地下洞室工程問題.doc

第7章 地下洞室工程問題【教學(xué)基本要求】1、 了解地下洞室的類型及洞室位置選擇的原則。2、 認(rèn)識(shí)地下洞室變形和破壞的類型和機(jī)理。3、 了解地下洞室圍巖分類方法、圍巖壓力的概念和計(jì)算方法。4、 了解保護(hù)地下洞室圍巖穩(wěn)定的工程措施和主要施工方法?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、 地下洞室圍巖應(yīng)力、變形與破壞類型。2、 保護(hù)圍巖穩(wěn)定的工程措施及意義?！緝?nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】7.1 概述 地下洞室泛指于在地表以下巖土體中修建的各種形式和用途的建筑。地下洞室是巖土工程中的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通、采礦、水利水電、國(guó)防等部門，如作為地下工廠、交通隧道、礦山巷道、水電站地下廠房、地下商場(chǎng)、儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)、地下防空洞等等。地下洞室的共同特點(diǎn)是：都建設(shè)在地下巖土體內(nèi)，具有一定斷面形狀和尺寸，并有較大延伸長(zhǎng)度。地下洞室的斷面形狀一般有曲線型、折線型和兩者的組合型。地下洞室斷面形狀的選擇，應(yīng)考慮洞室的用途和服務(wù)年限、洞室的圍巖性質(zhì)、巖土體地應(yīng)力的分布特征；洞室的支護(hù)或襯砌方式和材料等因素綜合確定。一般地來(lái)講，曲線型洞室（圓形、橢圓形和馬蹄形等）的穩(wěn)定性較好，對(duì)周圍巖土體的穩(wěn)定有利。折線型洞室（矩形、方形和梯形等）的斷面利用率高、施工方便、開挖工藝簡(jiǎn)單。洞室的尺寸主要取決于洞室的用途，一般性隧道高(或?qū)?在3 m5 m，有些可達(dá)20 m以上，而地下廠房的斷面則要大得多，一般高度可達(dá)60 m70 m，寬度在20 m35 m之間。洞室可分為過水的和不過水的(如交通隧洞)兩大類。前者又有無(wú)壓與有壓之分，后者均屬無(wú)壓的。有壓洞室與無(wú)壓洞室不同，內(nèi)水壓力作用到襯砌和周圍巖體上，對(duì)其穩(wěn)定性將增加新的影響。 洞室周圍的巖土體通稱圍巖。狹義上，圍巖常指洞室周圍受到開挖影響，大體相當(dāng)?shù)叵露词覍挾然蚱骄睆?倍左右范圍內(nèi)的巖土體。由于初始地應(yīng)力的存在，洞室開挖勢(shì)必打破原來(lái)巖(土)體的自然平衡狀態(tài)，引起洞室周圍一定范圍內(nèi)的巖(土)體應(yīng)力重新分布，有的圍巖的強(qiáng)度能夠適應(yīng)變化后的應(yīng)力狀態(tài)，可不采取任何人力措施，便能保持洞室穩(wěn)定；但有時(shí)因圍巖強(qiáng)度低，或其中應(yīng)力狀態(tài)的變化大，以致圍巖不能適應(yīng)變化后的應(yīng)使巖土體產(chǎn)生變形、位移，甚至破壞，若不加固或加固而未保證質(zhì)量，都會(huì)引起破壞事故，對(duì)施工、運(yùn)營(yíng)造成危害。工程中將洞室開挖后周圍發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖(土)體稱為圍巖。因此，圍巖的變形和穩(wěn)定性是地下洞室能否在服務(wù)年限內(nèi)正常使用的關(guān)鍵。地下洞室突出的工程地質(zhì)問題是圍巖穩(wěn)定問題。尤其象地下飛機(jī)庫(kù)、大跨度引水隧洞和水電站地下廠房等大型洞室的因巖穩(wěn)定性，常常是工程地質(zhì)研究的重點(diǎn)；礦山采空區(qū)常出現(xiàn)獨(dú)特的工程地質(zhì)現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外建筑史上因洞室圍巖失穩(wěn)而造成的事故，為數(shù)不少。如澳大利亞悉尼輸水壓力隧洞，混凝土襯砌。使用期間在300 m長(zhǎng)的地段上，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)有壓水大量滲入圍巖而達(dá)地表。放空檢修發(fā)現(xiàn)在100m的內(nèi)水水頭作用下，襯砌被破壞，洞頂圍巖被掀起，出現(xiàn)裂縫，錯(cuò)開距離多達(dá)1.02.0cm。對(duì)圍巖壓力估計(jì)過高，可能導(dǎo)致工程偏于危險(xiǎn)，或?qū)鷰r強(qiáng)度估計(jì)不足，常使設(shè)計(jì)保守，提高工程造價(jià)，造成浪費(fèi)。因此，對(duì)洞室位置的選擇、對(duì)圍巖特性的認(rèn)識(shí)和對(duì)圍巖壓力與強(qiáng)度的評(píng)價(jià)都是地下洞室設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵問題。7.2地下洞室位置的選擇地下洞室位置的選擇主要考慮進(jìn)洞山體、洞口位置和洞軸線位置的選擇。7.2.1 進(jìn)洞山體的選擇進(jìn)洞山體的選擇主要考慮山體的高度、山形的完整性、巖土體的堅(jiān)硬與均勻性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特性等因素。山高以滿足地下工程防護(hù)要求為原則。山過高時(shí)圍巖巖壓力大，過低則達(dá)不到防護(hù)要求。對(duì)一般洞室，山的相對(duì)高度以100300米為宜。 山形完整，山體未被沖溝、山洼等負(fù)地形切割破壞，無(wú)滑坡、塌方等破壞地形。不宜選擇有沖溝、山洼等負(fù)地形（一般反映該地段巖體軟弱或破碎，并易于集水）。 巖土體的巖性要盡可能均一或相近，且比較堅(jiān)硬完整。當(dāng)為層狀巖體時(shí)，要求巖性單一，無(wú)軟弱夾層，成層和產(chǎn)狀穩(wěn)定，層厚為中至厚層；當(dāng)為塊狀巖體時(shí)，要求無(wú)巖脈等侵入體、捕虜體，或者少而規(guī)模?。划?dāng)為可溶性巖體時(shí)，要求巖溶不發(fā)育，無(wú)暗河和較大溶洞等。地質(zhì)構(gòu)造越簡(jiǎn)單越好。應(yīng)盡量避開含水構(gòu)造和斷層、斷層破碎帶、斷層密集帶和不同方向的幾組斷裂交匯帶，以及巖體受強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓和風(fēng)化破碎較深的地帶。益選擇優(yōu)先節(jié)理不發(fā)育且間距大、組數(shù)少，未形成不穩(wěn)定的組合結(jié)構(gòu)的巖體。另外，要考慮場(chǎng)地的地下水和地震特性等因素，避開地下水豐富的或地震基本烈度為九度以上的地區(qū)。7.2.2 洞口位置的選擇洞口位置應(yīng)該考慮山坡坡度、巖層傾角、洞口頂板的穩(wěn)定性和水流影響等幾方面因素。許多工程實(shí)踐證明：往往因洞口位置的地形地貌條件不利，而導(dǎo)致遲遲不能清理出穩(wěn)定的洞臉，而無(wú)法進(jìn)洞的局面。山坡宜下陡上緩，無(wú)滑坡、崩塌等存在。山坡下部坡度最好大子60，一般不宜小于40。洞口處巖石應(yīng)直接出露或坡積層較薄，巖石比較新鮮完整，盡量選在巖層傾向與坡向相反的山坡(反向坡)，或巖層傾角小于20、或大于75的順向坡。選擇完整、厚度大的巖層作頂板。洞口位置的高度根據(jù)地形、地質(zhì)和工藝要求而定，應(yīng)利于洞內(nèi)外交通和洞內(nèi)排水，并應(yīng)高于百年一遇的洪水位0.51.0 m以上。洞口位置不應(yīng)選在沖溝或溪流的源頭、旁河山嘴和谷地口部等受水流沖蝕地段。在地貌上應(yīng)避開滑坡、崩塌、沖溝、泥石流等不良自然地質(zhì)現(xiàn)象，以及山麓堆積、坡積、崩積及洪積物等第四系松散沉積物。7.2.3 洞軸線位置的選擇7.2.3.1 地形洞軸線位置選線時(shí)應(yīng)注意利用地形、方便施工。在山區(qū)開鑿隧洞一般只有進(jìn)口和出口兩個(gè)工作面，如洞線長(zhǎng)則將延長(zhǎng)工期，影響效益。為此在選線時(shí)，一般沿山體脊部并垂直地形等高線布置，當(dāng)平行山坡時(shí)，不應(yīng)距山坡太近，接近洞口一段仍應(yīng)垂直山坡；更應(yīng)充分利用溝谷地形，多開施工導(dǎo)洞，或分段開挖以增加工作面。洞室軸線穿越山脊，除進(jìn)出口兩頭有工作面外，還可沿溝谷打水平施工導(dǎo)洞增加工作面；軸線穿越溝谷上部，可利用豎并作施工導(dǎo)洞；穿越溝谷下部，隧洞出現(xiàn)明段，就可分段施工。 洞室軸線一般應(yīng)盡量采取直線，避免或減少曲線和彎道。如采用曲線布置，一般洞線轉(zhuǎn)彎角應(yīng)大于60，曲率半徑不宜小于5倍洞徑。7.2.3.2 地層與巖性條件 地層與巖性條件的好壞直接影響洞室的穩(wěn)定性。在洞線選擇時(shí)，應(yīng)分析沿線地層的分布和各種巖石的工程性質(zhì)。對(duì)于堅(jiān)硬巖石，如火成巖中的花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、灰?guī)r、安山巖、玄武巖、流紋巖；變質(zhì)巖中的片麻巖、石英巖、硅質(zhì)大理巖等，這些巖石一般都是比較好的。但對(duì)某些軟弱的火成巖及變質(zhì)巖，如凝灰?guī)r、片巖、千枚巖、泥質(zhì)板巖等，洞室施工容易造成塌方、變形。沉積巖總的來(lái)說不如火成巖和變質(zhì)巖，但其中堅(jiān)硬的石灰?guī)r、膠結(jié)良好的砂巖、礫巖等，一般也是比較好的。值得注意的是軟弱沉積巖，如泥質(zhì)、炭質(zhì)頁(yè)巖，泥灰?guī)r，粘土巖，斑脫巖，石膏，鹽巖，煤層以及膠結(jié)不良的砂礫巖等，這些巖石強(qiáng)度低，易風(fēng)化或膨脹變形，對(duì)洞室穩(wěn)定性極為不利。應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)施工，則可加快速度，提高功效。7.2.3.4 地質(zhì)構(gòu)造條件 隧洞選線最好的地質(zhì)構(gòu)造條件是出露面積較大的塊狀巖體，如深成火成巖的巖基或巖株；古老的基底片麻巖以及厚層沉積巖等。在這些巖體中亦應(yīng)注意斷裂帶及風(fēng)化帶的發(fā)育程度。 在褶皺構(gòu)造地區(qū)的洞室選線，應(yīng)注意分析洞軸線與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，洞軸向與地質(zhì)構(gòu)造線交角應(yīng)大于30，故洞軸線與巖層走向垂直優(yōu)于與巖層走向平行；而且傾角陡立最好，這是因?yàn)槎噶⒍怪庇诙淳€的巖層，在隧洞開挖時(shí)可形成自然拱圈，對(duì)圍巖穩(wěn)定有利。如果不是陡立的而是傾斜的，則傾角越小越不好，因?yàn)檫@時(shí)拱圈所能承受的圍巖壓力已逐漸減小。此外，垂直洞軸線的傾斜巖層，當(dāng)巖層傾斜面向著開挖面傾斜時(shí)，比巖層背向開挖面較好，因后一種情況容易形成洞頂楔形巖體塌方，造成事故。當(dāng)隧洞垂直穿過招皺軸部時(shí)，不論是向斜或背斜，由于軸部受拉應(yīng)力影響，巖石多破裂成梯形棱柱體，亦易造成洞頂墜石塌方。當(dāng)?shù)叵滤桓哂谒矶锤叱虝r(shí)，向斜構(gòu)造還易造成洞內(nèi)涌水危害。如選擇隧洞軸向平行于稻皺地層的走向時(shí)，則地質(zhì)構(gòu)造條件更差。對(duì)于那些復(fù)雜形態(tài)的褶皺，如倒轉(zhuǎn)褶皺、平臥裙皺、傾伏裙皺等地區(qū)，則應(yīng)根據(jù)上述原則進(jìn)行具體分析。一般這些地區(qū)反映過去地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，巖體也相應(yīng)比較破碎，故隧洞選線時(shí)應(yīng)特別注意。 對(duì)于斷裂構(gòu)造來(lái)說，隧洞所遇斷裂破碎帶寬度愈大，其走向與洞軸交角愈小，在洞內(nèi)出露面積也愈大，對(duì)圍巖的穩(wěn)定影響就愈大，特別是順洞線走向的斷層更應(yīng)盡量避開。7.2.3.4 水文地質(zhì)條件 隧洞施工中地下水涌水帶來(lái)的危害，已屢見不鮮。因此，對(duì)隧洞沿線的水文地質(zhì)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)性調(diào)查是十分重要的。要在上述地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造的調(diào)查基礎(chǔ)上，同時(shí)調(diào)查分析地下水的埋藏條件、類型及泉水出露情況。對(duì)易透水的巖層和構(gòu)造，特別是喀斯特地區(qū)，應(yīng)密切注意其分布規(guī)律和發(fā)育程度，并結(jié)合隧洞設(shè)計(jì)高程，分析評(píng)價(jià)地下水涌水的可能性和涌水量。此外，還應(yīng)注意地下水水質(zhì)資料的分析，對(duì)pH7的酸性地下水，應(yīng)分析水中侵蝕性CO2和硫酸鹽侵蝕性對(duì)混凝土襯砌的影響。7.3 地下洞室圍巖的變形與破壞7.3.1 洞室圍巖的變形7.3.1.1 彈性與塑性變形導(dǎo)致圍巖變形的根本原因是地應(yīng)力的存在。洞室開挖前，巖(土)體處于自然平衡狀態(tài)，內(nèi)部?jī)?chǔ)存著大量的彈性能，洞室開挖后，這種自然平衡狀態(tài)被打破，彈性能釋放。 洞室開挖前，巖土體一般處于天然應(yīng)力平衡狀態(tài)，稱一次應(yīng)力狀態(tài)或初始應(yīng)力狀態(tài)(包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力)，是一個(gè)三向應(yīng)力不等的空間應(yīng)力場(chǎng)。由于影響天然應(yīng)力的因素十分復(fù)雜，豎向應(yīng)力與水平應(yīng)力間的比例系數(shù)即使在同一地質(zhì)環(huán)境里也有較大變化。實(shí)測(cè)結(jié)果，有些地區(qū)鉛直應(yīng)力大于水平應(yīng)力；有的則水平應(yīng)力大于鉛直應(yīng)力；也有的兩者相近，特別是在地殼的相當(dāng)深處，天然應(yīng)力比值系數(shù)接近于1。洞室開挖后，便破壞了這種天然應(yīng)力的平衡狀態(tài)。洞室周邊圍巖失去原有支撐，就要向洞室空間松脹，結(jié)果又改變了圍巖的相對(duì)平衡關(guān)系，形成新的應(yīng)力狀態(tài)。作用于洞室圍巖上的外荷，一般不是建筑物的重量，而是巖土體所具有的天然應(yīng)力。這種由于洞室的開挖，圍巖中應(yīng)力、應(yīng)變調(diào)整而引起原有天然應(yīng)力大小、方向和性質(zhì)改變的過程和現(xiàn)象，稱為圍巖應(yīng)力重分布。它直接影響圍巖的穩(wěn)定性。洞室內(nèi)若有高壓水流作用，對(duì)圍巖便產(chǎn)生一種附加應(yīng)力。它疊加到開挖、襯砌后圍巖中的應(yīng)力上，也是影響圍巖穩(wěn)定性的一種因素。重新分布的圍巖應(yīng)力在未達(dá)到或超過其強(qiáng)度以前，圍巖以彈性變形為主。由于圍巖應(yīng)力重新分布，各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生新的彈性變形。這種彈性變形是不均勻的，從而導(dǎo)致洞室周邊位移的不均勻性。一般認(rèn)為，彈性變形速度快、量值小，是隨著開挖過程幾乎同時(shí)完成的。當(dāng)應(yīng)力超過圍巖強(qiáng)度時(shí)，圍巖出現(xiàn)塑性區(qū)域，甚至發(fā)生破壞，此時(shí)圍巖變形將以塑性變形為主。塑性變形延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、變形量大，是圍巖變形的主要組成部分。7.3.1.2 結(jié)構(gòu)面變形 如果圍巖節(jié)理、裂隙十分明顯或者圍巖破壞嚴(yán)重時(shí)，節(jié)理、裂晾間的相互錯(cuò)位、滑動(dòng)及裂隙張開或壓縮變形將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位，而巖塊本身的變形成分退居次要地位。按照巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，由于巖體中大小結(jié)構(gòu)面的存在，圍巖的變形都會(huì)或多或少地存在結(jié)構(gòu)面的變形。7.3.1.3 圍巖流變變形由于巖石的流變效應(yīng)十分明顯，圍巖長(zhǎng)期處于一種動(dòng)態(tài)變化的高應(yīng)力作用之中，流變也是圍巖變形不可忽略的組成部分。 固體介質(zhì)在長(zhǎng)期靜載荷作用下，應(yīng)力、應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而變化的性質(zhì)，稱為流變性。蠕變和松弛則是流變性的兩種宏觀表現(xiàn)。蠕變是在一定溫度和應(yīng)力作用下的固體介質(zhì)隨時(shí)間而產(chǎn)生的緩慢、連續(xù)的變形；松弛是在一定溫度和變形條件下的固體介質(zhì)隨時(shí)間而產(chǎn)生緩慢、連續(xù)的應(yīng)力減小。工程實(shí)踐證明，巖石具有流變性，某些巖石或受高溫高壓的巖石，蠕變現(xiàn)象更是多見。巖體同樣也會(huì)發(fā)生蠕變?；◢弾r一類巖石在低溫、低應(yīng)力下，蠕變量微小，可忽略不計(jì)；而粘土巖、泥質(zhì)頁(yè)巖和具有充填粘土和泥化結(jié)構(gòu)面的巖體，蠕變量通常很大，必須重視，以便對(duì)巖體變形和穩(wěn)定性作出正確論證。試驗(yàn)表明，巖體蠕變可以劃為三個(gè)階段。第一階段稱為減速(初始)蠕變階段。第二階段為圍巖應(yīng)力調(diào)整期的變形階段，稱為等速蠕變階段，其變形緩慢平穩(wěn)，變形速度保持常量。第三階段稱為加速蠕變階段，它出現(xiàn)在應(yīng)力值等于或超過巖體的蠕變極限應(yīng)力條件下，其變形速度逐漸加快，最終導(dǎo)致巖體破壞。巖體的三個(gè)蠕變階段，并不是在任何應(yīng)力值下都可全部出現(xiàn)。應(yīng)力值較小，巖體僅出現(xiàn)第一階段或第一與第二階段；應(yīng)力值等于或超過巖體蠕變極限應(yīng)力，巖體才可能蠕變至破壞。通常把蠕變破壞的最低應(yīng)力值，稱為長(zhǎng)期強(qiáng)度。研究軟弱巖體和巖體沿某些結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性問題，應(yīng)特別注意其長(zhǎng)期強(qiáng)度和蠕變特性。根據(jù)原位剪切流變?cè)囼?yàn)資料，軟弱巖體和泥化夾層的長(zhǎng)期抗剪強(qiáng)度與短期抗剪強(qiáng)度的比值約為0.8左右，大體相當(dāng)于快剪試驗(yàn)的屈服極限與強(qiáng)度極限的比值。根據(jù)變形與時(shí)間和變形與荷載的關(guān)系曲線，可以區(qū)分巖體的穩(wěn)定變形和非穩(wěn)定變形，把將會(huì)導(dǎo)致巖體全面破壞的變形與那種雖然延續(xù)但不會(huì)引起巖體全面破壞的變形區(qū)別開來(lái)。恒定荷載作用下，若變形與時(shí)間的變化率減小，或者為一很小的常數(shù)，則變形穩(wěn)定。若變形與時(shí)間的變化率增大，則變形不穩(wěn)定，并將導(dǎo)致巖體發(fā)生全面破壞。 荷載不斷增加的條件下，若變形與載荷的比率減小，或者為某一個(gè)常數(shù)，則變形穩(wěn)定。若變形與荷載的變化率增加，則變形不穩(wěn)定，并將導(dǎo)致巖體發(fā)生全面破壞。7.3.1.4 變形分布規(guī)律從圍巖變形與深度的關(guān)系上看，變形的分布以洞室的表面最大，隨著深度的加大，變形將趨于零。7.3.2 圍巖的破壞7.3.2.1 圍巖破壞的形式洞室圍巖的變形與破壞程度，一方面取決于地下天然應(yīng)力、重分布應(yīng)力及附加應(yīng)力，另一方面與巖土體的結(jié)構(gòu)及其工程地質(zhì)性質(zhì)密切有關(guān)。洞室開挖后，圍巖應(yīng)力大小超過了巖土體強(qiáng)度時(shí)，便失穩(wěn)破壞；有的突然而顯著，有的變形與破壞不易截然劃分。洞室圍巖的變形與破壞，二者是發(fā)展的連續(xù)過程。彈脆性巖石構(gòu)成的圍巖，變形尺寸小，發(fā)展速度快，不易由肉眼覺察；而一旦失穩(wěn)，突然破壞，其強(qiáng)度、規(guī)模和影響都極顯著。彈塑性巖石和塑性土構(gòu)成的圍巖，變形尺寸大，甚至堵塞整個(gè)洞室空間，但其發(fā)展速度極緩慢；而破壞形式有時(shí)很難與變形區(qū)別。一般情況下，洞室圍巖的變形與破壞，按其發(fā)生的部位，可概括地劃分為頂圍(板)懸垂與塌頂、側(cè)圍(壁)突出與滑塌和底圍(板)鼓脹與隆破。1 頂圍懸垂與塌頂洞室開挖時(shí)，頂壁圍巖除瞬時(shí)完成的彈性變形外，還可由塑性變形及其他原因而繼續(xù)變形，使洞頂壁輪廓發(fā)生明顯改變，但仍可保持其穩(wěn)定狀態(tài)。這大都在開挖初始階段中出現(xiàn)，而且在水平巖層中最典型。進(jìn)一步發(fā)展，圍巖中原有結(jié)構(gòu)面或由重分布應(yīng)力作用下新生的局部破裂面，會(huì)發(fā)展擴(kuò)大。頂圍原有的和新生的結(jié)構(gòu)面相互匯合交截，便可能構(gòu)成數(shù)量不一、形狀不同、大小不等的分離體。它在重力作用下與圍巖母體脫離，突然塌落而終至形成塌落拱。它與圍巖的結(jié)構(gòu)面和風(fēng)化程度等因素密切有關(guān)，且在洞室的個(gè)別地段上最為典型。多數(shù)塌落拱都大于洞室設(shè)計(jì)尺寸，有時(shí)還會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的流砂和溜塌。2 側(cè)圍突出與滑塌洞室開挖時(shí)，側(cè)壁圍巖繼續(xù)變形使洞室輪廓會(huì)發(fā)生明顯突出而不產(chǎn)生破壞，這在鉛直層狀巖體中最為典型。進(jìn)一步發(fā)展，由于側(cè)圍原有的和新生的結(jié)構(gòu)面相互匯合、交截、切割，構(gòu)成一定大小、數(shù)量、形狀的分離體。當(dāng)有具備滑動(dòng)條件的結(jié)構(gòu)面，便向洞室滑塌。側(cè)圍滑塌，改變了洞室的尺寸和頂圍的穩(wěn)定條件，在適當(dāng)情況下又會(huì)影響到頂圍，造成頂圍塌落，或擴(kuò)大頂圍塌落范圍和規(guī)模。側(cè)圍發(fā)生滑動(dòng)位移是滑塌破壞過程的開始，防止滑塌往往需要規(guī)模巨大的加固措施。 3 底圍鼓脹與隆破洞室開挖時(shí)，常見有底壁圍巖向上鼓脹。它在塑性、彈塑性、裂隙發(fā)育、具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)面和開挖深度較大的圍巖中，表現(xiàn)得最充分，最明顯，但仍不失其完整性；但一般情況下，這種現(xiàn)象極不明顯，難以觀察。洞室開挖后，底圍總是或大或小，或隱或顯地發(fā)生鼓脹現(xiàn)象。進(jìn)一步發(fā)展，在適當(dāng)條件下，底圍便可能被破壞，失去完整性，沖向洞室空間，甚至堵塞全部洞室，形成隆破。4 圍巖縮徑及巖爆 (1) 圍巖縮徑洞室開挖中或開挖以后，圍巖變形可同時(shí)出現(xiàn)在頂圍、側(cè)圍、底圍之中；因所處地質(zhì)條件或施工措施不同，它可在某一或某些方向上表現(xiàn)得充分而明顯。實(shí)踐證明，在塑性土層或彈塑性巖體之中，?？梢姷巾攪?、側(cè)圍、底圍三者以相似的大小和速度，向洞室空間方面變形，而不失其完整性；實(shí)際上，已很難區(qū)分它的變形與破壞的界限，但它可導(dǎo)致支撐和襯砌的破壞。這便是在粘性土或粘土巖、泥灰?guī)r、凝灰?guī)r中常見的圍巖縮徑，又謂“全面鼓脹”。 (2) 巖爆 洞室開挖過程中，周壁巖石有時(shí)會(huì)驟然以爆炸形式，呈透鏡體碎片或巖塊突然彈出或拋出，并發(fā)生類似射擊的僻啪聲響，這就是所謂“巖爆”。堅(jiān)硬而無(wú)明顯裂隙或者裂隙極稀微而不聯(lián)貫的彈脆性巖體，開挖洞室，圍巖的變形大小極不明顯，并在短促的時(shí)間內(nèi)完成這種變形；由于應(yīng)力解除，其體積突然增加；而在洞室周壁上留下的凹痕或凹穴，體積突然縮小。巖爆對(duì)地下工程常造成危害，可破壞支護(hù)，堵塞坑道，或造成重大傷亡事故。 巖爆多發(fā)生在深度大于200、250米的洞室中；有時(shí)深度不大，甚至在采石場(chǎng)或露天開挖中也可發(fā)生巖爆。巖爆本質(zhì)上是在一定地質(zhì)條件下，圍巖彈性應(yīng)變能的高度而迅速集中、而又突然劇烈釋放有關(guān)的過程。圍巖彈性應(yīng)變能的高度而迅速集中的原因很多，歸納起來(lái)主要有兩個(gè)方面：一是機(jī)械開挖、施工爆破和重分布應(yīng)力(有時(shí)有構(gòu)造應(yīng)力)的疊加影響，使圍巖應(yīng)力迅速而高度集中；二是開挖斷面的推進(jìn)和漸進(jìn)破壞，引起圍巖應(yīng)力迅速而高度地向某些部位集中。由于這種迅速而高度集中的應(yīng)力作用；圍巖便以爆炸形式，驟然而劇烈地破壞，形成巖爆。7.3.2.2 巖體破壞機(jī)理與漸進(jìn)破壞 工程巖體的破壞，主要受巖體本身的特性、天然應(yīng)力狀態(tài)、工程加荷與卸荷、地下水作用和時(shí)間因素的綜合影響；構(gòu)造應(yīng)力引起自然巖體的破壞，還有圍限壓力及溫度效應(yīng)。就巖體破壞方式而言，基本上可劃分為剪切破壞和拉斷破壞兩類。地殼破裂構(gòu)造中經(jīng)?？吹降恼龜嗔?、逆斷裂以及平移斷裂，基本上那屬于剪切破壞，它們之間的區(qū)別僅在于破壞時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)不同；而純張破裂構(gòu)造以及主干斷裂在滑錯(cuò)運(yùn)動(dòng)中所派生的張性羽狀破裂，則屬于拉斷破壞。工程巖體中沿已有結(jié)構(gòu)面滑移，屬剪切破壞；剪切破壞是一種占優(yōu)勢(shì)的破壞方式。 巖體剪切破壞可劃分為重剪破壞、剪斷破壞和復(fù)合剪切破壞三種形式。重剪破壞是沿著巖體原已經(jīng)剪斷的面(包括結(jié)構(gòu)面)再次發(fā)生剪切破壞。斷裂構(gòu)造中，表現(xiàn)為某些古老斷裂在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中再次或多次發(fā)生的滑動(dòng)。工程巖體破壞中，就是通?？吹降膸r體沿著結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)，重剪破壞為工程巖體破壞最普遍的形式。剪斷破壞是橫切先前存在的、已經(jīng)分離的結(jié)構(gòu)面的剪切破壞。雖然它是斷裂運(yùn)動(dòng)的普遍產(chǎn)物，但在工程巖體的破壞中卻比較少見，而且主要發(fā)生在劇風(fēng)化巖體和非常軟弱的巖體中。復(fù)合剪切破壞是部分沿著結(jié)構(gòu)面、部分橫切結(jié)構(gòu)面發(fā)生的剪切破壞。它主要發(fā)生在軟弱巖體和裂隙巖體中。 巖體破壞是一個(gè)漸進(jìn)發(fā)展的復(fù)雜過程。這個(gè)過程大體可劃分為初裂前階段、漸進(jìn)破壞階段和加速破壞階段。初裂前階段的主要特點(diǎn)是，隨著加荷或卸荷，巖體僅發(fā)生包括可逆變形和不可過變形在內(nèi)的狹義變形，變形量常在毫米以內(nèi)。漸進(jìn)破壞階段，是陽(yáng)者應(yīng)力的增加，巖體中某些點(diǎn)先開始破壞，直至出現(xiàn)顯著的微型變位，包括不同部位上出觀不同溫度的位移和開裂，但變位發(fā)展較緩慢。該階段持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短及變位達(dá)到的程度，均因具體條件不同而變化。加速破壞階段主要特點(diǎn)是宏觀變形加速發(fā)展，并導(dǎo)致巖體發(fā)生全面破壞。其持續(xù)時(shí)間較漸進(jìn)破壞階段為短。7.4 地下洞室圍巖分類7.4.1巖體質(zhì)量指標(biāo)(RMQ)分類 巖體質(zhì)量指標(biāo)(RMQ)分類法簡(jiǎn)稱M法，這種方法目前雖不太成熟，但它在分類的原則和依據(jù)上都很合理。 該分類法是在大量地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，分析影響巖體質(zhì)量的各種因素，并通過各種勘測(cè)試驗(yàn)手段，取得并綜合這些因素的定量指標(biāo)，提出巖體質(zhì)量(RMQ)的概念。根據(jù)RMQ值大小，可以衡量巖體質(zhì)量的優(yōu)劣。 影響巖體質(zhì)量?jī)?yōu)劣的地質(zhì)因素主要有四個(gè)方面：(1)巖體的完整性(以完整系數(shù)Kv表示)；(2)巖石質(zhì)量(以巖石質(zhì)量系數(shù)S表示)；巖石風(fēng)化程度(以巖石風(fēng)化程度系數(shù)Ky表示)；巖石軟化性(以軟化系數(shù)Kd表示)。 巖體質(zhì)量(RMQ)即為這四個(gè)系數(shù)之乘積(M)： M=KvSKyKd (7-1) 式中，四個(gè)系數(shù)分別按下述方法確定：巖體完整性系數(shù)(Kv)，為現(xiàn)場(chǎng)巖體彈性縱波速度vp(米秒)和室內(nèi)風(fēng)干(烘干)巖樣或現(xiàn)場(chǎng)巖塊的彈性縱波速度vp (米秒)比值的平方。即 (7-2) 巖石質(zhì)量系數(shù)(S)，為所測(cè)定巖石的室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rw(kPa)和室內(nèi)飽和彈性模量Ew(kPa)之乘積，與規(guī)定的軟弱巖石相應(yīng)值之乘積的比值： (7-3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大約相當(dāng)Rw30000kPa,Ew6.6106kPa, 故軟弱巖石RwEw201010 kPa2。 巖石風(fēng)化程度系數(shù)(Ky)，為所測(cè)定巖體的室內(nèi)烘干單軸抗壓強(qiáng)度Rd(kPa)與該巖體中相對(duì)新鮮的同類巖樣室內(nèi)烘干單軸抗壓強(qiáng)度Rf之比值： (7-4) 巖石的軟化性系數(shù)(Kd)為 （7-5）式中 Rw巖石飽水狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度； Rd巖石干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度。上式除Rf為新鮮巖石指標(biāo)外，其余各指標(biāo)實(shí)為各種不同風(fēng)化程度巖石的指標(biāo)；除vp外，均可在室內(nèi)測(cè)定。根據(jù)巖體質(zhì)量M值，巖體可劃為：好的巖體(M12)、較好的巖體(M212)、中等的巖體(M0.122)、較壞的巖體(M0.0040.12)、壞的巖體(M0.004根據(jù)以上原則，提出巖體定性分類和定量分類(略)。該法具有許多優(yōu)點(diǎn)，易被接受，但由于試驗(yàn)及觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料不充分，有待完善。7.4.2 巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)分類 美國(guó)伊利諾斯大學(xué)曾利用直徑為5.4cm的鉆孔巖樣，來(lái)評(píng)定巖石的優(yōu)劣。具體作法是以鉆孔獲取的大于10cm的巖芯斷塊長(zhǎng)度Lp與巖芯進(jìn)尺總長(zhǎng)度Lt之比，作為巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD，即 （7-6）根據(jù)RQD值，可將巖石質(zhì)量劃分為五類。目前該方法已積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，被較多的工程單位采用。7.4.3 巖體地質(zhì)力學(xué)分類這種分類法的出發(fā)點(diǎn)是把巖體作為一種由多種多樣結(jié)構(gòu)面切割的多裂隙固體介質(zhì)。巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、性質(zhì)及其組合關(guān)系在很大程度上決定了巖體力學(xué)作用過程，形成不同的力學(xué)介質(zhì)類型；巖體的工程特性在很大程度上受巖體結(jié)構(gòu)所控制。根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程地質(zhì)分類是抓住了問題的本質(zhì)的。因此這種分類法在國(guó)內(nèi)外頗受到重視，我國(guó)有些單位的巖體工程地質(zhì)分類即把它作為基本依據(jù)。這種分類需進(jìn)一步解決定量評(píng)價(jià)問題。7.4.4 Baiton巖體分類 挪威學(xué)者N. Baiton等早在1974年為隧道支護(hù)設(shè)計(jì)提出了有名的巖體工程分類。該分類用巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD，節(jié)理組數(shù)Jn，節(jié)理面粗糙度Jr，節(jié)理面蝕變程度Ja，裂隙水折減系數(shù)Jw，地應(yīng)力的影響SRF等六個(gè)因素，以下述表達(dá)式來(lái)算出圍巖巖體質(zhì)量Q： (7-7) 只需分別確定以上六因素的具體數(shù)值，就可算出圍巖的巖體質(zhì)量指標(biāo)Q。六因素?cái)?shù)值的確定均有表可查。Q值通常范圍為0.011000，它相當(dāng)于從非常糜棱化的巖體一直到完整堅(jiān)硬的巖體。Baiton根據(jù)Q值的大小，還給出了相應(yīng)的施工方法和襯砌類型。 這種分類方法，考慮的地質(zhì)因素較全面，同時(shí)從定性分析進(jìn)入定量的評(píng)價(jià)，在巖體分類上邁進(jìn)了一大步，引起了各國(guó)工程單位和巖體力學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)家的普遍注意。它代表了一種分類的方向。7.5 地下洞室圍巖壓力7.5.1 圍巖壓力的概念洞室圍巖由于應(yīng)力重分布而形成塑性變形區(qū)，在一定條件下，圍巖穩(wěn)定性便可能遭到破壞。為保證洞室的穩(wěn)定，常須進(jìn)行支護(hù)和襯砌。這樣，洞室支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)上便必然受到圍巖變形與破壞的巖土體的壓力。這種由于圍巖的變形與破壞而作用于支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力，稱為“圍巖壓力”。 圍巖壓力是設(shè)計(jì)支護(hù)或襯砌的依據(jù)之一，它關(guān)系到洞室正常運(yùn)用，安全施工、節(jié)約資金和多快好省地進(jìn)行建設(shè)的問題。圍巖穩(wěn)定程度的判別與圍巖壓力的確定，緊密相關(guān)。圍巖壓力按其形成方式，有變形圍巖壓力、松動(dòng)圍巖壓力，膨脹圍巖壓力和沖擊圍巖壓力等。按其計(jì)算方法的理論根據(jù)，有的把圍巖視為松散介質(zhì)，確立了平衡拱理論的計(jì)算方法；有的把圍巖視為彈塑性體，確立相應(yīng)的計(jì)算方法；有的把圍巖視為具有一定結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)體，確立計(jì)算方法。圍巖壓力不僅與圍巖地質(zhì)因素和洞室斷面形狀有關(guān)，還與地區(qū)天然應(yīng)力狀態(tài)、襯砌或支護(hù)的性能以及施工方法和速度有關(guān)。所以，確定圍巖壓力的大小和方向，是一個(gè)極為復(fù)雜的問題。到目前為止，圍巖壓力的計(jì)算問題還沒有得到圓滿解決。圍巖壓力的大小，不僅與巖體的初始地應(yīng)力狀態(tài)、巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時(shí)還與工程性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及支護(hù)時(shí)間等因素有關(guān)。顯然，當(dāng)圍巖的二次應(yīng)力不超過圍巖的彈性極限時(shí)，圍巖壓力將全部由圍巖自身來(lái)承擔(dān)，洞室也就可以不加支護(hù)而在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定。當(dāng)二次應(yīng)力超過圍巖的強(qiáng)度極限時(shí)，就必須采取支護(hù)措施，以保證洞室穩(wěn)定，此時(shí)，圍巖壓力是由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)的，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力僅是圍巖壓力的一部分。因此，把作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的這部分圍巖壓力稱為狹義的圍巖壓力。由此可見圍巖應(yīng)力重新分布對(duì)確定圍巖壓力有其重要意義。7.5.2 圍巖應(yīng)力重新分布假設(shè)洞室所處的圍巖為連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的；洞室的埋深與洞室的尺寸相比足夠大；忽略圍巖自重的影響。洞室開挖后，如果重新分布的圍巖應(yīng)力狀態(tài)尚未超過巖體的彈性應(yīng)力狀態(tài)，則圍巖是穩(wěn)定的，否則圍巖將出現(xiàn)塑性區(qū)，甚至破壞。因此，在洞室的設(shè)計(jì)中對(duì)于洞室邊界上的這兩處部位，必須給予足夠的重視。7.5.2.2 其它形狀洞室應(yīng)力分布當(dāng)洞室斷面不是圓形而是其它形狀時(shí)，應(yīng)力分布圖形就有變化。圍巖應(yīng)力分布的規(guī)律是：頂、底板圍容易出現(xiàn)拉應(yīng)力；周邊轉(zhuǎn)角處存在很大的剪應(yīng)力；洞室的高寬比對(duì)圍巖應(yīng)力分布的影響極大，設(shè)計(jì)洞室斷面時(shí)應(yīng)考慮豎向應(yīng)力與水平應(yīng)力的比值。7.5.3圍巖應(yīng)力計(jì)算的普氏fk法M. M. 普羅托齊雅科諾夫基于實(shí)際工程觀察和模型試驗(yàn)結(jié)果，提出了天然平衡拱法分析圍巖應(yīng)力。此法在我國(guó)簡(jiǎn)稱為普氏fk法，得到了普遍的應(yīng)用。此法認(rèn)為，洞室開挖后圍巖一部分砂體失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和兩側(cè)砂體，處于新的平衡狀態(tài)而穩(wěn)定。塌落邊界輪廓呈拱形。若洞室側(cè)圍砂體沿斜面滑動(dòng)，洞頂仍塌落后呈拱形。若有支撐或襯砌，作用在支撐或襯砌上的壓力，便是拱圈以內(nèi)塌落的砂體重量，而拱圈以外的砂體已維持自身平衡。這個(gè)拱便稱為“天然平衡拱”。設(shè)洞壁鉛直，把側(cè)圍三角形滑塌體內(nèi)最大主應(yīng)力方向視為鉛直的，則天然條件下滑塌斜面就會(huì)與側(cè)壁呈45/2的夾角。由此，對(duì)散粒土體根據(jù)靜力平衡的平面問題做出假定條件后，便可求出拱圈(塌落體)高度。普氏將此方法推廣到巖體上，認(rèn)為被許多裂隙切割的巖體也可以視為具一定凝聚力的松散體，并認(rèn)為堅(jiān)固系數(shù)為巖石抗壓強(qiáng)度的1100；對(duì)fk4的巖土，按上述方法計(jì)算洞頂和洞壁的圍巖壓力；對(duì)fk4的巖石，則只有洞頂出現(xiàn)圍巖壓力，一般沒有側(cè)壁圍巖壓力。fk反映了巖土強(qiáng)度特性。軟弱巖石fk值均小于4，土的fk值均小于1.0。對(duì)于40的浮砂及飽水淤泥，一般可按靜水壓力原則計(jì)算圍巖壓力。普氏平衡拱理論有一定優(yōu)點(diǎn)，把塌落體的重量視為圍巖壓力，很直觀，易理解，也有理論根據(jù)。但把所有圍巖塌落體均視為拱形，便有很大局限性。實(shí)際上，除一般土體外，巖體塌落體大都不呈拱形。普氏理論完全不考慮巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造應(yīng)力，特別是圍巖應(yīng)力重分布的影響。目前，由于長(zhǎng)期實(shí)踐，多數(shù)部門仍沿用堅(jiān)固系數(shù)fk，并按fk法確定圍巖塌落的拱高度，計(jì)算圍巖壓力。當(dāng)確定巖體堅(jiān)固系數(shù)時(shí)，使其帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的系數(shù)，即反映了巖體具體的地質(zhì)條件，如巖性、風(fēng)化破碎及構(gòu)造特征等，便更符合實(shí)際。盡管如此fk法最好只用于土體和軟弱巖體，對(duì)堅(jiān)硬巖石的圍巖應(yīng)具體分析巖體結(jié)構(gòu)等特征，去確定圍巖壓力。7.5.4 洞室圍巖的外水壓力洞室常開挖在有地下水的巖體中，地下水作用在洞室襯砌上的靜水壓力，有時(shí)會(huì)超過圍巖壓力。洞室設(shè)計(jì)中通常把這種作用于襯砌上的地下水靜水壓力稱為外水壓力。此外，地下水常會(huì)大量突然涌入洞室，使巖體軟弱夾層強(qiáng)度減低，沙層沖潰，泥巖膨脹，造成洞室變形與破壞，給洞室施工和運(yùn)用帶來(lái)很大困難。外水壓力是作用在洞室襯湖上的一種荷載，所以當(dāng)洞室埋藏較深、地下水位較高的情況下，它對(duì)襯砌型式和厚度的設(shè)計(jì)，常起控制作用。但外水壓力是洞室工程中較難確定的外力之一，目前只能采用較粗略方法估算。洞室工程設(shè)計(jì)中，過去根據(jù)其頂壁至最高地下水位間的水柱高度來(lái)估算外水壓力。但多年實(shí)踐證明，作用于洞室襯砌上的外水壓力，并不都等于外水的全部水柱高度，常常只有它的一部份，甚至等于零。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體水文地質(zhì)條件，乘以相應(yīng)折減系數(shù)。 折減系數(shù)的選擇是一個(gè)復(fù)雜的問題。既要考慮水文地質(zhì)條件，又要考慮工程設(shè)置和工程運(yùn)轉(zhuǎn)。巖體中地下水是地表水沿巖體裂隙、孔隙或溶隙滲入地下的；一個(gè)地區(qū)地下水埋深又與含水層厚度、隔水層位置、地下水補(bǔ)給排泄條件有關(guān)。據(jù)我國(guó)實(shí)踐，一船0.251.0。7.6 保護(hù)地下洞室圍巖穩(wěn)定性的措施 研究洞室圍巖穩(wěn)定性，不僅在于正確地?fù)?jù)以進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與施工，也為了有效地改造圍巖，提高其穩(wěn)定性，這是至關(guān)重要的。保障圍巖穩(wěn)定性的途徑有二：一是保護(hù)圍巖原有穩(wěn)定性，使之不至于降低；二是提高巖體整體強(qiáng)度，使其穩(wěn)定性有所增高。前者主要是采用合理的施工和支護(hù)襯砌方案，后者主要是加固圍巖。7.6.1 合理選擇施工方案圍巖穩(wěn)定程度不同，應(yīng)選擇不同的施工方案。施工方案選定合理，對(duì)保護(hù)圍巖穩(wěn)定性有很大意義；隧洞的開挖方式，基本上有兩種：一種是全斷面開挖法；另一種是導(dǎo)洞開挖法。全斷面開挖法一般適用于圍巖很穩(wěn)定，無(wú)塌方掉石的地區(qū)。對(duì)巖石稍差但斷面尺寸較小的中小型隧洞亦可全斷面開挖。導(dǎo)洞開挖法適用于斷面較大，巖體又不太穩(wěn)定的地質(zhì)條件。為了防止塌方冒頂事故，可縮小斷面，先打?qū)Ф矗缓蠓謮K完成施工斷面。7.6.1.1導(dǎo)洞開挖法（1）當(dāng)圍巖不太穩(wěn)定，頂圍易塌時(shí)，應(yīng)在洞室最大斷面的上部先挖導(dǎo)洞，立即支撐，達(dá)到要求的輪廓，作好頂拱襯砌。然后在頂拱襯砌保護(hù)下擴(kuò)大斷面，最后做側(cè)墻襯砌。這便是上導(dǎo)洞開挖、先拱后墻的辦法。為減少施工干擾和加速運(yùn)輸，還可以用上下導(dǎo)洞開挖、先拱后墻的辦法。 （2）當(dāng)圍巖很不穩(wěn)定，頂圍塌落，側(cè)圍易滑時(shí)，可先在設(shè)計(jì)斷面的側(cè)部開挖導(dǎo)洞，由下處向上逐段襯護(hù)。到一定高程，再挖頂部導(dǎo)洞，作好頂拱襯砌，最后挖除殘留巖體。這便是側(cè)導(dǎo)洞開挖、先墻后拱的方法，或稱為核心支撐法。(3) 當(dāng)圍巖較穩(wěn)定時(shí)，可采用單導(dǎo)洞全面開挖、上下雙導(dǎo)洞全面開挖、連續(xù)襯砌的辦法施工。7.6.1.2全斷面開挖圍巖穩(wěn)定，可全斷面一次開挖?，F(xiàn)在多采用新奧法和盾構(gòu)法等新型施工方法。1 新奧法噴射混凝土(或水泥砂漿)襯砌是近代隧洞施工的新型支護(hù)方法。它往往與錨桿(或鋼拱架及鋼絲網(wǎng))結(jié)合起來(lái)使用，即噴錨結(jié)構(gòu)。它與常規(guī)的支襯方法相比，具有開挖斷面小，節(jié)省支襯材料，巖體穩(wěn)定性好，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。噴錨支襯方法是19481965年發(fā)展起來(lái)的，由奧地利巖石力學(xué)專家臘布希維茲首先命名為“新奧地利隧洞施工法” 或簡(jiǎn)稱“新奧法”。這種方法既適合于堅(jiān)硬巖石，也適合于軟弱巖石，特別適合于破碎、變質(zhì)、易變形的施工困難段，因此得到廣泛地應(yīng)用。當(dāng)然“新奧法”的全部?jī)?nèi)容不僅在支襯工作方面，而在整個(gè)施工過程的機(jī)械化和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等方面。這種方法將取代過去的靜力拱山巖壓力的原則，即用“巖石支護(hù)巖石”的新概念提高隧洞的施工進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)效益。它與常規(guī)的模板澆注混凝土襯砌相比，可節(jié)約水泥1/31/2，節(jié)省勞動(dòng)力和投資l2以上，而且?guī)缀醪煌静?，可縮短工期1/22/3。2 盾構(gòu)法 盾構(gòu)法是用特制機(jī)器開挖隧洞的施工技術(shù)，主要用于第四系松軟地層掘進(jìn)成洞，起源于歐洲，最近十幾年來(lái)，經(jīng)德國(guó)、日本大力開發(fā)，已得到廣泛應(yīng)用。最大洞徑已達(dá)幾十米，目前更大直徑的盾構(gòu)正在設(shè)計(jì)研究之中。在英吉利海峽隧道，日本東京灣海底公路隧道等建設(shè)中，發(fā)揮了巨大作用。這是一項(xiàng)先進(jìn)的高度機(jī)械化、自動(dòng)化的施工技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是避開干擾，不影響地面建筑和環(huán)境，可充分開發(fā)地下空間。在施工中能把掘進(jìn)，出渣、支護(hù)與襯砌，融為一體。施工安全、可靠、準(zhǔn)確，能縮短工期、提高工效、節(jié)約資金。我國(guó)上海、蘭州等地，已成功地在軟粘土及砂礫層中修建了地鐵隧道，排污隧洞、引水及電纜隧洞，穿黃浦江公路及引大入秦輸水隧洞等。目前不少大城市的地鐵隧道建設(shè)中；還有南水北調(diào)工程的穿黃河輸水隧洞都將用盾構(gòu)法施工。因此，它將在我國(guó)的工程建設(shè)中發(fā)揮更大的