【中鐵】隧道施工方案決策技術(shù)（共265）

隧道工程施工工方案決策技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)團(tuán)副總工程師師汪綱領(lǐng)●引言：基本概概念●隧道工程洞室室支護(hù)、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)和工法法選擇的基礎(chǔ)礎(chǔ)理論?！袼淼朗┕さ幕竟しㄅc輔輔助工法?！袼淼莱暗刭|(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)。。●信息化施工與與動(dòng)態(tài)反饋設(shè)設(shè)計(jì)?！袼淼拦こ掏ㄟ^過巖溶地質(zhì)地地段安全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)控制技術(shù)。引言：基本概概念●工程地質(zhì)條件件工程地質(zhì)條件件就是工程活活動(dòng)的地質(zhì)環(huán)環(huán)境，可以理理解為工程建建筑物所在地地區(qū)地質(zhì)環(huán)境境中各項(xiàng)因素的綜綜合。一般認(rèn)認(rèn)為它包括如如下六個(gè)方面面：○巖土類型及工工程性質(zhì)(地層巖性)這是最基本的的工程地質(zhì)因因素，包括它它們的成因、、時(shí)代、巖性性、產(chǎn)狀、成成巖作用特點(diǎn)點(diǎn)、變質(zhì)程度度、風(fēng)化特征征、軟弱夾層層和接觸帶以以及物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)等。○地質(zhì)構(gòu)造是工程地質(zhì)工工作研究的基基本對(duì)象，包包括褶皺、斷斷層、節(jié)理構(gòu)構(gòu)造的分布和和特征。地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造，特別別是形成時(shí)代代新、規(guī)模大大的優(yōu)勢(shì)斷裂裂，對(duì)工程建設(shè)具有控制作用用，對(duì)建筑物物的安全穩(wěn)定定、沉降變形形等具有重要要意義?！鹚牡刭|(zhì)條件件這是重要的工工程地質(zhì)因素素，地下水是是降低巖土體體穩(wěn)定性的重重要因素，在在某些情況下下對(duì)建筑物的的某些部位(如基礎(chǔ))發(fā)生侵蝕作用用，影響建筑筑物的安全。。研究?jī)?nèi)容包括地下水的的成因、埋藏藏、分布、動(dòng)動(dòng)態(tài)和水質(zhì)等等。○地表地質(zhì)作用用與工程建設(shè)選址址區(qū)域的地形、氣候、、巖性、構(gòu)造造、地下水和和地表水作用用密切相關(guān)，，主要包括滑滑坡、崩塌、、巖溶、泥石石流、風(fēng)沙移移動(dòng)、河流沖沖刷與沉積等等，對(duì)建筑物物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)意義重大?！鸬匦蔚孛驳匦问侵傅乇肀砀叩推鸱鼱顮顩r、山坡陡陡緩程度、溝谷寬窄及形形態(tài)特征等，，地貌則說明明地形形成的的原因、過程程和時(shí)代。不同的地形地貌代表不同的地地質(zhì)特征，這些因素都直直接影響到建建筑選址和線位的選擇?！鹛烊唤ㄖ牧狭瞎こ讨谐Ｓ玫牡奶烊唤ㄖ牟牧现饕校海赫承酝亮稀?、砂性土、砂砂卵礫石料、、碎石、塊石石石料等等，在大型土木木及水利工程程中，天然建建筑材料的開開采運(yùn)輸條件件與質(zhì)和量的條件等直接關(guān)系到到場(chǎng)址選擇、、工程造價(jià)、、工期長短等等，因此，也也是工程地質(zhì)質(zhì)條件評(píng)價(jià)的的重要內(nèi)容，，有時(shí)甚至可可以成為選擇擇工程建筑物物類型的決定定性因素?！窆こ痰刭|(zhì)問題題工程地質(zhì)問題題是指已有的的工程地質(zhì)條條件在工程建設(shè)和運(yùn)行期間會(huì)會(huì)產(chǎn)生一些新新的變化和發(fā)發(fā)展（再平衡過程程），導(dǎo)致影響建建筑物安全的地質(zhì)問問題，是特指與人類工程活活動(dòng)有關(guān)的地地質(zhì)問題。它它會(huì)影響建筑物修修建的技術(shù)可可能性、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理性和安安全可靠性。。（可行性、、經(jīng)濟(jì)性、可可靠性）工程地質(zhì)條件件復(fù)雜多變，，不同類型的的工程對(duì)工程程地質(zhì)條件的的要求也不盡相同，所所以工程地質(zhì)質(zhì)問題是多種種多樣的。就就土木工程而而言，主要的的工程地質(zhì)問問題包括以下下四類：○地基穩(wěn)定性問問題。是工業(yè)業(yè)與民用建筑筑工程常遇到到的主要工程程地質(zhì)問題，，它包括強(qiáng)度度和變形兩個(gè)個(gè)方面。此外外巖溶、土洞洞等不良地質(zhì)質(zhì)作用和現(xiàn)象象都會(huì)影響地地基穩(wěn)定。鐵鐵路、公路等等工程建設(shè)則會(huì)遇到路基基的穩(wěn)定性問題。?！鹦逼路€(wěn)定性問問題。天然斜斜坡是長期地地表地質(zhì)作用用達(dá)到相對(duì)平平衡的產(chǎn)物，，而工程活動(dòng)尤其其是道路工程程需要開挖和填筑人人工邊坡，這時(shí)，斜坡穩(wěn)定對(duì)防防止地質(zhì)災(zāi)害害發(fā)生及保證證地基穩(wěn)定十十分重要。地地層巖性、地地質(zhì)構(gòu)造特征征是影響其穩(wěn)穩(wěn)定性的物質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)，風(fēng)化化作用、地應(yīng)應(yīng)力、地震、、地表水、地地下水等對(duì)斜斜坡軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面的作用往往會(huì)破環(huán)斜坡穩(wěn)定定，地形地貌貌和氣候條件件是影響其穩(wěn)穩(wěn)定的重要因因素?！鸲词覈鷰r穩(wěn)定定性問題。在在隧道開挖和和建設(shè)過程中中破壞了地下下巖體原始平平衡條件，就會(huì)出現(xiàn)一系列列不穩(wěn)定現(xiàn)象象，如圍巖塌方、突泥突水、涌水等等。一般在工程程建設(shè)規(guī)劃和和選址時(shí)都要要進(jìn)行線位地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，，這是防止決策失誤和工程事故，保保證洞室圍巖巖穩(wěn)定所必需需要做的工作。○區(qū)域穩(wěn)定性問問題。在特定定地質(zhì)條件中中產(chǎn)生的、并并影響到廣大大區(qū)域的工程程地質(zhì)問題。。包括活地層層、地震、水水庫誘發(fā)地震震、地震砂土土液化和地面面沉降等對(duì)工工程穩(wěn)定性的的影響。對(duì)于于大型水利水電工程、地地下工程以及及建筑群密布布的城市地區(qū)區(qū)，區(qū)域穩(wěn)定定性問題應(yīng)該該是需要首先先論證的問題題。●水文地質(zhì)條件件水文地質(zhì)指自自然界中地下下水的各種變變化和運(yùn)動(dòng)的的現(xiàn)象。水文地質(zhì)學(xué)是是研究地下水水的科學(xué)。它它主要是研究究地下水的分分布和形成規(guī)規(guī)律，地下水水的物理性質(zhì)質(zhì)和化學(xué)成分分，地下水資資源及其合理理利用，地下下水對(duì)工程建建設(shè)和礦山開開采的不利影影響及其防治治等。從工程施工的的角度看，水水的存在是一一個(gè)極為不利利的因素，在在不同的地質(zhì)質(zhì)條件下對(duì)工工程的作用與與影響，會(huì)形形成不同的施施工技術(shù)問題題和施工安全全問題?！竦刭|(zhì)條件評(píng)價(jià)價(jià)○復(fù)雜地質(zhì)條件：①地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育育強(qiáng)烈；②地形與地貌類類型復(fù)雜；③地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜雜、巖性巖相變化化大、巖土體工程地地質(zhì)性質(zhì)不良良；④工程地質(zhì)、水水文地質(zhì)條件件不良；⑤破壞地質(zhì)環(huán)境境的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈烈?！鹬械鹊刭|(zhì)條件：①地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育育中等；②地形較簡(jiǎn)單、地貌類型單一一；③地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)復(fù)雜、巖性巖相不穩(wěn)穩(wěn)定、巖土體工程地地質(zhì)性質(zhì)較差差；④工程地質(zhì)、水水文地質(zhì)條件件較差；⑤破壞地質(zhì)環(huán)境境的人類工程程活動(dòng)較強(qiáng)烈烈。○簡(jiǎn)單地質(zhì)條件：①地質(zhì)災(zāi)害一般般不發(fā)育；②地形簡(jiǎn)單、地貌類型單一一；③地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單單、巖性單一、巖土體工程地地質(zhì)性質(zhì)良好好；④工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件件良好；⑤破壞地質(zhì)環(huán)境境的人類工程程活動(dòng)一般不大。評(píng)價(jià)原則：以上每類五項(xiàng)條件中，只要有一條符合復(fù)復(fù)雜條件者，即劃為復(fù)雜地質(zhì)條件類型?！袼淼拦こ蹋旱氐刭|(zhì)難題與方方法體系隨著交通運(yùn)輸輸、水利水電電、城市地鐵鐵和地下空間間開發(fā)利用，，隧道施工技技術(shù)也取得了了長足的進(jìn)步步，隧道工程程的規(guī)模和數(shù)數(shù)量都有了較較大增長。目目前，中國是是世界上隧道道最多的國家家，是地質(zhì)最最復(fù)雜的國家家，也是今后后隧道發(fā)展最最快的國家。。隨著隧道應(yīng)用用領(lǐng)域的不斷斷拓展，也帶帶來了新的地地質(zhì)難題:①超淺埋隧道的的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與與地面限沉問問題；②極深埋隧道道的巖爆和高高應(yīng)力下隧道道結(jié)構(gòu)大變形形問題；③隧道穿過特特殊地質(zhì)地段段（如巖溶洞穴、、巖爆、瓦斯斯、膨脹性圍圍巖、凍結(jié)層層、第四季沉沉積砂土等地地段）時(shí)也往往會(huì)遇遇到許多復(fù)雜雜的工程地質(zhì)質(zhì)問題，給工工程帶來很大大的困難?！鹁退淼拦こ潭?，若對(duì)地質(zhì)條條件有足夠深深度的了解，，對(duì)可能發(fā)生生的地質(zhì)災(zāi)害害能夠適時(shí)預(yù)預(yù)報(bào)，通過動(dòng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與合合理的施工技技術(shù)措施，對(duì)對(duì)隧道施工安安全風(fēng)險(xiǎn)是可可以進(jìn)行有效效控制的?！鹁偷刭|(zhì)工程而而言，對(duì)于地質(zhì)條條件的預(yù)測(cè)及及地質(zhì)災(zāi)害的的預(yù)報(bào)問題一一直困擾著工工程建設(shè)者，，往往成為大大型工程項(xiàng)目目的重難點(diǎn)問問題。地質(zhì)災(zāi)害常常常導(dǎo)致隧道建建設(shè)嚴(yán)重受挫挫。即使工程程規(guī)模較小，，若地質(zhì)條件件差，施工技技術(shù)措施不當(dāng)當(dāng)，也會(huì)變成成相當(dāng)困難的的工程。地質(zhì)條件具有有復(fù)雜性、特特殊性和不確確定性，由于于勘察手段的的局限性，使使得勘察成果果往往不能滿滿足施工方案案對(duì)地質(zhì)條件件的需求。為為了避免在工工程施工過程程中由于地質(zhì)質(zhì)條件突變而而形成地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害，將超前前地質(zhì)預(yù)報(bào)工工作納入工序序進(jìn)行管理十十分必要?！鹁褪┕ぜ夹g(shù)措措施而言，技術(shù)方案、、工序管理與與工藝控制是是技術(shù)管理的的三大基本問問題。技術(shù)方方案不合理，，工藝控制不不到位，工序序管理不正確確往往直接導(dǎo)導(dǎo)致重大安全全風(fēng)險(xiǎn)甚至造造成項(xiàng)目失敗敗。大量失敗案例例分析證實(shí)，，現(xiàn)場(chǎng)管理者者觀念陳舊、、理念錯(cuò)誤固固然是主要原原因，但在方方案實(shí)施中對(duì)對(duì)關(guān)鍵工序、、工藝某些重重要環(huán)節(jié)與細(xì)細(xì)節(jié)的控制失失誤往往是重重要因素。從理念到實(shí)踐踐，從超前地地質(zhì)預(yù)報(bào)到方方案設(shè)計(jì)，從從工藝控制到到工序管理，，從監(jiān)控量測(cè)測(cè)到動(dòng)態(tài)反饋饋設(shè)計(jì)與信息息化施工等，，這些都是比比較成熟的隧隧道工程施工工安全風(fēng)險(xiǎn)控控制技術(shù)，這些理論與與方法，共同同構(gòu)成了隧道施工技術(shù)術(shù)的一個(gè)方法法體系。接下我想就就以上問題與與各位同行進(jìn)進(jìn)行探討，不不當(dāng)之處請(qǐng)批批評(píng)指正。第一部分隧隧道工程洞室室支護(hù)、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)和工法法選擇的基礎(chǔ)礎(chǔ)理論第一章圍圍巖壓力力（巖壓）一、圍巖壓力力的定義與內(nèi)內(nèi)涵周圍巖體作用用于隧道或地地下洞室襯砌砌或支護(hù)上的的荷載，也稱稱地層壓力。。圍巖壓力是開開挖隧道后圍巖變形和應(yīng)應(yīng)力重新分布布的一種物理現(xiàn)現(xiàn)象。圍巖壓力是一一個(gè)可測(cè)量、、可感知的量量，人們可以以從開挖洞室室后圍巖變形形和坍塌，襯襯砌或支護(hù)產(chǎn)產(chǎn)生變形和開開裂等現(xiàn)象，，逐步認(rèn)識(shí)到到圍巖壓力的的存在。影響圍巖壓力力的因素:洞室形狀或大大小、地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造、支護(hù)型型式和剛度、、洞室埋深，，以及時(shí)間因因素和施工方方法等。一次應(yīng)力(初始應(yīng)力)狀態(tài):洞室開挖前，，巖體處在相相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)，其中任何何一點(diǎn)的巖土土都受到周圍圍地層的擠壓壓而處于應(yīng)力力平衡狀態(tài)。。二次應(yīng)力狀態(tài)態(tài):洞室開挖以后后，解除了部部分圍巖的約約束，原始的的應(yīng)力平衡和和穩(wěn)定狀態(tài)被被破壞，圍巖巖中出現(xiàn)了應(yīng)應(yīng)力的重分布布，圍巖向洞洞室內(nèi)部空間間變形，并力力圖達(dá)到新的的平衡。二、隧道開挖挖后圍巖應(yīng)力力狀態(tài)的三個(gè)個(gè)區(qū)域1、應(yīng)力降低區(qū)區(qū)在軟弱圍巖中中，巖體的強(qiáng)強(qiáng)度很小，不不能承受開挖挖后急劇增大大的洞室周邊邊應(yīng)力而產(chǎn)生生塑性變形，，沿坑道周邊邊圍巖應(yīng)力松松弛而形成一一個(gè)應(yīng)力降低低了的區(qū)域，，高應(yīng)力向圍圍巖深部轉(zhuǎn)移移。擾動(dòng)了的的巖體向坑道道內(nèi)變形，如如果變形超過過一定數(shù)值就就會(huì)出現(xiàn)圍巖巖失穩(wěn)和坍塌塌。在堅(jiān)硬的完整整圍巖中，由由于巖體強(qiáng)度度大，坑道周周邊不會(huì)現(xiàn)開開裂和坍塌，，故無應(yīng)力降降低區(qū)，這種種洞室往往是是自穩(wěn)的。2、應(yīng)力升高區(qū)區(qū)圍巖深部應(yīng)力力升高的區(qū)域域，但其強(qiáng)度度尚未被破壞壞，相當(dāng)于一一個(gè)承載環(huán)。。坑道上方形形成承載拱，，承受上覆地地層的自重，，并將荷載向向兩側(cè)地層傳傳遞。此即圍巖的成拱作作用。3、初始應(yīng)力區(qū)區(qū)遠(yuǎn)離坑道周邊邊的區(qū)域，由由于巖體受洞洞室開挖的影影響較小，應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)沒有有發(fā)生變化，，仍處于初始始應(yīng)力狀態(tài)，，也稱為一次次應(yīng)力狀態(tài)。。三、圍巖壓力力的分類1、松動(dòng)壓力松動(dòng)或塌落的的巖體以重力力形式直接作作用在支護(hù)上上的壓力。巖巖體可以由于于節(jié)理裂隙或或巖石強(qiáng)度破破壞而引起松松動(dòng)，直至坑坑道的頂部和和側(cè)部產(chǎn)生坍坍落。2、形變壓力是指圍巖變形形受到支護(hù)約約束而產(chǎn)生的的壓力。形變壓力除與與圍巖應(yīng)力有有關(guān)外，還與支護(hù)時(shí)間及及其剛度有關(guān)關(guān)。柔性支護(hù)可可產(chǎn)生一定位位移而使形變變壓力減小，，這是一個(gè)值得得推崇的設(shè)計(jì)計(jì)方向。但初期支護(hù)護(hù)必須足夠強(qiáng)強(qiáng)，否則須及及時(shí)施做襯砌砌，以避免圍圍巖位移過大大而形成松動(dòng)壓力，不利于結(jié)構(gòu)構(gòu)受力和穩(wěn)定定。松動(dòng)壓力和形形變壓力經(jīng)常常同時(shí)存在。。但以地質(zhì)條條件、支護(hù)類類型和施工方方法等不同而而以某一種形形式為主。在松散地層中中，若采用現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土襯襯砌而回填不不密實(shí)時(shí)，通通常以松動(dòng)壓壓力為主；若若及時(shí)施作柔柔性的噴錨支支護(hù)，則就會(huì)會(huì)以形變壓力力為主。形變變壓力常隨時(shí)時(shí)間推移而逐逐漸加大，最最終才趨于平平衡而穩(wěn)定。。●膨脹壓力：：形變壓力的的一種。在膨膨脹地層中，，由水和化學(xué)學(xué)作用引起巖巖土體積膨脹脹產(chǎn)生的壓力力。●巖爆沖擊力力：屬松動(dòng)壓壓力范疇。在在脆性巖層中中，因洞室開開挖使圍巖壓壓力突然釋放放，從而引起起巖爆。四、圍巖壓力力的現(xiàn)行理論論1、巖土柱理論論坑道開挖以后后，由于支護(hù)護(hù)或拱圈向坑坑道內(nèi)部位移移，引起其頂頂部上覆巖土土柱的下沉，，兩側(cè)地層對(duì)對(duì)柱體產(chǎn)生與與下沉反向的的摩擦力，故故上覆巖層重量量減去巖土柱柱兩側(cè)的摩擦擦力即為圍巖壓力?！耔F路行業(yè)的的方法：拱頂土柱的下下沉，將帶動(dòng)動(dòng)兩側(cè)三棱體體下滑，由三三角楔體的平平衡條件求出出與土柱間的的摩阻力，土柱重量減去去此摩阻力即為土體豎直直壓力。該理理論多用于淺淺埋隧道，但但也可推廣用用于深埋隧道道。當(dāng)隧道埋埋置極淺或遇遇軟土層時(shí)，，土柱兩邊的的摩阻力接近近于零，故圍圍巖壓力直接接為土柱全重重。2、壓力拱理論論對(duì)埋置較深的的隧道，頂部部巖體失去穩(wěn)穩(wěn)定，產(chǎn)生坍坍塌而形成不延向地表的局部破裂區(qū)區(qū)。該區(qū)內(nèi)的的巖體自重即即洞室支護(hù)上上的荷載。破破裂區(qū)上部邊邊界線有拋物物線、橢圓、、半圓和三角角形等不同假假定，如科默雷爾巖體體破碎理論等。50年代初期，曾曾廣泛采用普普氏地壓理論論，假定巖體體為松散體，，其壓力拱承承受上覆土柱柱的全部均布布重量，根據(jù)據(jù)散粒材料不不能承受拉應(yīng)應(yīng)力，即彎矩矩為零的條件件，得到拱形形為拋物線，，其矢高：h＝b/f(b為壓力拱跨度度之半，f為巖層堅(jiān)固系系數(shù))。塌落拱巖體體重量即為豎豎直地層壓力力。3、彈塑性理論論利用彈塑性理理論可求出沿沿洞室周邊地地層內(nèi)產(chǎn)生塑塑性區(qū)的范圍圍。設(shè)置襯砌砌后，利用地地下結(jié)構(gòu)與地地層的位移協(xié)協(xié)調(diào)條件，可可求得塑性區(qū)區(qū)半徑和圍巖巖壓力值。4、極限平衡理理論巖體內(nèi)有各種種各樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)面。開挖坑坑道后，洞周周的圍巖出現(xiàn)現(xiàn)與整個(gè)巖體體相脫離的巖巖塊。它的自自重對(duì)襯砌產(chǎn)產(chǎn)生壓力。故故用地質(zhì)分析析法時(shí)，需先先查明斷層、、節(jié)理和軟弱弱夾層的分布布情況及其組組合。當(dāng)分離離體由數(shù)組平平行節(jié)理面組組成時(shí)，可用用裂隙巖石的的極限平衡理理論計(jì)算；當(dāng)當(dāng)節(jié)理呈隨機(jī)機(jī)分布時(shí)，可可用塊體力學(xué)學(xué)理論計(jì)算。。5、數(shù)值解法除簡(jiǎn)單邊界條條件的圓形洞洞室有較嚴(yán)格格的解析解以以外，對(duì)其他他斷面形狀的的洞室可采用用有限元法或或其他數(shù)值方方法計(jì)算彈性性、彈塑性或或粘彈與粘（（彈）塑性的的圍巖壓力值值。如已給出垂直直壓力，則側(cè)側(cè)向壓力可視視具體情況采采用主動(dòng)、靜靜止和被動(dòng)抗抗力等理論進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。如如底部地層較較差而承載力力不好，處于于極限狀態(tài)，，產(chǎn)生塑流，，巖土將向洞洞室底部隆起起；或遇膨脹脹地層時(shí)，均均需要考慮底底部圍巖的隆隆起壓力。五、理論局限限與解決方法法●由于地層初初始?jí)毫蛶r巖土參數(shù)不易易準(zhǔn)確測(cè)定，，上述各種地地壓理論，實(shí)實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)會(huì)受到一定限限制，因此，，目前還較多多地采用工程類比法。?！耖L期以來，，人們都想通通過量測(cè)作用用在隧道上的的圍巖壓力及及圍巖和襯砌砌的變形，得得出可靠的圍圍巖壓力分布布規(guī)律和數(shù)據(jù)據(jù)。如以洞徑徑位移量測(cè)為為主的收斂——約束法，強(qiáng)調(diào)調(diào)在施工期間間進(jìn)行量測(cè)，，并反饋信息息指導(dǎo)設(shè)計(jì)，，稱為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控法。?！褚揽繉?shí)測(cè)來求求得圍巖壓力力值是當(dāng)前的的發(fā)展方向。。圍巖性質(zhì)千變變?nèi)f化，支護(hù)護(hù)形式多種多多樣，施工方方法各不相同同，故應(yīng)綜合合經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)、、理理論論和和實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)的的成成果果，針針對(duì)對(duì)不不同同情情況況，，采采用用不不同同的的理理論論和和方方法法。。第二二章章巖巖體體力力學(xué)學(xué)理理論論1、關(guān)關(guān)于于巖巖體體力力學(xué)學(xué)巖體體力力學(xué)學(xué)是是力力學(xué)學(xué)的的一一個(gè)個(gè)分分支支學(xué)學(xué)科科，，它它是是研研究究巖巖體體在在各各種種力力場(chǎng)場(chǎng)作作用用下下變變形形與與破破壞壞規(guī)規(guī)律律的的理理論論及及其其實(shí)實(shí)際際應(yīng)應(yīng)用用的的科科學(xué)學(xué)，，屬屬于于應(yīng)用用型型基基礎(chǔ)礎(chǔ)學(xué)學(xué)科科。。是力力學(xué)學(xué)、、地地質(zhì)質(zhì)學(xué)學(xué)與與工工程程學(xué)學(xué)之之間間的的一一門門邊邊緣緣學(xué)學(xué)科科。。巖體體力力學(xué)學(xué)主主要要研研究究經(jīng)經(jīng)過過變變形形和和破破壞壞的的巖體體在在地地應(yīng)應(yīng)力力條條件件改改變變時(shí)時(shí)產(chǎn)生生再變變形形和和再再破破壞壞的力力學(xué)學(xué)規(guī)規(guī)律律的的學(xué)學(xué)科科。。其其研研究究目目的的是是運(yùn)運(yùn)用用巖巖體體的的力力學(xué)學(xué)規(guī)規(guī)律律合合理理地地利利用用巖巖體體，，預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)、、預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)巖巖體體工工程程中中出出現(xiàn)現(xiàn)或或可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)的的災(zāi)災(zāi)害害，，并并擬擬定定防防治治措措施施。。2、巖巖體體力力學(xué)學(xué)研研究究的的基基本本問問題題巖體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，特特別別是是結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面的的地地質(zhì)質(zhì)規(guī)規(guī)律律；；巖巖體體中中應(yīng)應(yīng)力力，，包包括括地地應(yīng)應(yīng)力力及及工工程程建建設(shè)設(shè)引引起起的的二次次應(yīng)應(yīng)力力；巖巖體體變變形形規(guī)規(guī)律律；；巖巖體體破破壞壞機(jī)機(jī)制制及及強(qiáng)強(qiáng)度度理理論論；；巖巖體體水水力力學(xué)學(xué)理理論論。。3、巖巖體體力力學(xué)學(xué)研研究究的的主主要要工工程程問問題題巖體體上上各各種種工工程程地地基基的的變變形形、、破破壞壞；；巖巖體體邊邊坡坡的的變變形形、、破破壞壞；；地地下下工工程程的的圍圍巖巖變變形形、、破破壞壞、、開開挖挖和和支支護(hù)護(hù)；；巖巖體體改改造造方方案案及及技技術(shù)術(shù)。。第三三章章新新奧奧法法原原理理新奧奧法法屬屬于于應(yīng)用用巖巖體體力力學(xué)學(xué)的的理理論論，通通過過對(duì)對(duì)隧隧道道圍圍巖巖變變形形的的量量測(cè)測(cè)、、監(jiān)監(jiān)控控，，采采用用新新型型的的支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，盡盡量量利利用用圍圍巖巖自自承承能能力力指指導(dǎo)導(dǎo)隧隧道道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)和和施施工工的的方方法法。。●新新奧奧法法的的三三大大要要素素：：噴混混凝凝土土、、錨錨桿桿與與量量測(cè)測(cè)。。在開開挖挖面面附附近近適時(shí)時(shí)施作作密密貼貼于于圍圍巖巖的的薄薄層層柔柔性性噴噴錨錨支支護(hù)護(hù)，，以以便便控控制制圍圍巖巖的的變變形形和和應(yīng)應(yīng)力力釋釋放放，，從從而而在在支護(hù)護(hù)和和圍圍巖巖的的共共同同變變形形過程程中中，，調(diào)調(diào)整整圍圍巖巖應(yīng)應(yīng)力力重重分分布布而而達(dá)達(dá)到到新新的的平平衡衡，，以以求求最最大大限限度度地地保保持持圍圍巖巖的的固固有有強(qiáng)強(qiáng)度度和和利利用用其其自自承承能能力力。。新奧奧法法是是一一個(gè)個(gè)具具體體應(yīng)應(yīng)用用巖巖體體動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)性性質(zhì)質(zhì)的的完完整整力力學(xué)學(xué)方方法法，，其目目的的在在于于促促使使圍圍巖巖能能夠夠形形成成環(huán)環(huán)狀狀承承載載結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，故故一一般般應(yīng)應(yīng)及時(shí)時(shí)修修筑筑仰仰拱拱，，使使斷斷面面閉閉合合成成環(huán)環(huán)。它適適用用于于各各種種不不同同的的地地質(zhì)質(zhì)條條件件，，在在軟軟弱弱圍圍巖巖中中更更為為有有效效。。一、、支支護(hù)護(hù)機(jī)機(jī)理理著眼眼于于洞洞室室開開挖挖后后形形成成塑塑性性區(qū)區(qū)的的二二次次應(yīng)應(yīng)力力重重分分布布，，而而不不拘拘泥泥于于傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的荷荷載載觀觀念念；；它它主主要要不不是是建建立立在在對(duì)對(duì)于于坍坍落落拱拱的的“支撐撐概概念念”上，，而而是是建建立立在在對(duì)對(duì)圍圍巖巖的的“加固固概概念念”上。。在合合理理的的臨臨界界限限度度內(nèi)內(nèi)，，它它所所需需要要的的表表面面支支護(hù)護(hù)抗抗力力Pi是與與圍圍巖巖塑塑性性區(qū)區(qū)半半徑徑R、洞洞室室周周邊邊位位移移ur、以以及及圍圍巖巖的的內(nèi)內(nèi)聚聚力力с、內(nèi)內(nèi)摩摩擦擦角角φ等參參數(shù)數(shù)成成反反比比，，而而支支護(hù)護(hù)能能提提供供的的抗力力則則與與其其剛剛度度成成正正比比。。圖1：隧隧道道圍圍巖巖應(yīng)應(yīng)力力再再分分布布和和支支護(hù)護(hù)抗抗力力之之間間的的關(guān)關(guān)系系示意意圖圍巖巖特特征征曲曲線線1————若不不允允許許圍圍巖巖壁壁面面位位移移發(fā)發(fā)展展，，洞洞壁壁徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力非非常常大大；；而而若若允允許許位位移移發(fā)發(fā)展展，，則則徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力減減小小，，當(dāng)當(dāng)位位移移達(dá)達(dá)到到某某一一數(shù)數(shù)值值時(shí)時(shí)，，圍圍巖巖徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力，，也也就就是是支支護(hù)護(hù)抗抗力力，，為為最最小小(Pi)。如如果果接接近近開開挖挖面面修修筑筑支支護(hù)護(hù)，，則則位位移移ur較小小。。支護(hù)護(hù)特特性性曲曲線線2————隨著著ur的增增加加，，Pi也增增加加，，并并在在與與曲曲線線1的交交點(diǎn)點(diǎn)處處取取得得應(yīng)應(yīng)力力穩(wěn)穩(wěn)定定，，此此時(shí)時(shí)的的徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力為為P（Ⅰ，1）。。如如果果修修筑筑剛剛性性更更大大的的支支護(hù)護(hù)，，如如曲曲線線3所示示，，徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力增增大大如如圖圖中中的的P(ⅡⅡ，2)。新奧奧法法就就是是根根據(jù)據(jù)上上述述理理由由，，接接近近開開挖挖面面適時(shí)時(shí)施作作密密貼貼圍圍巖巖的的薄薄層層柔柔性性支支護(hù)護(hù)的的。。如如果果施施作作支支護(hù)護(hù)時(shí)時(shí)間間過過遲遲，，則則使使圍圍巖巖位位移移過過大大而而產(chǎn)產(chǎn)生生塌塌落落荷荷載載。。如如圖圖中中陰陰影影部部分分，，也也使使徑徑向向壓壓應(yīng)應(yīng)力力P(ⅢⅢ，3)增大大，，如如曲曲線線4所示示。。曲線線5表示示，，由由于于圍圍巖巖應(yīng)應(yīng)力力重重分分布布和和襯襯砌砌之之間間相相互互作作用用而而存存在在的的四四個(gè)個(gè)顯顯著著的的特特征征階階段段。。第Ⅰ階段段：：圍巖巖不不受受支支護(hù)護(hù)的的約約束束而而能能夠夠向向洞洞室室內(nèi)內(nèi)自自由由位位移移的的時(shí)時(shí)期期。。第Ⅱ階段段：：施作作一一次次支支護(hù)護(hù)，，由由于于支支護(hù)護(hù)抗抗力力而而使使變變形形速速度度減減小小，，并并且且這這個(gè)個(gè)抗抗力力還還和和支支護(hù)護(hù)的的剛剛度度有有關(guān)關(guān)。。第Ⅲ階段段：：由于于施施作作了了仰仰拱拱，，支支護(hù)護(hù)剛剛度度變變大大而而使使變變形形速速度度越越來來越越小小。。第Ⅳ階段段：：當(dāng)仰仰拱拱完完全全受受力力時(shí)時(shí)，，變變形形基基本本停停止止。。二、、新新奧奧法法的的基基本本要要點(diǎn)點(diǎn)1、最最大大限限度度地地發(fā)發(fā)揮揮圍圍巖巖的的自自承承能能力力。。洞室室開開挖挖后后，，應(yīng)應(yīng)使使圍圍巖巖自自身身承承擔(dān)擔(dān)主主要要的的支支護(hù)護(hù)作作用用，，而而襯襯砌砌只只是是對(duì)對(duì)圍圍巖巖進(jìn)進(jìn)行行加加固固，，使使成成為為一一個(gè)個(gè)整整體體而而共共同同發(fā)發(fā)生生作作用用。。因因此此，，須須最最大大限限度度地地保保持持圍圍巖巖的的固固有有強(qiáng)強(qiáng)度度，，以以發(fā)發(fā)揮揮圍圍巖巖的的自自承承能能力力。。方法法：：及時(shí)時(shí)噴噴混混凝凝土土封封閉閉巖巖壁壁，，就能能有有效效地地防防止止圍圍巖巖松松弛弛，，而而不不使使其其強(qiáng)強(qiáng)度度大大幅幅度度降降低低，，同同時(shí)時(shí)也也不不存存在在因因頂頂替替支支撐撐而而使使圍圍巖巖變變形形松松弛弛。。總總之之，，使使圍圍巖巖經(jīng)經(jīng)常常處處于于三軸軸應(yīng)應(yīng)力力約約束束狀狀態(tài)態(tài)最為理想。。2、適時(shí)施做初期支支護(hù)。預(yù)計(jì)圍巖有有較大變形形和松弛時(shí)時(shí)，應(yīng)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候候?qū)﹂_挖面施施做柔性支支護(hù)，過早或過遲遲均不利。。方法：支護(hù)護(hù)剛度不能能太大或太太小，又必必須是能與與圍巖密貼貼，而要做做成薄層柔柔性，允許許有一定變變形，以使使圍巖釋放放應(yīng)力時(shí)起起卸載作用用，盡量不不使其有彎彎矩破壞的的可能。與傳統(tǒng)支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)不同同，它不是是因受彎矩而是受壓剪作用破壞的的。由于混混凝土的抗抗壓和抗剪剪強(qiáng)度比抗抗拉和抗彎彎強(qiáng)度大得得多，從而而具有更高高的承載能能力。一次支護(hù)的的位移收斂斂后，可在在其光滑的的表面上敷敷設(shè)高質(zhì)量量的防水層層，并修筑筑為提高安安全度的二二次支護(hù)。。前后兩次次支護(hù)與圍圍巖之間都都只有徑向力力作用。3、當(dāng)支護(hù)抗抗力不足時(shí)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先先考慮初期期支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)。對(duì)于支護(hù)需需要加強(qiáng)的的區(qū)段，不是增大混混凝土的厚厚度，而是是增加鋼筋筋網(wǎng)、鋼支支撐和錨桿桿，使隧道全全長范圍內(nèi)內(nèi)采用大致致相同的開開挖斷面。。此外，因?yàn)闉樾聤W法不不在坑道內(nèi)內(nèi)架設(shè)桿件件支撐，空空間寬敞，，從而提高高了安全性性和作業(yè)效效率。4、監(jiān)控量測(cè)測(cè)是新奧法法的基礎(chǔ)。。為正確掌握握和評(píng)價(jià)圍圍巖與支護(hù)護(hù)的時(shí)間特特性，可在在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行行量測(cè)。量量測(cè)內(nèi)容為為襯砌內(nèi)應(yīng)力力、圍巖與與襯砌間的的接觸應(yīng)力力以及圍巖巖的變位，，據(jù)以確定圍圍巖的穩(wěn)定定時(shí)間、變變形速度和和圍巖分類類等重要參參數(shù)，以適適應(yīng)地質(zhì)變變化及時(shí)調(diào)調(diào)整設(shè)計(jì)參參數(shù)和變更更施工方法法。監(jiān)控量測(cè)是是信息化施施工的基本本手段，量量測(cè)的重點(diǎn)點(diǎn)是圍巖和和支護(hù)的力力學(xué)特征隨隨時(shí)間的變變化動(dòng)態(tài)。。襯砌的做法法和施作時(shí)時(shí)間都是依依據(jù)圍巖變變位量測(cè)結(jié)結(jié)果決定的的。5、無角隅閉閉合結(jié)構(gòu)受受力條件最最好。隧道支護(hù)在在力學(xué)上可可看作厚壁壁圓筒。它它是由圍巖支承環(huán)環(huán)和支護(hù)環(huán)環(huán)組成的結(jié)構(gòu)構(gòu)，且兩者者存在共同同作用。結(jié)結(jié)構(gòu)只有在在閉合后才才能在力學(xué)學(xué)上起結(jié)構(gòu)構(gòu)作用，所所以除堅(jiān)硬硬巖層外，，敷設(shè)仰拱使使支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)閉合是特特別重要的的措施。圍巖的動(dòng)態(tài)態(tài)主要取決決于支護(hù)環(huán)環(huán)的閉合時(shí)時(shí)間。當(dāng)上半斷斷面超前掘掘進(jìn)過多時(shí)時(shí)，就相應(yīng)應(yīng)地推遲了了它的閉合合時(shí)間，在在隧道縱向向形成懸臂臂梁的狀態(tài)態(tài)而產(chǎn)生大大彎曲的不不良影響。。同樣道理，，為防止應(yīng)力集中引引起圍巖破破壞，斷面應(yīng)盡盡量做成無無角隅，最最好采用圓圓形斷面。。6、難以把握握的時(shí)間效效應(yīng)，難以以接受的嚴(yán)嚴(yán)重后果。。時(shí)間效應(yīng)是是工法選擇擇的主要依依據(jù)，對(duì)圍巖自自穩(wěn)時(shí)間的的判斷十分分關(guān)鍵，因因?yàn)橹ёo(hù)作作業(yè)的工序序時(shí)間必須須足夠?？伎紤]掘進(jìn)循循環(huán)周期、、仰拱閉合合時(shí)間、拱拱部導(dǎo)坑的的長度以及及支護(hù)強(qiáng)度度等變化因因素，把圍圍巖和支護(hù)護(hù)作為一個(gè)個(gè)整體來謀謀求穩(wěn)定。。從應(yīng)力重分分布角度去去考慮，全全斷面一次次開挖肯定定是最有利利的；分部部開挖會(huì)使使應(yīng)力反復(fù)復(fù)分布而造造成圍巖受受損。這些些因素都需需要去綜合合平衡。7、巖層內(nèi)的的滲透水壓壓力，必須須采取排水水措施來降降低。思想方法與與技術(shù)理念念●新奧法的的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)至今仍處處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)階段，，一般都采采取工程類類比法進(jìn)行行預(yù)設(shè)計(jì)，，然后再根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)控量測(cè)進(jìn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)修修正，這本本質(zhì)上就是是“變化與選選擇”的思想方法法?！瘛凹皶r(shí)支支護(hù)”與““適時(shí)支護(hù)護(hù)”是兩個(gè)個(gè)完全不同同的概念，，而“適時(shí)支護(hù)”更能符合合新奧法提倡的支護(hù)護(hù)方式。很很顯然，““及時(shí)”無需技術(shù)術(shù)思維，而而“適時(shí)”則需要經(jīng)經(jīng)驗(yàn)判斷。?！駨膰鷰r與與支護(hù)特性性曲線可知知，圍巖應(yīng)應(yīng)力與支護(hù)護(hù)抗力都是是一個(gè)對(duì)時(shí)間高度度敏感的函數(shù)，安安全的本質(zhì)質(zhì)是二者始始終處理一一種穩(wěn)定平平衡狀態(tài)，，平衡點(diǎn)的的選擇具有有“過程本質(zhì)質(zhì)”。三、新奧法法的施工和和量測(cè)新奧法的施施工作業(yè)必必須根據(jù)事事前的調(diào)查查決定下列列四個(gè)問題題：●開挖方法法；●支護(hù)布置置及進(jìn)行支支護(hù)的最適適宜時(shí)機(jī)；；●是否設(shè)置置仰拱及設(shè)設(shè)置的時(shí)間間和方法；；●是否采用用輔助施工工方法及其其種類等。。采用新奧法法施工的絕絕大多數(shù)工工程均采用用各種斷面分割法法（臺(tái)階法））進(jìn)行開挖挖，其次是是采用全斷斷面法。新新奧法要求求保證光面面爆破的質(zhì)質(zhì)量，避免免凹凸不平平而引起應(yīng)應(yīng)力集中和和減少超挖挖，從而節(jié)節(jié)約為填平平表面所需需的大量混混凝土?！裥聤W法的量量測(cè)十分重重要在制定現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)量測(cè)計(jì)劃劃時(shí)，要根根據(jù)隧道及及地下工程程的規(guī)模、、地質(zhì)資料料、各量測(cè)測(cè)項(xiàng)目的作作用，考慮慮工點(diǎn)所需需解決的問問題針對(duì)性性地制定量量測(cè)計(jì)劃，，選擇合理理的量測(cè)項(xiàng)項(xiàng)目和方法法。同時(shí)，，還必須考考慮采用切切實(shí)可靠的的手段和儀儀器，保證證量測(cè)工作作準(zhǔn)確安全全，并且盡盡可能不妨妨礙施工。。在應(yīng)力應(yīng)變變、接觸應(yīng)應(yīng)力、位移移等三大類類量測(cè)項(xiàng)目目中，新奧奧法應(yīng)以位移的的量測(cè)為主主。四、新奧法法的適用性性實(shí)踐證明，，新奧法的的適用性很很廣，我國國已在亞粘粘土和黃土土隧道施工工中取得成成功。但在在下列情況況下，一般般都應(yīng)采取取適當(dāng)?shù)妮o助措施才能施工：：1、涌水量大大的地層；；2、因涌水產(chǎn)產(chǎn)生流沙現(xiàn)現(xiàn)象的地層層；3、圍巖破碎碎使錨桿鉆鉆孔和插入入都極為困困難的場(chǎng)合合；4、開挖面不不能自穩(wěn)的的圍巖。第四章隧隧道道圍巖變形形與支護(hù)的的機(jī)理分析析隧道開挖前前是處于三三維應(yīng)力狀狀態(tài)的，隧隧道開挖后后形成了新新的空間，，出現(xiàn)了臨臨空面，圍圍巖向洞內(nèi)內(nèi)移動(dòng)，應(yīng)應(yīng)力進(jìn)行重重新調(diào)整，，從而形成成了二次應(yīng)力。●如果圍巖的強(qiáng)度度高于二次次應(yīng)力，則圍巖是是穩(wěn)定的；；●如果圍巖的強(qiáng)度度低于二次次應(yīng)力，則必須進(jìn)進(jìn)行支護(hù)，，以保證圍圍巖的穩(wěn)定定。對(duì)于第二種種情況，如如果不對(duì)圍圍巖進(jìn)行適適時(shí)支護(hù)，，圍巖就會(huì)會(huì)發(fā)生破壞壞。圍巖的破壞壞是從圍巖巖表面開始始的，逐漸漸向深部開開展，依次次形成塑性軟化區(qū)區(qū)、塑性強(qiáng)強(qiáng)化區(qū)和彈彈性區(qū)。塑性強(qiáng)化化區(qū)和彈性性區(qū)是圍巖巖承載的主主體，塑性軟化區(qū)區(qū)是我們要要支護(hù)的對(duì)對(duì)象。通過對(duì)軟化化區(qū)進(jìn)行支支護(hù)，一方方面可以提提高其強(qiáng)度度，有利于于其自身的的穩(wěn)定，另另一方面軟軟化區(qū)圍巖巖再對(duì)塑性性強(qiáng)化區(qū)的的圍巖實(shí)施施作用，增增大了強(qiáng)化化區(qū)巖壓，，使強(qiáng)化區(qū)區(qū)圍巖的承承載力得到到提高。所所以通過支護(hù)護(hù)或加固固軟化區(qū)區(qū)圍巖，，可以提提高強(qiáng)化化區(qū)圍巖巖的強(qiáng)度度，圍巖的的自承能能力得以以充分發(fā)發(fā)揮，實(shí)實(shí)現(xiàn)深部部圍巖的的穩(wěn)定，，并使其其成為主主要承載載區(qū)。除了對(duì)軟軟化區(qū)圍圍巖的加加固措施施外，在在礦山法法施工隧隧道時(shí)一一般采用用光面爆爆破進(jìn)行行開挖，，目的是是減輕爆爆破對(duì)圍圍巖的震震動(dòng)，盡盡可能保保持其原原始狀態(tài)態(tài)。在穩(wěn)定性性差的圍圍巖中施施工隧道道時(shí)，常常采用預(yù)預(yù)支護(hù)方方法，使使破碎圍圍巖在隧隧道開挖挖前即得得到強(qiáng)化化。●淺部支護(hù)護(hù)、光面面爆破和和預(yù)支護(hù)護(hù)等措施都都是工程程施工中中常用的的技術(shù)手手段，其其目的都都是在施施工時(shí)盡盡可能“基本維持持圍巖原原始狀態(tài)態(tài)”，保持原原有強(qiáng)度度，從而而保證圍圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定。第五章隧隧道圍圍巖的平平衡穩(wěn)定定性問題題●按照控制制論理解解：一般地說說，任何何一個(gè)力力學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)、物理理系統(tǒng)以以及工程程技術(shù)中中的某些些系統(tǒng)都都有平衡衡穩(wěn)定性性問題。?！窆こ淌┕すぐ踩牡谋举|(zhì)內(nèi)內(nèi)涵：從一種穩(wěn)穩(wěn)定平衡衡狀態(tài)（（施工前前）到另另一種穩(wěn)穩(wěn)定平衡衡狀態(tài)（（工程竣竣工），，過程有有n個(gè)工序，，如果每每一個(gè)工工序及工工序轉(zhuǎn)換換都能實(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定定平衡，，則整個(gè)個(gè)工程施施工過程程就會(huì)是是安全的的?！窈?jiǎn)例說明明穩(wěn)定平平衡問題題：當(dāng)球體處處于圖2狀態(tài)時(shí)，，外力使使球體偏偏離原始始位置，，但球體體無法自自行恢復(fù)復(fù)到原始始狀態(tài)，，則球體體處于不不穩(wěn)定平平衡狀態(tài)態(tài)；當(dāng)球球體處于于圖3狀態(tài)時(shí)，，外力使使球體偏偏離原始始位置，，而球體體能自行行恢復(fù)到到原始狀狀態(tài)，則則球體處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)。圖2.不穩(wěn)定平平衡圖3.穩(wěn)定平衡衡根據(jù)經(jīng)典典力學(xué)分分析，如如果任一一時(shí)刻作作用于結(jié)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)的力（（合力））都是相相互平衡衡的，穩(wěn)穩(wěn)定的平平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)就就能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)持久久的平衡衡。如使使用中的的橋梁、、隧道結(jié)結(jié)構(gòu)等；；如果結(jié)結(jié)構(gòu)平衡衡系統(tǒng)一一旦喪失失其穩(wěn)定定性，其其平衡狀狀態(tài)就經(jīng)經(jīng)不起外外力干擾擾，可能能隨即發(fā)發(fā)生破壞壞。如橋橋梁、隧隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞；；所以不不穩(wěn)定平平衡系統(tǒng)統(tǒng)是不能能長期存存在的。?！癜踩L(fēng)風(fēng)險(xiǎn)多發(fā)發(fā)生在施施工過程程中，尤尤其在工工序轉(zhuǎn)換換過程中中。在地地下工程程施工中中，不但要注注意結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力力平衡，，還要注注意環(huán)境境的水土土平衡。。●對(duì)于隧隧道工程程，可應(yīng)應(yīng)用平衡衡概念處處理設(shè)計(jì)計(jì)問題，，如果周周圍相關(guān)關(guān)環(huán)境處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)，則則隧道工工程建設(shè)設(shè)就較容容易；如如果周圍圍相關(guān)環(huán)環(huán)境處于于不穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)，則則隧道工工程建設(shè)設(shè)就較難難甚至非非常難。。對(duì)于后者者，可采采用繞避不穩(wěn)穩(wěn)定平衡衡體或壓低延延長隧道道使之處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)，否否則只能能采用工工程措施施使隧道道與周圍圍相關(guān)環(huán)環(huán)境共同同作用符符合力學(xué)學(xué)規(guī)律——即施工過過程中每步序或或使用過過程中每每時(shí)段，，隧道圍巖巖和支護(hù)護(hù)系統(tǒng)都都必須滿滿足三維維力學(xué)平平衡、變變形協(xié)調(diào)調(diào)與穩(wěn)定定。第六章隧隧道預(yù)預(yù)支護(hù)原原理一、理論論與理念念的統(tǒng)一一性各種隧道道設(shè)計(jì)理理論和工工法存在在內(nèi)在聯(lián)聯(lián)系和統(tǒng)統(tǒng)一性，，如圍巖巖與支護(hù)護(hù)系統(tǒng)共共同作用用理論是是許多工工法的共共同理論論基礎(chǔ)，，根據(jù)圍圍巖實(shí)際際情況進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)與施工工的理念念對(duì)任何何施工設(shè)設(shè)計(jì)理論論、工法法都具有有指導(dǎo)意意義?！褚圆煌O(shè)計(jì)理理論為基基礎(chǔ)的各各種隧道道工法，，其核心心都是一一致的，，即隧道圍巖巖與支護(hù)護(hù)共同作作用要達(dá)達(dá)到足夠夠強(qiáng)大，，形成穩(wěn)穩(wěn)定平衡衡體系，實(shí)現(xiàn)“基本維持持圍巖原原始狀態(tài)態(tài)”，從而達(dá)達(dá)到“充分發(fā)揮揮圍巖的的自承能能力”的目的。。圖4各種隧道道設(shè)計(jì)理理論和工工法比較較二、“圍圍巖—支護(hù)”體體系預(yù)支護(hù)原原理是以以現(xiàn)有設(shè)設(shè)計(jì)理論論為基礎(chǔ)礎(chǔ)并結(jié)合合各種工工法的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，闡闡述了隧隧道圍巖極限限自承力力Pmax、支護(hù)抗抗力T和圍巖原原始內(nèi)力力P0三者之間間的力學(xué)學(xué)關(guān)系，，真實(shí)反反映隧道道“圍巖－支支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系系在開挖挖與支護(hù)護(hù)（含預(yù)預(yù)支護(hù)））施作過過程中的的互動(dòng)過過程和相相互作用用。預(yù)支護(hù)原原理解釋釋了各種種設(shè)計(jì)理理論及其其工法的的統(tǒng)一性性和適用用性問題題。建立立預(yù)支護(hù)護(hù)原理的的完整理理論體系系將有助助于解決決隧道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算方法的的合理選選用和施施工方案案的合理理制定。。1、力學(xué)模模型隧道開挖挖形成新新的臨空空面，導(dǎo)導(dǎo)致洞周周圍巖在在徑向產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力力釋放，，而遠(yuǎn)離離隧道地地層的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)并不發(fā)發(fā)生變化化。不失失一般性性，考慮慮均勻初初始地應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)，，用P0表示初始始地應(yīng)力力，如圖圖5所示。從從靜力學(xué)學(xué)的原理理可知，，P0由“圍巖－支支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系系的承載載力來平平衡。定義圍巖預(yù)支支護(hù)力F等于“圍巖－支支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系系的承載載力，即：F=T+Pmax(1)式中：F為預(yù)支護(hù)護(hù)力；T為支護(hù)抗抗力；Pmax為圍巖極極限自承承能力。?！裾J(rèn)知力力學(xué)模型型：F=T+Pmax隧道預(yù)支護(hù)力力（F）不只是支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)對(duì)圍巖巖的作用用力，它它是由圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)的極限限自承能能力（Pmax）和支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)直接接對(duì)圍巖巖提供的的支護(hù)抗力力（T）共同組組成的。。圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)的自承承能力可可以通過過預(yù)支護(hù)護(hù)措施和和通過采采取合理理開挖措措施得到到維持。。（關(guān)鍵詞：：共同與與相互）●當(dāng)預(yù)支支護(hù)力大大于使圍圍巖發(fā)生生過大變變形或破破壞的力力時(shí)，隧隧道圍巖巖就處于于穩(wěn)定平平衡狀態(tài)態(tài)，稱之之為隧道的預(yù)預(yù)支護(hù)原原理。根據(jù)圍巖巖穩(wěn)定的的一般原原理，地地應(yīng)力是是使圍巖巖發(fā)生變變形和破破壞的根根本動(dòng)力力，使圍圍巖失穩(wěn)穩(wěn)的“力源”，因此，，隧道預(yù)預(yù)支護(hù)原原理可進(jìn)進(jìn)一步表表述為：：預(yù)支護(hù)力力F要始終保保持大于于隧道施施工前保保持原始始巖體穩(wěn)穩(wěn)定平衡衡的原始始內(nèi)力P0，使圍巖處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)的條條件可以以表示為為：F>P0(2)●對(duì)于圍圍巖好的的隧道，，開挖后后圍巖發(fā)發(fā)生了變變形，極極限承載載能力下下降，經(jīng)經(jīng)過一段段時(shí)間后后圍巖內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)整完完畢，變變形收斂斂，圍巖巖極限承承載能力力雖然發(fā)發(fā)生了下下降但還還是大于于P0，預(yù)支護(hù)護(hù)力也大大于P0，即F>P0，圍巖處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)?！駥?duì)于圍圍巖差的的隧道，，開挖后后圍巖處處于加速速變形階階段，在在較短時(shí)時(shí)間內(nèi)圍圍巖極限限自承能能力就急急劇下降降并小于于P0，如果來來不及施施加支護(hù)護(hù)，預(yù)支支護(hù)力等等于極限限自承能能力，預(yù)預(yù)支護(hù)力力也小于于P0，即F<P0，短時(shí)間間內(nèi)圍巖巖垮塌。。這種情況況下，隧道開挖挖前就要要進(jìn)行超超前支護(hù)護(hù)以提高高圍巖的的極限自自承能力力，開挖后圍圍巖雖然然沒有垮垮塌但仍仍處于不不平衡穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，因此此初支要要及時(shí)跟跟上，提提高圍巖巖的預(yù)支支護(hù)力，，使F>P0，圍巖處處于穩(wěn)定定平衡狀狀態(tài)?！窀哂杏袕V泛意意義的是是處于這這兩種極極端情況況之間的的圍巖，，隧道開開挖后圍圍巖變形形過程可可以分為為兩個(gè)階階段，一個(gè)是形形變壓力力階段，，另一個(gè)個(gè)是松弛弛壓力階階段。在形變壓壓力階段段，圍巖巖極限自自承能力力下降但但還是大大于P0，圍巖發(fā)揮的的自承力隨變變形增大而增增大，圍巖的的自承能力得得到了發(fā)揮，，所以隧道開開挖完成初期期，要允許圍圍巖發(fā)生一定定的變形，應(yīng)應(yīng)及時(shí)采用柔柔性支護(hù)，若若采用高剛度度的支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)限制圍巖變變形，支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)將承受較較大的載荷。。如果支護(hù)剛剛度過小或支支護(hù)時(shí)機(jī)過晚晚，圍巖變形發(fā)展展到松弛壓力力階段時(shí)，圍巖進(jìn)入松弛弛狀態(tài)，其極極限自承能力力迅速下降并并小于P0，預(yù)支護(hù)力也也小于P0，即F<P0，圍巖垮塌。。2、初期支護(hù)合理理時(shí)機(jī)的選擇擇隧道開挖后允允許圍巖有一一定的變形，，再進(jìn)行支護(hù)護(hù)，促使圍巖巖從非穩(wěn)定平平衡狀態(tài)向穩(wěn)穩(wěn)定平衡狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變。這樣樣既可以發(fā)揮揮圍巖的自承承能力，減小小支護(hù)剛度，，進(jìn)而降低造造價(jià)?！翊_定“適時(shí)支護(hù)”是難點(diǎn)，通通常參考圍巖巖允許圍巖變變形量結(jié)合現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)測(cè)結(jié)果簡(jiǎn)化處處理：可根據(jù)圍巖級(jí)級(jí)別、斷面大大小、埋置深深度、施工方方法和支護(hù)情情況等，采用用工程類比法法預(yù)測(cè)，當(dāng)無無法預(yù)測(cè)時(shí)可可依據(jù)公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范（JTGD70－2004）規(guī)定選用（（見表1），并根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)調(diào)整。圍巖類別兩車道隧道三車道隧道圍巖類別兩車道隧道三車道隧道I－－IV50～8080～120II－10～50V80～120100～150III20～5050～80VI現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)確定預(yù)留變形量（（mm）表1.注：圍巖破碎碎取大值，圍圍巖完整取小小值。3、隧道施工核核心理念正確理念是，，在施工過程程中要最大限限度地保護(hù)圍圍巖的自承能能力——要盡可能地防防止巖體松動(dòng)動(dòng)，防止產(chǎn)生生不利的應(yīng)力力條件，盡最最大可能地保保持原始巖體體強(qiáng)度?！癫徽搰鷰r處處于何種情況況，預(yù)支護(hù)力力（F）都要足夠大大，才能使隧隧道“基本維持圍巖巖原始狀態(tài)”，從而達(dá)到隧隧道“充分發(fā)揮圍巖巖的自承能力力”的目的，這就就是隧道預(yù)支支護(hù)原理的核核心。也是確確保隧道施工工安全的核心心理念！4、理論應(yīng)用●自承能力好好的完整圍巖巖建議：隧道開挖應(yīng)允允許圍巖有一一定的變形，，這樣有利于于圍巖自承力力的發(fā)揮，從從而可以提供供較小的支護(hù)護(hù)力，達(dá)到節(jié)節(jié)約建設(shè)成本本的目的。方法：開挖采取全斷斷面光面爆破破，形成洞室室后視情況或或毛洞或只作作少量初噴砼砼，充分利用用圍巖的自承承能力來維持持洞室的穩(wěn)定定。●有一定自承承能力的圍巖巖初期圍巖的自自承能力大于于原始內(nèi)力P0，隧道開挖后后圍巖不會(huì)立立即松弛垮塌塌，巖壓還處于形形變壓力階段段，屬于非穩(wěn)定定平衡狀態(tài)。。隨著變形不不斷增大，圍圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)態(tài)在不斷的調(diào)調(diào)整，圍巖的的自承能力呈呈下降趨勢(shì)而而承載力不斷斷增加，圍巖巖的自承能力力得到發(fā)揮。。建議：關(guān)鍵是“適時(shí)支護(hù)”，過早支護(hù)護(hù)不能充分發(fā)發(fā)揮圍巖的自自承能力，同同時(shí)需要的支支護(hù)抗力也比比較大；支護(hù)護(hù)過遲，巖壓壓由形變壓力力轉(zhuǎn)換為松弛弛壓力，圍巖巖發(fā)生松弛，，很容易引起起隧道坍塌。。方法：根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)確定支護(hù)參參數(shù)，選擇支支護(hù)時(shí)機(jī)?！褡猿心芰Σ畈畹钠扑閲鷰r巖或軟弱圍巖巖這種圍巖的自自承能力相對(duì)對(duì)較小，在洞洞室開挖后會(huì)會(huì)迅速下降。。圍巖形變壓力力迅速轉(zhuǎn)化為為松弛壓力，，很快進(jìn)入松松弛狀態(tài)，即很快從非非穩(wěn)定平衡狀狀態(tài)向失穩(wěn)狀狀態(tài)轉(zhuǎn)化。建議：采取預(yù)支護(hù)或或超前支護(hù)，，從而提高圍圍巖的自承能能力。這樣雖雖然隧道開挖挖后圍巖仍處處于非穩(wěn)定平平衡狀態(tài)，但但其自承能力力有了較大提提高，不會(huì)瞬瞬時(shí)垮塌，為為進(jìn)行初期支支護(hù)贏得了時(shí)時(shí)間。方法：即使采取了預(yù)預(yù)支護(hù)措施，，隧道開挖后后圍巖仍然處處于非穩(wěn)定平平衡狀態(tài)，對(duì)對(duì)初支順序非非常敏感，因因此，應(yīng)采用剛性支支護(hù)，合理選選擇支護(hù)順序序，加強(qiáng)工序序管理。●破碎圍巖或或軟弱圍巖，，應(yīng)關(guān)注如下下理念：①設(shè)計(jì)遵循“初次支護(hù)要強(qiáng)強(qiáng)，承受部分分水壓和全部部土荷載，淺淺埋和海底隧隧道則承受全全部水荷載和和土荷載，二二次襯砌作為為安全儲(chǔ)備”。②當(dāng)隧道開挖挖未采取預(yù)支支護(hù)措施而發(fā)發(fā)生較大松弛弛或冒落時(shí)，，說明圍巖較較差，必須采用預(yù)支支護(hù)技術(shù)，才才能確保支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)承受的的圍巖壓力是是形變壓力而而不是松弛壓壓力。③任何工序都都需要時(shí)間，，應(yīng)同時(shí)考慮慮時(shí)空效應(yīng)，，選擇既滿足足支護(hù)剛度要要求、又滿足足安全需要的的輔助工法，，這些因素都都會(huì)影響圍巖巖的變形，影影響圍巖壓力力的發(fā)展與分分布。三、特殊環(huán)境境隧道開挖問問題特別說明：預(yù)支護(hù)原理是是針對(duì)一般性性隧道工程問問題為基礎(chǔ)提提出的，用于解釋新奧法設(shè)計(jì)理論以及工法選擇的統(tǒng)一性和適適用性問題。。對(duì)于特殊地質(zhì)環(huán)境的隧道工程問題題，預(yù)支護(hù)原原理的應(yīng)用需要適當(dāng)當(dāng)擴(kuò)展。1、超深埋隧道道——錦屏二級(jí)水電電站引水洞由4條長約16.6km的引水隧洞，，開挖洞徑12m，襯砌后洞徑徑11m，一般段埋深深為1500～2000m，最大埋深達(dá)達(dá)2525m。問題：即使不考慮構(gòu)構(gòu)造應(yīng)力影響響，對(duì)于埋深深達(dá)2525m的洞身，僅上上覆巖體自重重應(yīng)力就達(dá)68MPa。如果按彈性性力學(xué)理論計(jì)計(jì)算，考慮隧洞開挖引起起2倍應(yīng)力集中，洞壁圍巖的的最大應(yīng)力就就達(dá)到136MPa。圍巖以大理理巖為主，抗抗壓強(qiáng)度僅為為80～120MPa。這樣，圍巖巖應(yīng)力將超過過巖塊的抗壓壓強(qiáng)度，而巖巖體強(qiáng)度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖塊的的強(qiáng)度。同時(shí)時(shí)，引水隧洞洞圍巖中還存存在超過1000m的外水壓力。。（計(jì)算方法需要要討論）結(jié)論：深埋長長大隧洞開挖挖引起圍巖較較大范圍的塑塑性破壞是在在所難免的，，針對(duì)超高的地地應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境境，允許圍巖巖產(chǎn)生一定范范圍的塑性破破壞是必然的的選擇。設(shè)計(jì)與施工控控制的基本要要求是：因勢(shì)利導(dǎo)，控控制塑性變形形區(qū)域的擴(kuò)展展不出現(xiàn)有害害的后果，利利用圍巖塑性性變形降低圍圍巖應(yīng)力的集集中程度，并并使應(yīng)力集中中區(qū)向圍巖深深部轉(zhuǎn)移，有利于減小小支護(hù)結(jié)構(gòu)的的受力水平。。（關(guān)鍵詞：有限塑性破壞壞）2、Ⅵ級(jí)圍巖——軟塑狀粘性土土及飽和粉細(xì)細(xì)砂層、軟土土處理方法：當(dāng)隧道工程遇遇到這種巖層層時(shí)，由于巖巖體變形比較較大，支護(hù)應(yīng)應(yīng)采用先柔后剛的雙雙層初期支護(hù)護(hù)型式。如圖6所示，一層柔柔性支護(hù)使圍圍巖有一定的的變形，發(fā)揮揮圍巖的自承承力，使塑性性區(qū)得到一定定的發(fā)展，以以完成適度的的巖體應(yīng)力釋釋放和卸壓作作用，但必須須保持巖體不不至失穩(wěn)。另另一層剛性支支護(hù)，來控制制變形，以免免變形過大。。這兩層支護(hù)護(hù)共同提供支支護(hù)抗力，來來保持圍巖的的穩(wěn)定。工序要求：一次柔性支護(hù)護(hù)（3～10m）做好后，隔隔適當(dāng)距離（（5～20m）根據(jù)量測(cè)反反饋及時(shí)做好好剛性支護(hù)，，控制圍巖變變形，達(dá)到基基本維持圍巖巖原始狀態(tài)的的目的，如圖圖7。（關(guān)鍵詞：先柔后剛）圖6Ⅵ級(jí)圍巖襯砌情情況圖7Ⅵ級(jí)圍巖施工示示意圖四、預(yù)支護(hù)原原理的具體應(yīng)應(yīng)用1、Ⅰ～Ⅲ級(jí)硬質(zhì)完整圍圍巖問題：隧道開挖后圍圍巖的自承能能力大于原始始地應(yīng)力，圍圍巖本身能夠夠自穩(wěn)。這時(shí)時(shí)圍巖的穩(wěn)定定性只需要考考慮局部掉塊塊或巖爆，即即由于洞周臨臨空，暴露在臨空面面上的某些結(jié)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度較較低的塊體，，失去了原始始的靜力平衡衡狀態(tài)而成為為關(guān)鍵塊體。。措施：初期支護(hù)重點(diǎn)點(diǎn)考慮關(guān)鍵塊塊體的處理，，這時(shí)采用的的支護(hù)技術(shù)是是通過錨噴使使關(guān)鍵塊體成成為穩(wěn)定塊體體。2、Ⅰ～Ⅲ級(jí)硬巖及穩(wěn)定定性較好的Ⅳ級(jí)圍巖問題：在此種地質(zhì)條條件下開挖隧隧道，由于巖巖體被各種結(jié)結(jié)構(gòu)面切割成成各種類型的的空間鑲體，，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度成成為圍巖穩(wěn)定定性的關(guān)鍵因因素。隧道開挖后后，由于洞周周臨空，圍巖巖中的某些塊塊體在自重作作用下向洞內(nèi)內(nèi)滑移。措施：初期支護(hù)以錨噴支護(hù)為為主，起到穩(wěn)穩(wěn)定圍巖、控控制變形、防防止圍巖松弛弛和坍塌及產(chǎn)產(chǎn)生“松弛壓力”的作用。錨噴支護(hù)把把圍巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)組成一一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)結(jié)構(gòu)體系，通通過加強(qiáng)圍巖巖而實(shí)現(xiàn)充分分利用圍巖自自身承載能力力的目標(biāo)。3、Ⅱ、Ⅲ級(jí)硬巖及較好好的Ⅳ級(jí)圍巖問題：要使圍巖不發(fā)發(fā)生破壞，必必須限制其變變形的發(fā)展。。這就需要在在洞壁上施加加一定的支護(hù)護(hù)抗力，使圍圍巖從非穩(wěn)定定平衡狀態(tài)向向穩(wěn)定平衡狀狀態(tài)轉(zhuǎn)變。措施：采用柔性支護(hù)護(hù)，使F>P0，既允許圍巖巖有一定的變變形又給圍巖巖提供了一定定的支護(hù)抗力力。柔性支護(hù)護(hù)主要通過錨錨噴支護(hù)來實(shí)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)實(shí)際情況可采采用錨噴網(wǎng)、錨噴噴架、錨噴架架網(wǎng)等多種組合形形式。圖8圍巖位移支護(hù)護(hù)特性曲線新奧法：通過合理的支支護(hù)方法與適適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)時(shí)時(shí)機(jī)，使支護(hù)護(hù)特性曲線在在接近Pmin處與圍巖特性性曲線相交，，取得平衡，，以充分發(fā)揮揮圍巖的自承承能力。礦山法：施工采用傳統(tǒng)統(tǒng)支架法支護(hù)護(hù)，由于不能能提供連續(xù)的的支護(hù)抗力或或無法選擇適適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)時(shí)時(shí)機(jī)，導(dǎo)致不不能在接近Pmin處提供適宜的的支護(hù)抗力。。由（圖8）可以看出，，理想的錨噴噴支護(hù)設(shè)計(jì)就就是對(duì)應(yīng)于D點(diǎn)的支護(hù)抗力力Pmin，這時(shí)維持圍圍巖的穩(wěn)定抗抗力最小。通通常支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)有一定的的安全儲(chǔ)備，，支護(hù)特性曲曲線在C點(diǎn)處與圍巖特特征曲線相交交。圖9塊狀圍巖錨噴噴支護(hù)原理示示意圖（1）砂漿；（2）錨桿；（3）塊體潛在坍坍塌方向；1、2、3為潛在塊體坍坍落次序五、工法選擇擇的合理性問問題在隧道施工中中，每一種工工法都不是萬萬能的，都有有其各自的適適用條件，必必須根據(jù)圍巖巖類別及環(huán)境境條件選用不不同的工法。。即使是同一一級(jí)圍巖，由由于所處地質(zhì)質(zhì)環(huán)境不同，，巖體完整程程度也不會(huì)完完全相同，選選用工法也有有差別。無論論選用何種工工法，目標(biāo)只只有一個(gè)，就就是要用最經(jīng)經(jīng)濟(jì)的手段維維持隧道圍巖巖的穩(wěn)定，確確保施工安全全?！窆しǚㄟx擇擇的基基本原原則：：預(yù)支護(hù)護(hù)原理理的正正確運(yùn)運(yùn)用，，充分分發(fā)揮揮圍巖巖的自自承能能力和和基本本維持持圍巖巖的原原始狀狀態(tài)，，預(yù)防防和控控制特特殊地地質(zhì)隧隧道因因局部失失穩(wěn)引引發(fā)整整體失失穩(wěn)，，使隧隧道開開挖擾擾動(dòng)最最小。。1、核心心理念念與系系統(tǒng)概概念核心理理念：：不論哪哪種情情況，，預(yù)支支護(hù)力力都要要足夠夠大，，才能能“基本維維持圍圍巖原原始狀狀態(tài)”。使使圍巖巖與支支護(hù)系系統(tǒng)共共同作作用形形成三三維應(yīng)應(yīng)力平平衡狀狀態(tài)，，從而而達(dá)到到“充分發(fā)發(fā)揮圍圍巖自自承能能力”的目目的。?！裢暾麌鷰r巖：圍圍巖的的承載載能力力可以以保持持洞室室的穩(wěn)穩(wěn)定。。對(duì)于這這類圍圍巖，，要允允許圍圍巖發(fā)發(fā)生一一定的的變形形，可可不進(jìn)進(jìn)行支支護(hù)或或僅提提供弱弱支護(hù)護(hù)即可可?！褚话惆銍鷰r巖：采采取適時(shí)支護(hù)措措施。。因?yàn)殚_開挖后后圍巖巖不會(huì)會(huì)立即即松弛弛垮塌塌，巖巖壓還還處于于形變變壓力力階段段，允允許圍圍巖發(fā)發(fā)生一一定的的變形形是必必要的的。但但應(yīng)控控制變變形過過大，，防止止巖壓壓轉(zhuǎn)化化為松松弛壓壓力，