，遇水易軟化、大變形。3.2 圍巖質(zhì)量分級(jí)體系與規(guī)范方法 堅(jiān)硬程度+完整性表 圍巖基本分級(jí)圍巖級(jí)別巖體特征土體特征彈性縱波速度（km/s）I極硬巖，巖體完整4.5II極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整。3.54.5III極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖層互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整。2.54.0IV極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較

11、破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整。具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類(lèi)土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的粗角礫土，粗圓礫土、碎石土、卵石土、大塊石土，黃土（Q1、Q2）。1.53.0V軟巖、巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）。一般第四系堅(jiān)硬、硬塑粘性土、稍密及以上、稍濕、潮濕的碎（卵）石土、粗圓礫土、細(xì)圓礫土、粗角礫土，細(xì)角礫土，粉土及黃土（Q3、Q4）。1.02.0VI受構(gòu)造影響很?chē)?yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶。軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類(lèi)土等。1.0（飽和土1.5）現(xiàn)有巖體分級(jí)方法：國(guó)標(biāo)：vcKR

12、BQ250390RMR方法：節(jié)理走向或傾向非常有利有利一般不利非常不利評(píng)分值隧道0-2-5-10-12地基0-2-7-15-25邊坡0-5-25-50-60Q方法：)()(SRFJJJJRQDQwarn55)GPa(1002RMRRMREm55)GPa(104010RMRERMRmRMR評(píng)分值100-8180-6160-4140-21400300-400200-300100-2004535-4525-3515-2540021004560.08000033000 0.2II 35018004055.04000026500 0.225III25011003044.51000013000 0.275

13、IV1504502033.031623650 0.325V1002001527.010000.35RMR法和國(guó)標(biāo)法巖體力學(xué)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)比較（國(guó)標(biāo)法未修正）3.3 特殊圍巖胡麻嶺隧道進(jìn)口段黃土胡麻嶺隧道進(jìn)口段黃土黃土浸水變?yōu)榱魉軤铧S土浸水變?yōu)榱魉軤領(lǐng)VV級(jí)變VI級(jí) 蘭渝鐵路桃樹(shù)枰隧道，全長(zhǎng)3220m，為第三系含水未成巖砂巖，自穩(wěn)能力差，無(wú)膠結(jié)，稍有擾動(dòng)即成松散粉狀結(jié)構(gòu)，呈流塑狀，原定為IIIIV級(jí)圍巖。平均每個(gè)工作面月進(jìn)度不足15m，設(shè)置5座斜井，嚴(yán)重影響蘭州鐵路樞紐的運(yùn)輸過(guò)渡，投資也大大增加。大部分變更為級(jí)圍巖。蘭新線金瑤嶺隧道D石英砂巖（III變V級(jí)）三都隧道進(jìn)口寒武系白云巖（III級(jí)變IVV級(jí)

14、）黑山隧道混合巖II、III級(jí)變?yōu)镮V、V級(jí)構(gòu)造破碎弱膠結(jié)巖類(lèi)層片狀圍巖變形與失穩(wěn)現(xiàn)象關(guān)于圍巖分類(lèi)與分級(jí)方法相互脫離的問(wèn)題圍巖分類(lèi)側(cè)重反映結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其力學(xué)效應(yīng)質(zhì)量分級(jí)側(cè)重力學(xué)性質(zhì)的各向同性弱化，并與工程設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)質(zhì)量分級(jí)直接用于工程，不能客觀反映巖體結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，例如層狀介質(zhì)特性3.4 圍巖分級(jí)的統(tǒng)計(jì)巖體力學(xué)方法現(xiàn)有思路：圍巖分級(jí)（力學(xué)參數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)設(shè)計(jì) 圍巖堅(jiān)硬程度+完整性+應(yīng)力與地下水修正 粗略，各項(xiàng)同性參數(shù)弱化，對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)更好思路：力學(xué)參數(shù)（圍巖分級(jí)）計(jì)算支護(hù)設(shè)計(jì) 立足實(shí)際，計(jì)算可靠性增強(qiáng)，措施針對(duì)性增強(qiáng)圍巖分級(jí)的統(tǒng)計(jì)巖體力學(xué)方法基本思路：巖石力學(xué)參數(shù)+巖體結(jié)構(gòu)+地下水+地應(yīng)力 巖體工程參數(shù)

15、（巖體質(zhì)量分級(jí)）支護(hù)設(shè)計(jì)mimiva11322212%100)1 . 01 (2 . 0eRQD14211 cossinmpmEEa kaldbd=+EEmminmaxmmEEx=GPaEERMRGPaEERMRmmmm1010lg4010)100(21944RMReQ三、圍巖應(yīng)力場(chǎng)與圍巖壓力圍巖彈性應(yīng)力場(chǎng)及其影響因素圍巖壓力與高地應(yīng)力軟巖的增強(qiáng)效應(yīng)2.1 圍巖彈性應(yīng)力場(chǎng)及其影響因素一般特征：洞壁應(yīng)力與徑向應(yīng)力分布R06R03R0rr0020影響因素分析： 遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力狀態(tài)影響：埋深與構(gòu)造應(yīng)力ghghzhzz1zzzzzhzzgh）（002sin)321()1(212cos)31()1(21)1(

16、)1(212cos)341()1(21)1()1(21440220440220440220220rRrRrRrRrRrRrRzrzzzzr埋深100m埋深1000m 地應(yīng)力量值的平移換算11011011ghghhhHH22221ghghhzz)(1)(112120212120222hhghhgghhhzhhHhzHHz1地實(shí)測(cè)水平應(yīng)力值，扣除自重側(cè)壓力：2地：自重應(yīng)力估值，水平應(yīng)力平移疊加 遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)判斷2cos)1 (2)1(1cc) 32(1)3(11 巖體變形參數(shù)：泊松比，各向異性泊松比模量最大主應(yīng)力 最小主應(yīng)力最大主應(yīng)力 最小主應(yīng)力介質(zhì)各向異性 隧道斷面形狀：圓、橢圓、曲率變化

17、 群洞效應(yīng)： 疊加效應(yīng) 與距離 新城子隧道2.3 圍巖壓力與高地應(yīng)力軟巖的增強(qiáng)效應(yīng) 圍巖壓力的理論分布魯賓涅特公式cot)sin)cot2)1(2cos)sin1)(1(1()sin1)(cot2)1(21sin1sin2000cRacppcppp 圍巖壓力的規(guī)范計(jì)算方法松動(dòng)壓力shhq79.141.00.337MPa018. 0q 圍巖的自穩(wěn)潛力新奧法：隧道圍巖具有一定的自穩(wěn)能力；施加預(yù)應(yīng)力或承接變形應(yīng)力以維持圍巖強(qiáng)度； 柔性支護(hù)以容許圍巖自組織調(diào)整；適時(shí)支護(hù)以保證安全前提下的投資效益巖體自穩(wěn)潛力的概念 巖體在天然狀態(tài)下保持自身穩(wěn)定性的潛在能力。決定于巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、應(yīng)力場(chǎng)的共同作用。巖體應(yīng)

18、力場(chǎng)對(duì)自穩(wěn)潛力的貢獻(xiàn)按照莫爾庫(kù)倫準(zhǔn)則：巖體中任一點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度 與其側(cè)向應(yīng)力 呈正比即 增加對(duì)邊坡該點(diǎn)的自穩(wěn)能力作出貢獻(xiàn)。213ctancssqs24 高地應(yīng)力下軟巖的圍巖壓力增強(qiáng)效應(yīng)R06R03R0rr0020硬巖軟巖 圍巖壓力實(shí)測(cè)值突破常規(guī)量值:圍巖變形破壞的常見(jiàn)模式硬脆性圍巖變形破壞模式軟弱圍巖的變形破壞模式TBM掘進(jìn)速率與圍巖變形的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題四、圍巖的變形破壞模式4.1 圍巖變形破壞的常見(jiàn)模式縮徑片幫與巖爆塊體滑動(dòng)與冒落刀片狀剝離刀口狀破裂擠壓誘導(dǎo)拱裂折斷刀片狀剝離4.2 硬脆性圍巖變形破壞模式環(huán)狀破裂 巖爆的張剪性成因-格里菲斯模型； 隨著應(yīng)力圓左移，破裂角減小。當(dāng)純張破裂時(shí)為0。破裂角

19、破裂角 = 4t (t + )22314arccos21t1524張剪破裂:壓剪破裂:純張破裂:0 破裂角解釋與巖爆成因Euttc22Eutsc)1(12AEKt)1(12AEKt22釋放能量:釋放動(dòng)能:張性破裂:張剪破裂:Euccc22AEKc22壓剪破裂:釋放能量排序:壓剪 張剪 純張不同破裂方式釋放應(yīng)變能密度排序:4.3 軟弱圍巖的變形破壞模式軟巖大變形胡麻嶺隧道進(jìn)口段黃土胡麻嶺隧道進(jìn)口段黃土黃土浸水變?yōu)榱魉軤铧S土浸水變?yōu)榱魉軤領(lǐng)VV級(jí)變VI級(jí) 蘭渝鐵路桃樹(shù)枰隧道，全長(zhǎng)3220m，為第三系弱成巖砂巖，自穩(wěn)能力差，稍有擾動(dòng)即成松散粉狀結(jié)構(gòu)，呈流塑狀。設(shè)置5座斜井，但每個(gè)工作面月進(jìn)度不足15

20、m，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，投資也大大增加。原定為IIIIV級(jí)圍巖，大部分變更為級(jí)圍巖。蘭新線金瑤嶺隧道D石英砂巖（III變V級(jí)）三都隧道進(jìn)口寒武系白云巖（III級(jí)變IVV級(jí)）黑山隧道混合巖II、III級(jí)變?yōu)镮V、V級(jí)構(gòu)造破碎弱膠結(jié)巖類(lèi)水敏型軟巖：遇水軟化或解體的巖類(lèi) 黃土、粘土類(lèi)巖，泥鈣質(zhì)膠結(jié)巖，片巖類(lèi)巖應(yīng)力和水?dāng)_動(dòng) 弱膠結(jié)介質(zhì)的遇水酥化與碎裂介質(zhì)的結(jié)構(gòu)崩潰connection failed between sheets deformation water graphite, sericiteschistose minerals hard sheet 層狀介質(zhì)的非對(duì)稱(chēng)變形結(jié)構(gòu)性軟巖的強(qiáng)度弱化層片狀

21、圍巖與洞軸線不同組合下變形機(jī)理分析水平層狀圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象的離散元模擬水平互層狀圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象的離散元模擬 水平層狀： 頂部彎折下沉 底鼓Vnv=隧道圍巖拱頂下沉為主，各部位位移量隨著泥巖夾層厚度的增大而增大 水平互層狀厚度變化拱頂下沉量比較厚度變化底鼓位移比較厚度變化左側(cè)壁位移比較厚度變化右側(cè)壁位移比較水平互層狀圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象的離散元模擬拱腳部位發(fā)生彎折和滑移變形，變形主要受較軟的泥巖夾層控制，各部位位移量隨著泥巖夾層厚度的增大而增大。 傾斜互層狀厚度變化拱頂下沉量比較厚度變化底鼓位移比較厚度變化左側(cè)壁位移比較厚度變化右側(cè)壁位移比較傾斜互層狀圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象的離散元模擬 拱頂部位順層滑移、掉塊 側(cè)壁彎折

22、、內(nèi)擠 軟硬互層狀圍巖沿軟弱夾層滑移和擠出直立層狀圍巖變形現(xiàn)象直立互層狀圍巖變形現(xiàn)象 直立層狀圍巖不同傾向的直立層狀圍巖的失穩(wěn)部位 直立層狀（洞軸向與巖層走向斜交）傾向090度（或180270度）傾向90180度（或270360度） 一側(cè)壁應(yīng)力產(chǎn)生彎折、內(nèi)擠變形，失穩(wěn)部位隨巖層傾向變化。 拱頂、拱部位滑移、掉塊 傾斜層狀（洞軸向與巖層走向平行）傾斜互層狀圍巖變形現(xiàn)象傾斜層狀圍巖變形現(xiàn)象一側(cè)拱肩彎折、下沉變形兩側(cè)壁沿結(jié)構(gòu)面的順層剪切滑移變形軟硬互層狀圍巖拱腳擠出變形 傾斜層狀（洞軸向與巖層走向垂直）不同傾向的傾斜層狀圍巖的失穩(wěn)部位傾向0度或360度傾向180度傾向?yàn)?度時(shí)，拱頂彎折、下沉變形傾向

23、為180度時(shí)，底部彎折、鼓起變形l巖層傾向?yàn)?度時(shí)：拱頂彎折下沉、左右兩拱肩的剪切滑移變形l巖層傾向?yàn)?90度時(shí)：右側(cè)拱肩部位的彎折與滑移l巖層傾向?yàn)?0度時(shí)：右側(cè)拱肩和左側(cè)拱腳部位的彎折與滑移變形、左側(cè)拱肩和右側(cè)拱腳部位的剪切滑移和擠出變形。l巖層傾向?yàn)?0180度時(shí)：左側(cè)拱腳部位的彎折與滑移l巖層傾向?yàn)?80度時(shí)：底鼓變形l巖層傾向?yàn)?80270度時(shí)：右側(cè)拱腳部位的彎折與滑移l巖層傾向?yàn)?70度時(shí)：左側(cè)拱肩和右側(cè)拱腳部位的彎折與滑移變形、右側(cè)拱肩和左側(cè)拱腳部位的剪切滑移和擠出變形。l巖層傾向?yàn)?70360度時(shí)：變形主要集中在左側(cè)拱肩部位的彎折與滑移傾斜層狀圍巖掌子面各部位變形特征傾向0（3

24、60）度傾向090度傾向90度傾向90180度傾向180度傾向180270度傾向270度傾向270360度 傾斜層狀（洞軸向與巖層走向斜交）圍巖巖性變形破壞特征對(duì)應(yīng)的隧道實(shí)例黃土(砂質(zhì)土)遇水濕陷、崩解、坍塌胡麻嶺隧道進(jìn)口、胡麻嶺隧道東古路斜井半成巖砂巖成巖膠結(jié)弱，臨空面水力梯度增大，推擠下座，觸變成砂黑山隧道進(jìn)口、古跡坪隧道進(jìn)口半成巖泥巖泥質(zhì)膠結(jié)弱，風(fēng)化。開(kāi)挖擾動(dòng)下出現(xiàn)坍塌及大變形等問(wèn)題。古跡坪隧道出口炭質(zhì)板巖板理控制強(qiáng)度，遇水軟化，開(kāi)挖應(yīng)力調(diào)整和低應(yīng)力炭下即可產(chǎn)生強(qiáng)烈變形。木寨嶺隧道大戰(zhàn)溝斜井、紙坊隧道進(jìn)口、哈達(dá)鋪隧道進(jìn)口、馬家山隧道上羅斜井、同寨隧道進(jìn)口、天池坪隧道進(jìn)口、化馬隧道石家院斜

25、井炭質(zhì)千枚巖（片巖化）薄片狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度低，遇水軟化，輕微開(kāi)挖擾動(dòng)或應(yīng)力不對(duì)稱(chēng)即可引起強(qiáng)烈變形。新寨隧道進(jìn)口、沙壩隧道進(jìn)口、兩水隧道橫洞進(jìn)口混合巖粗顆粒和塊體強(qiáng)度高，但膠結(jié)脆弱，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，膠結(jié)遇水失效，擾動(dòng)結(jié)構(gòu)崩潰。黑山隧道呂家灘斜井幾類(lèi)特殊圍巖及其變形破壞機(jī)理4.4 TBM掘進(jìn)速率與圍巖變形的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題 引洮工程9#引水隧洞位于中國(guó)甘肅省定西市內(nèi)官營(yíng)鎮(zhèn)，隧洞全長(zhǎng)18km。由于隧洞在掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生TBM卡機(jī)事故，致使施工工期整體后延數(shù)月。FLAC3D 3.00Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USAStep 175412 Model Per

26、spective19:44:32 Sun Apr 05 2015Center: X: 3.600e+001 Y: 5.000e-001 Z: 3.599e+001Rotation: X: 0.000 Y: 0.000 Z: 0.000Dist: 1.941e+002Mag.: 1Ang.: 22.500History 1.2 1.4 1.6x105-6.0-4.0-2.0 0.0 2.0 4.0 x10-2 7 Z-Displacement Gp 7 Linestyle -6.651e-002 -1.038e-003 8 Z-Displacement Gp 16 Linestyle 1.053e-0