岩石性质及岩体的结构
围岩的岩石性质和岩体结构通过 围岩的强度来影响围岩的稳定性，是影 响围岩稳定性的基本因素。从岩性的角 度，可以将围岩分为塑性围岩和脆性围 岩，塑性围岩主要包括各类粘土质岩 石、粘土岩类、破碎松散岩石以及吸水 易膨胀的岩石等，通常具有风化速度 快，力学强度低以及遇水软化、崩解、 膨胀等不良性质，故对隧道围岩的稳 定最为不利；脆1性围岩主要各类坚硬 体，由于这类岩石本身的强度远高于结 构面岩石的强度，故这类围岩2的强度 主要取决于岩体的结构，岩性本身的 影响不是很显著。从围岩的完整性(围 岩完整性可以用岩石质量指标RQD、 节理组数J n、节理面粗糙程度J y、节 理变质系数Ja、裂隙水降低系数Jw、 应力降低系数SRF 八类因素进行定量 分析) 角度，可以将围岩分为五级即:完 整、较完整、破碎、较破碎、极破碎。 如果隧道围岩的整体性质良好、节理裂 隙不发育(如脆性围岩) 即围岩为完整或 较完整。那么，隧道开挖后，围岩产生
的含量是决定其性质的主要因素，对 不同类型的软弱夹层，这些因素是不 大相同的。由于软弱夹层的抗强度较 低，故不利于隧道围岩的稳定。
围岩岩体的变形和破坏的形式特 点，不仅与岩体内的初始应力状态和隧 道形状有关，而且还与围岩的岩性及岩 体结构有关，但主要的是和围岩的岩性 及结构有关(见表1) 。
岩体的天然应力状态
从岩体的结构角度，可将岩体结 构划分为整体块状结构(整体结构和块 状结构) 、层状结构(薄层状结构和厚层 状结构) 、碎裂结构(构镶嵌结构和层状 碎裂结构) 、散体结构(破碎结构和松散 结构) 。松散结构及破碎结构岩体的稳 定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状 块体最好。对于脆性的厚层状和块状岩 体，其强度主要受软弱结构面的分布特 点和较弱夹层的物质成分所控制，结构 面对围岩的影响，不仅取决于结构面 的本身特征，还与结构面的组合关系 及这种组合与临空面的交切关系密切 相关。一般情况下，当结构面的倾角 ≤30°时，就会出现不利于围岩稳定 的分离体，特别是当分离体的尺寸小 于隧道洞跨径时，就有可能向洞内产 生滑移，造成局部失稳;当倾角> 30° 时，将不会出现不利于围岩稳定性的 分离体。而软弱夹层对围岩稳定性的 影响主要取决于它的性状和分布。一 般认为软弱夹层的矿物成分、粗细颗 粒含量、含水量、易溶盐和有机质等
及其胶结情况也都影响围岩的稳定性。 破碎带组成物质如为坚硬岩块，并且挤 压紧密或已胶结，比软弱的断层泥组成 稀疏的糜棱岩或未胶结的压碎岩要稳定 些。因此，可以把构造强烈的程度作为 衡量围岩稳定性状况的一个基本因素， 其影响程度如表2 。
地质构造
褶曲和断裂破坏了岩层的完整性 降低了岩体的力学强度，一般来说，岩
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体经受的构造变动的次数愈多，愈强 烈，岩层的节理裂隙就愈发育，岩体的 稳定性也就愈差。例如围岩岩4石强度 不等的坚硬和软弱岩层相间的岩体在构 造变动中，坚硬和软弱岩层常会在接触 处发生触动，形成厚度不等的层间破碎 带，极大的破坏了岩体的完整性。由于 隧道通过坚硬和软弱相间层状岩体时， 易在接触面处发生变形或塌落，因此， 隧道应尽可能避免设在坚硬和软弱岩层 之间的岩层破碎带、褶皱或断层带;在 无法避免的情况下，隧道应尽量设在坚 硬岩层中，或尽量把坚硬岩层作为顶层 围岩。褶皱的形式、疏密程度、轴向与 隧道轴线的交角不同，围岩的稳定性不 同，这是由于褶皱的核部岩层受到强烈 的张力和压力的作用，故核部的岩层就 比翼部的岩层破碎的多，因此，隧道横 穿褶皱翼部比横穿核部有利。在断层附 近，因地层的相对位移会使破碎带的宽 度很大，若岩层发生倒转，不仅节理裂 隙十分发育，而且往往会出现大的逆 断层。如果隧道通过断层，断层宽度愈 大，走向与隧道轴向交角愈小，在隧道 内出露的愈长，对围岩稳定性影响愈 大。另外，断层破碎带物质的碎块性质
的二次应力一般不会使岩体发生破坏， 即使发生破坏，变形的量值也是较少 的。这种情况下围岩岩性对围岩的稳 定性的影响是很微弱的，即一般是稳定 的，可以不采取支护，能适应各种断面 形状及尺寸的隧道。如果隧道围岩的整 体性质差、强度低，节理裂隙发育或围 岩破碎(如塑性围岩)即围岩为破碎、较 破碎或极破碎，则围岩的二次应力会产 生较大的塑性变形或破坏区域，同时节 理裂隙间的岩层错动会使滑移变形增 大，势必给围岩的稳定带来重大的影 响，不利于隧道洞室稳定;软硬相间的 岩体，由于其中软岩层强度低，有的因 层间错动成为软弱围岩而对围岩的稳定 性不利。
B桥梁隧道 RIDGE&TUNNEL
分析影响隧道围岩稳定性因素
文/王冠勇
毫无疑问，隧道围岩的稳定性对 隧道的正常运营是至关重要 的。从许多隧道发生的交通事故中可 以知道，隧道围岩的稳定性不仅与岩 石的性质、岩体的结构与构造、地下 水、岩体的天然应力状态、地质构造 等自然因素有关，而且还与隧道的开 挖方式及支护的形式和时间等因素有 关。但其中起主导作用的还是岩石性 质及岩体的结构、岩体的天然应力状 态、地质构造、地下水等自然因素。 因此了解这些因素对围岩稳定性的影 响和机理，才能够客观实际的采取相 应的维护隧道围岩稳定的措施。
岩体的天然应力是岩体的自重应 力、构造应力、变异及残余应力在某一 个具体地区以特定方式作用的结果。已 经有大量的实践资料证明，大多数地区 的岩体的天然应力状态是以水平方向为 主的即水平应力通常大于垂直应力。一 般情况下，隧道轴向与水平主应力垂 直，以改善隧道周边的应力状态。但水 平应力很大时，则隧道方向最好与之平 行以保证边墙的稳定性。然而，岩体的 天然应力对隧道的影响主要取决于垂直 于隧道轴向水平应力的大小与天然应 力的比值(ζ) ，它们是围岩内应力重分 布状态的主要因素。例如，圆形隧道， 当ζ= 1 时，围岩中不会出现拉应力集 中，压应力分布也比较均匀，围岩稳定 性最好;当ζ≤1/ 3 时围岩出现拉应力， 压应力集中也较大，对围岩稳定不利。 最大天然主应力的数量级及隧道轴向的 关系，对隧道围岩的变形特征有明显的 影响，因为最大主应力方向围岩破坏的 概率及严重程度比其它方向大。因此， 估算这种应力的大小并设法消除或利用 非常重要的。