1隧道圍巖穩定性影響因素分析現狀

　　1.1 地質(zhì)結構地質(zhì)結構是多因素的綜合影響，其中軟弱結構面是影響隧道圍巖穩定的一個(gè)重要因素，所謂軟弱結構面是指相對發(fā)育軟弱的結構面，即張開(kāi)度較大，充填物較差，成組性好，規模較大，有利于滑移的優(yōu)勢方位的結構面。由于結構面產(chǎn)狀不同，與洞軸線(xiàn)的組合關(guān)系不同，對隧道工程圍巖穩定的影響程度亦不相同。這些結構面是巖體中的薄弱部位，它們的力學(xué)強度較低因此，巖體軟弱結構面分布狀況經(jīng)常是圍巖穩定與否的控制性因素。

　　1.2地應力水平圍巖地應力因素對隧道工程圍巖穩定性的影響是眾所周知的，特別是高初始應力的存在。巖石強度與初始應力之比（Rc/σmax）大于一定值時(shí)，可以認為對洞室圍巖穩定不起控制作用，當這個(gè)比值小于一定值時(shí)，再加上洞室周邊應力集中結果，對圍巖穩定性或變形破壞的影響表現就顯著(zhù)了。海底隧道由于其處于海底，圍巖前期固結壓力較大，巖體在海水壓力和自重應力下已經(jīng)固結，海水壓力即使是淺海地區也有幾百千帕，對于海底軟巖或是含軟弱結構面的巖體，巖石強度較低，Rc/σmax值較小，隧道拱底兩側會(huì )發(fā)生嚴重的應力集中現象，此外弱層內部會(huì )出現較大面積的塑性區。

　　1.3地下水地下水的存在及活動(dòng)使它在隧道周?chē)�產(chǎn)生水利學(xué)的、力學(xué)的、物理和化學(xué)的作用幾乎總是不利于洞室的穩定。這種不利的作用大致體現在三個(gè)方面：①由于洞室開(kāi)挖，地下水有了新的排泄通道，因此在洞周會(huì )產(chǎn)生滲壓梯度。而且經(jīng)常是不對稱(chēng)指向洞內的附加體積力，增加了周?chē)鷰r石向洞內的擠壓力；②潤滑作用。③軟化作用。

　　1.4 隧道圍巖穩定性理論研究現狀①力學(xué)分析方法。從19世紀人類(lèi)對松散地層圍巖穩定和圍巖壓力理論進(jìn)行研究開(kāi)始到現在，圍巖壓力理論主要經(jīng)歷了古典壓力理論、散體壓力理論及現在廣泛應用的彈性力學(xué)理論、塑性力學(xué)理論。實(shí)際工程中，隧道開(kāi)挖后由于卸荷作用使圍巖應力進(jìn)行重分布，并出現應力集中。如果圍巖應力處處小于其彈性極限強度，這時(shí)圍巖處于彈性狀態(tài)。反之圍巖將部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，但局部區域進(jìn)入塑性狀態(tài)并不意味著(zhù)圍巖將發(fā)生坍落或失穩。因而研究圍巖穩定就不能不考慮塑性問(wèn)題，芬納（Fenner）一塔勃（TalobreJ）和卡斯特奈（KasterH）等給出了圍巖的彈塑性應力圖形。對于深埋隧道，因其埋深大，圍巖大都表現出強烈的流變特性，而軟弱圍巖，其本身就具有明顯的流變特性。因此，流變理論逐漸被引用到圍巖穩定性分析的研究中。朱素平[1]等提出了以對數函數描述巖石蠕變的粘彈性模型進(jìn)行圍巖穩定性的力學(xué)分析。日本學(xué)者西原在巖石流變試驗資料的基礎上，建立了能反映巖石彈－粘彈－粘塑性特性的西原模型。②數值計算方法。隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種數值計算方法越來(lái)越多地被應用到圍巖穩定性的分析中，如有限差分法、有限元法、邊界元法、離散元法等。有限元法是一種較早、較成熟的巖體數值分析方法，其有限元模型一般有彈性、彈塑性、粘彈性、粘塑性、粘彈塑性等。

　　2圍巖穩定性分析方法

　　2.1 解析分析法解析分析法是指通過(guò)對地質(zhì)原型的高度抽象，得出簡(jiǎn)單的計算模型，借助數學(xué)力學(xué)工具來(lái)計算圍巖中的應力分布狀態(tài)，進(jìn)行圍巖穩定性評價(jià)。但解析法分析圍巖應力和變形目前多限于深埋地下工程，對于受地表邊界和地面荷載影響的淺埋隧道圍巖分析在數學(xué)處理上存在一定的困難。特別在巖體的應力一應變超過(guò)峰值應力和極限應變，圍巖進(jìn)入全應力應變曲線(xiàn)的峰后段的剛體滑移和張裂狀態(tài)時(shí)，解析法便不再適宜了。另外，對工程實(shí)際中經(jīng)常遇到的多孔、非均質(zhì)及各向異性等問(wèn)題，現今解析方法幾乎是無(wú)法解決的，只能借助數值法來(lái)求解。

　　2.2 圖解分析法通過(guò)作圖來(lái)分析結構面之間、結構面和開(kāi)挖臨空面之間的空間組合關(guān)系，確定出在不同工程部位可能形成塊體的邊界，進(jìn)而分析其穩定性。常用的作圖法有赤平極射投影分析法、實(shí)體比例投影分析法和關(guān)鍵塊體分析法。在應用赤平極射投影和實(shí)體比例投影分析法進(jìn)行地下工程圍巖穩定分析方面，中科院地質(zhì)所的王思敬院士、孫玉科教授、劉竹華教授和楊志法教授等進(jìn)行了系統的、開(kāi)拓性的研究，取得了大量的成果，開(kāi)發(fā)出相應的計算分析軟件，出版了多部專(zhuān)著(zhù)。

　　2.3 物理模擬法基于相似性原理和量綱分析原理，通過(guò)模型或模擬試驗的手段來(lái)研究圍巖中的應力分布狀態(tài)以及穩定性。常用的方法主要有相似材料法（也稱(chēng)模型試驗）、離心試驗和。光測彈性法。尤其是相似材料法，能較好地模擬巖體的物理力學(xué)性能以及節理裂隙等構造情況，考慮圍巖與支護結構之間的共同作用，應用較為廣泛。

　　3結束語(yǔ)

　　對海底隧道的研究是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，其理論隨著(zhù)現代試驗設備和試驗技術(shù)逐步發(fā)展日趨完善，此外，對海底隧道圍巖穩定的分析要與具體工程相結合，通過(guò)工程實(shí)際來(lái)驗證，并根據實(shí)測結果對模擬和室內試驗結果的修正是隧道研究的一個(gè)很重要的途徑。