节理层理岩体隧道坍方发生机理、演化过程与处治研究.pdfVIP

节理层理岩体隧道坍方发生机理、演化过程与处治

研究

隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，具有承载交通、保障通

行、缩短旅行距离等诸多功能。然而，隧道工程建设过程中面临的最大

挑战之一是避免坍方事故的发生。本文将针对节理层理岩体隧道坍方的

发生机理、演化过程与处治研究进行探讨。

一、节理层理岩体隧道坍方的发生机理

隧道的坍方事故往往是由于地质条件复杂、地下水、地震等地质灾

害因素引起的。对于节理层理岩体隧道，岩石内的节理和层理是影响隧

道坍方的重要因素之一。岩体中的节理是天然岩层中存在的断层面，具

有一定的几何规律，容易导致隧道的稳定性问题。岩层中的层理是岩石

中一种稳定的结构，但随着施工过程中对岩层的不断掏挖，使得岩层的

层理产生变形和破坏，从而引发隧道坍方。

另外，地下水是影响隧道稳定的另一个关键因素。当地下水位下降

时，隧道底部的洞口就会出现大量开裂并受到水力压力的影响，使得隧

道稳定性降低。而当地下水位上升时，就会增加隧道岩层的软化程度并

诱发岩石涌流，从而引发隧道的坍方。

二、节理层理岩体隧道坍方的演化过程

隧道坍方的演化过程往往是经历了多个阶段的发展。在隧道建设阶

段，当掏挖到一定深度时，隧道周围的岩层将受到断裂和破坏的影响，

并产生多种不同的地质灾害。下面将具体分析以下隧道坍方的演化过程：

1.初始裂缝阶段。在隧道建设开始的初期，由于施工引起的剪切力、

振动力、施力时间等因素，会引起岩石的内应力集中，导致隧道岩层发

生初始裂缝。

2.加剧阶段。随着施工的继续，裂缝逐渐加深，宽度增大，裂缝边

缘的岩石逐渐软化和破碎，进一步引起轴向受力。同时，隧道周围的水

分子会增加岩石的自重和引起水压力，加剧了岩石的初始裂缝。

3.坍方阶段。当隧道岩层因为受到周围环境的压力，产生了剪切应

力，使得岩石的稳定失控，发生坍方，进而引起隧道内部的不可逆性破

坏。

三、针对节理层理岩体隧道坍方的处治研究

针对节理层理岩体隧道坍方的治理方法需从以下方面进行探讨：

1.优化隧道设计。为了减少隧道施工对地质环境的干扰，隧道的设

计应合理，要尽量避免岩石失败区掏挖，优化隧道体内布置方式，降低

隧道开挖对周边岩体的影响。同时，需根据实际情况进行隧道支护体系

的设计，增强隧道的抗震能力和减轻岩体表面的破坏程度。

2.加强监测和预警。在隧道建设过程中，需要加强监测和预警工作，

利用无损检测技术对隧道周围的岩层进行分析，及时监测隧道周围岩体

的变化和发展趋势，从根本上预防隧道的坍方。

3.有效治理坍方隧道。一旦隧道发生了坍方，需要采取相应的治理

措施。对于轻度坍方的隧道，可通过加固隧道支护措施进行治理。对于

重度坍方的隧道，需要通过进行岩石支撑或加固工程等方案进行治理。

总之，隧道的建设过程中必须认真对待岩层的属性、地下水、地震

等影响因素，采取相应的措施进行治理，以保证隧道的稳定性，安全性

和可持续性。