【正文】 圍巖表部減壓區(qū)的形成往往促使水分由內(nèi)部高應(yīng)力區(qū)向圖巖表部轉(zhuǎn)移，結(jié)果常使某些易于吸水膨脹的巖層發(fā)生強(qiáng)烈的膨脹內(nèi)鼓變形。這類膨脹變形顯然是由圍巖內(nèi)部的水分重分布引起的，除此之外，開(kāi)挖后暴露于表部的這類巖體有時(shí)也會(huì)從空氣中吸收水分而使自身膨脹。 ? 退水后易于膨脹的巖石主要有兩類。一類是 富含粘土礦物 (待別是蒙脫石 )的塑性巖石 ，如泥質(zhì)巖、鉆土巖、膨脹性粘土等。隧道圍巖中有浸水后體積增大 2． 9％的巖石就會(huì)結(jié)開(kāi)挖造成很大困難，而有些遭受熱液變質(zhì)的富合蒙脫石礦物的巖石，浸水后體積可增加 14％一 25％。因此，這類巖層的膨脹變形能對(duì)各類地下建筑物的施工和運(yùn)行造成很大危害。 ? 另一類是含硬石膏的地層。隕石膏退水后就會(huì)發(fā)土水化而轉(zhuǎn)化為石膏，體積隨之而增大。所以穿過(guò)這類地層的陡道往往遇到因硬石膏水化膨脹而產(chǎn)生的強(qiáng)大山壓，給隧道的施工和運(yùn)行帶來(lái)很大困難。 ? 塑流涌出 ? 當(dāng)開(kāi)挖揭穿了飽水的斷裂帶內(nèi)的松散破碎物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)就會(huì)和水一起在壓力下呈央有大量碎屑物的泥漿狀突然地涌人洞中．有時(shí)甚至可以堵塞坑道，給施工造成很大的困難。 ? 重力坍塌 ? 破碎松散巖體在重力作用下發(fā)生的塌方。 ? 圍巖變形破壞的發(fā)展和山巖壓力問(wèn)題 ? 圍巖變形破壞的累進(jìn)性發(fā)展 ? 大量的實(shí)踐表明，地下工程圍巖的變形破壞通常是累進(jìn)性發(fā)展的。由于圍巖內(nèi)應(yīng)力分布的不均勻性以及巖體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的不均一性及各向異性，那些應(yīng)力集中程度高，而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度又相對(duì)較低的部位往往是累進(jìn)性破壞的突破口，在大范圍圍巖尚保持整體穩(wěn)定性的情況下，這些應(yīng)力 強(qiáng)度關(guān)系中的最薄弱部位就可能發(fā)生局部破壞，并使應(yīng)力向其它部位轉(zhuǎn)移，引起另外一些次薄弱部位的破壞，如此逐漸發(fā)展，連鎖反應(yīng)，終特導(dǎo)致大范圍因巖的矢穩(wěn)破壞。 因此，在進(jìn)行圖巖穩(wěn)定性的分橋、評(píng)價(jià)時(shí)，必須充分考慮圖巖累進(jìn)性破壞的過(guò)程和特點(diǎn)，針對(duì)控制圍巖失穩(wěn)破壞的關(guān)鍵部位采取有效措施，以防止累進(jìn)性破壞的發(fā)生和發(fā)展，這正是支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。 ? 一般說(shuō)來(lái)，地下工程圍巖變形破壞累進(jìn)性發(fā)展的過(guò)程和特點(diǎn)主要取決于三方面因素，： (1)原巖應(yīng)力的方向及大?。?(2)地下洞室的形狀及尺寸， (3)巖體結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度。所以，具體條件不同，圍巖累進(jìn)性破壞的過(guò)程和特點(diǎn)也迥異，如圖 10一 32所示。 ? 山巖壓力問(wèn)題 ? 1．基本概念 ? 設(shè)計(jì)隧道或其它地下洞室時(shí)，如果工程地質(zhì)分析與巖體力學(xué)計(jì)算的結(jié)果表明，開(kāi)挖后圍巖是不穩(wěn)定的，那么就必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的支襯結(jié)構(gòu)以支承變形或塌落的圍巖，保證洞體的穩(wěn)定。為了達(dá)到這個(gè)目的， 支襯結(jié)構(gòu)就必須能夠適應(yīng)與圍巖之間的相互作用 。這種相互作用的力，對(duì)于支襯結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，就是所謂的山巖壓力 (或簡(jiǎn)稱山壓 )，它是設(shè)計(jì)支付結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)?？梢?jiàn)，上面討論的圍巖應(yīng)力與山壓是有原則區(qū)別的，前者是圍巖巖體中的內(nèi)力，后者是圍巖作用于支襯結(jié)構(gòu)上的外力，前者轉(zhuǎn)化為后者是有條件的。 如果圍巖足夠強(qiáng)固，完全能夠承受住因巖應(yīng)力的作 用．當(dāng)然也就不需進(jìn)行支付。只有當(dāng)圍巖因適應(yīng) ? 地下洞室圍巖穩(wěn)定性的分析與評(píng)價(jià) ? 影響地下洞室圍巖穩(wěn)定性的因素分析 ? 第一類因素是通過(guò)圍巖應(yīng)力狀態(tài)而影響地下洞室圍巖穩(wěn)定性的。主要包括巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)及洞室的剖面形狀和尺寸。其中巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)既受自然地質(zhì)因素控制 (例如地質(zhì)歷史決定著貝值的大?。居峙c人類工程活動(dòng)的要求有關(guān) (例初洞室的埋深決定著 ‘” 值 )。而洞室的形狀則主要是由人類工程活動(dòng)的要求與特點(diǎn)所決定。 ? 第二類因素包括圍巖的巖性和結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)圍巖的強(qiáng)度來(lái)影府洞室圍巖穩(wěn)定性的。從巖性角度，可以將圍巖分為塑性圍巖和脆性圍巖兩大類。塑性圍巖，主要包括各類鉆土質(zhì)巖石、破碎松散巖石以及某些易于吸木膨脹的巖石如硬石膏等，通常具有風(fēng)化速度快、力學(xué)強(qiáng)度低以及通水易于軟化、膨脹或崩解等不良性質(zhì)，校對(duì)地下洞室圍巖的穩(wěn)定性最為不利。脆性圍巖主要包括各類堅(jiān)硬及半堅(jiān)硬巖體。由于巖石本身的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，故這類圍巖的強(qiáng)度主要取決于巖體結(jié)構(gòu)，巖性本身的影響不十分顯著。在這類圍巖中，碎裂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最差，薄層狀結(jié)構(gòu)次之，而厚層狀及炔體狀巖體則通常具有很高酌穩(wěn)定性。 ? 隧洞圍巖穩(wěn)定性的定性評(píng)價(jià)。 ? 對(duì)于一般的工程隧洞，由于規(guī)模和埋深不大，圍巖應(yīng)力較低且影響范圍較小，因而破壞失穩(wěn)總是發(fā)生在圍巖強(qiáng)度顯著降低的部位，不穩(wěn)定的地質(zhì)標(biāo)志較為明顯，通常能夠通過(guò)一般的地質(zhì)工作加以研究和評(píng)價(jià)。 ? 大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在一般工程隧洞中，圍巖的失穩(wěn)或破壞通常發(fā)生于下述幾類地區(qū) (見(jiàn)表10一 11)。 ? (3)堅(jiān)硬塊體狀及厚層狀巖體中，為幾組軟弱結(jié)構(gòu)面切割、能于洞頂或邊墻上構(gòu)成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的部位 。 ? (1)破碎松散巖石或軟弱的塑性巖類分布區(qū)，包括巖體中的風(fēng)化、構(gòu)造破碎帶以及風(fēng)化速度快、力學(xué)強(qiáng)度低、遇水易于軟化、膨脹或崩解的鉆土質(zhì)巖類的分布地帶； ? (2)碎裂結(jié)構(gòu)巖體及半堅(jiān)硬的薄層狀結(jié)構(gòu)巖體分布區(qū) ?10． 4． 3地下洞室圍巖錫定性的定量評(píng)價(jià) ? 對(duì)于高地應(yīng)力區(qū)內(nèi)的地下洞室，或埋深、規(guī)模大的地下洞室，由于圍巖應(yīng)力的作用顯著增強(qiáng)，不穩(wěn)定的地質(zhì)標(biāo)志比較難于掌握，因此，除一般的地質(zhì)工作之外， 還必須進(jìn)行巖體力學(xué)方面的研究和計(jì)算，以便對(duì)地下洞室圍巖的穩(wěn)定性作出定量評(píng)價(jià)，所采用酌方法通常有解拆分襖法，赤平極射投影分橋方法以及數(shù)值模擬研究方法等，現(xiàn)分別討論如下： ? 圍巖穩(wěn)定性的解析分析方法 ? 1．均質(zhì)或似均質(zhì)圍巖的穩(wěn)定性驗(yàn)算 ? 2．含有單一 (或一組 )軟弱結(jié)構(gòu)面的圍巖的穩(wěn)定性驗(yàn)算 ? 3．頂拱圍巖中簡(jiǎn)革結(jié)構(gòu)塊體穩(wěn)定性的驗(yàn)算 ? 地下洞室圍巖變形量測(cè)的方法及應(yīng)用 ? 地下洞室圍巖的支護(hù)措施 ? 如前所述，報(bào)建的地下洞室圍巖如果不穩(wěn)定，就需設(shè)計(jì)相應(yīng)的支襯結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行加固。常用的支襯結(jié)構(gòu)有 支撐、襯砌、錨桿支護(hù)以及 “ 錨桿 — 噴射混凝土 ” 聯(lián)合文護(hù) 等類型。 ? 支撐是臨時(shí)性保護(hù)困巖的結(jié)機(jī)主要是用木結(jié)構(gòu)的或鋼結(jié)構(gòu)的支架把圍巖支摻起來(lái)。 ?當(dāng)開(kāi)挖局部嚴(yán)重不穩(wěn)定地段時(shí)，常作為施工中的臨時(shí)性保護(hù)措施采用之。