岩溶隧道围岩稳定性研究

韦伟

【摘 要】 隧道围岩的稳定性对于高速公路的建设和运营具有重要的影响。本文先对岩溶隧道围岩稳定性理论研究现状作了介绍，接着对岩溶隧道围岩稳定性分析方法的研究进行了阐述，并对当前该领域对隧道的建设产生的影响进行了介绍，最后在此基础上分析了岩溶隧道围岩稳定性研究的主要发展趋势和存在的一些问题以及解决方法，为今后的研究提供参考。

【关键词】 岩溶 隧道 围岩稳定性

1.引言

随着我国交通事业的需要，山岭隧道的建设越来越多，高速公路和铁路在山区进行建设的过程中需要开挖隧道，而岩溶区的隧道占隧道建设中的大多数，严重影响到了我国隧道建设的质量和安全性，加强对岩溶区隧道围岩稳定性研究具有重要的意义。

2.岩溶隧道围岩稳定性理论研究现状

隧道及地下工程围岩稳定性问题一直是岩土领域中的一个焦点。在当今社会中，只有少数部分人对岩溶隧道进行了探讨和研究，这是我国隧道研究方面的一个缺陷。因此应用于岩溶隧道的理论并无独特性，20世纪50年代有人研究得出了围岩的弹塑性应力图形[1]，如国外的研究者Kawamoto将损伤力学应用于接力岩体力学分析中。

3.岩溶隧道围岩稳定性分析方法研究现状

3.1数值模拟分析法

（1）有限元法。有限元是发展较早的岩体数值分析方法。此方法具有实用性强、非线性、复杂边界问题方便等优点[2]，在各个工程领域得到了广泛的应用.

（2）离散元法。离散元法在国内外得到广发的应用。例如，王泳嘉教授等一些工作者也做了大量的研究，对地下硐室围岩的变形与破坏进行了研究并开发了应用软件。

（3）FLAC。这种方法克服了离散元法的缺陷，吸取了有限元法适用于各种材料模型及边界条件的非规则区域连续问题解的优点。

3.2工程地质判别法。工程地质判别法主要有Stini 法、Franklin 法、RMR法和Q法以及RMI法。

3.3解析法。解析法是经常采用复变函数法进行围岩应力与变形计算[3]，多用于圆形隧道的求解。目前解析法多用于深埋地下工程，而对于浅埋隧道围岩分析还存在一定的困难。国内已经有很多专家用此方法成功的对围岩应力进行了计算并提出了一些新的求解方法。

3.4物理模型实验法。荷兰S.cbandis在模拟高地应力条件下的圆形硐室开挖的模拟实验后，认为即使在超高应力条件下，围岩的各向异性性质还是很明显，其二次应力和变形都由岩体构造控制的。

4.溶洞对岩溶隧道围岩稳定性影响的研究现状

在FLAC计算中，每个单元都处于不同的状态（陈育民，2009[4]），拱顶和拱底是塑性区分布的集中区，最容易发生破坏。由于隧道处于地表以下，表层的岩土比较厚，通常情况下只对拱肩、拱脚、拱腰、拱底进行研究。可见当溶洞位于拱肩时塑性区的贯通范围最大，位于拱腰时最小，位于拱脚和拱底的时候范围则相同。邹成杰、莫阳春、周晓军等[5-10]做了深入的比较分析认为在施工中揭露出来的溶洞的稳定性比隐伏溶洞易分析，隐伏溶洞引起的隧道灾害具有一定的隐蔽性，危害性比揭露溶洞要大一些。

5.岩溶隧道围岩稳定性研究发展趋势和存在的问题以及解决方法

当前这方面还存在较多的问题，在研究中对地形的考虑欠缺，很多的隧道都是埋深较大的隧道，而对于那些埋深较浅的隧道则研究较少；研究的溶洞类型非充填型的比充填型的要多；实际的隧道并不全是圆形的，还有三心拱、矩形等断面形状，研究人员通常把断面统一为圆形研究，这一点对盈利的集中会产生偏差。

目前解决围岩稳定性这一问题的方法主要有，采用合适的隧道施工方法，在建设中应采用核心开挖法、全面开挖法等方法，在建设的同时应尽量的避免频繁测量、工程扰动等造成隧道建设中的误差；采用高强度的隧道支护方法，在隧道建设中通常采用锚杆、锚喷、锚索等方法来进行支护。；注重明洞开挖工作，在高速公路建设的工程中应在明洞拉槽开挖的过程中结合路基的情况进行开挖；注重暗洞开挖工作等方法，在进行建设的过程中应采取早进洞晚出洞的原则，在初期完支护后及时进行二次衬砌，从而防止大变形。

结束语

综上所述，在进行岩溶隧道建设的过程中岩石的性质、结构、完整程度对于建设的安全性和建设质量有着重要影响，因此在進行建设的过程中要采用合适的施工方法、采用高强度的隧道支护方法进行支护，同时应当加强对于隧道明洞和暗洞的开挖工作。只有这样才能够提升我国高速公路以及高速公路隧道的建设质量。

【参考文献】

[1] 于学馥，郑颖人，刘怀恒，等.地下工程围岩稳定性分析[M].北京：煤炭工业出版社，1980.

[2] 赵玉光，高波.论公路隧道信息化施工超前地质预报系统与地质灾害预报[J].中国地质灾害与防治学报，2000，11（1）19-21.

[3] 王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2000.[5]潘昌实主编.隧道力学数值方法[M].北京：中国铁道出版社，1995.

[4] 张路青，杨志法，吕钟爱.两平行的任意形状嗣室围岩位移场解析法及其在位移反解析中的应用[J].岩石力学与工程学报，2000，19（3）：584-588.

[5] 朱大勇，钱七虎，周早生.复杂形状嗣室围岩应力弹性解析分析[J].岩石力学与工程学报.1999（4）：62-63.

[6] 张倬元，王仕天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1994.

[7] 沈明荣.岩体力学[M].上海：同济大学出版社，2000.

[8] 陈育民，徐鼎平.2009.FLAC/FLAC3D基础工程实例.北京：中国水利水电出版社，376-379.

[9] 邹成杰.水利水电岩溶工程地质[M].北京：水利电力出版社，1994.

[10] 莫春阳，周晓军，邓瑶林.侧部岩溶隧道围岩与支护结构力学特性分析[J].四川建筑科学研究院，2009，（35）：399-102.