施工監(jiān)控及地質雷達技術在軟弱偏壓隧道施工中應用摘要近年來，國內建設了大量鐵路、公路隧道。在修建過程中當隧道位于軟弱、破碎段時，隧道圍巖具備穩(wěn)定性差、形變復雜等特點，常形成軟弱圍巖大變形、流變等地質災害，往往成為整條隧道薄弱環(huán)節(jié)和難題。因而，對軟弱圍巖變形特性及其控制辦法研究是當前急需解決問題。為此，本文以懷通高速隧道軟弱圍巖隧道為研究對象，根據(jù)隧道施工監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，分析和總結了軟弱圍巖變形特性，并運用彈塑性有限元法分別對軟弱圍巖隧道不同開挖方式及施工過程中圍巖、支護構造力學效應進行數(shù)值模仿研究，總結和論證了軟弱圍巖隧道支護辦法和辦法，重要研究成果有：（1）重點研究了隧道典型斷面圍巖變形～時間變化曲線、圍巖變形～空間變化曲線特點及規(guī)律，對圍巖變形時間效應和空間效應進行分析，得出懷通高速隧道軟弱圍巖變形特性：隧道周邊水平收斂值比拱頂沉降變形量大；軟弱圍巖大變形階段體現(xiàn)為變形量大，拱頂偏壓，圍巖受到剪脹擠出，導致支護構造嚴重破損；Ⅳ級、Ⅴ級圍巖普通在埋設測點后經(jīng)歷一種月后趨于穩(wěn)定，而大變形段可達數(shù)月之久；各斷面圍巖變形～時間變化曲線重要有拋物線型和似階梯形兩種變化型式；各斷面圍巖變形～空間變化曲線則重要體現(xiàn)為拋物線型和似階梯形型，懷通高速隧道圍巖變形空間效應明顯。（2）大變形，變形量級較普通圍巖變形大多；具備初期變形發(fā)展快，變形增長持續(xù)時間長，受到施工影響，變形呈現(xiàn)階段性增減等特點。（3）施工現(xiàn)場觀測襯砌混凝土開裂、剝落，錯臺嚴重，闡明圍巖發(fā)生明顯剪切膨脹，從而導致襯砌破壞。（4）圍巖變形與支護構造互相作用。軟弱圍巖在隧道開挖后，初期變形量過大，而支護構造剛度相對較弱，導致噴射混凝土層變位大，發(fā)生整體沉降，這是軟弱圍巖大變形前提。對各級圍巖條件下各測試元件成果做出了整頓，并對正團沖隧道建立了二維平面及三維計算模型，模仿了隧道施工力學行為，重要得出了如下結論：（1）IV～V級圍巖中，鋼支撐承受了很大荷載，鋼支撐在混凝土強度尚未完全形成時發(fā)揮重要作用，提高了支護構造整體強度，起到了較好支護效果。后期施作二襯混凝土時，鋼支撐內力均有不同限度減小，闡明二襯分擔了初期支護構造某些應力，初期支護中，鋼支撐支護作用比較明顯，對于破碎圍巖來說，施作鋼支撐是很有必要，起到了較好支護作用。（2）隧道上臺階開挖后由于某些初始應力得到釋放，邊墻兩側浮現(xiàn)了應力集中現(xiàn)象，圍巖塑性范疇小，但應力值大，在施加初期支護后地應力完全釋放，由圍巖和支護共同承擔應力，拱腰應力圈變化均勻，應力集中現(xiàn)象得到了很大改進。（3）初期支護最大應力出當前隧道底部，且越遠離開挖面數(shù)值越大，拱腳處有應力集中現(xiàn)象，這規(guī)定在施工過程中特別注意圍巖開挖輪廓以及錨桿特別是鎖腳錨桿施工時間和質量。應及時施做仰拱，盡早使襯砌閉合，如果不及時施做，圍巖通過自身應力調節(jié)，荷載會傳遞給隧道上部襯砌構造，使襯砌構造承受更大荷載。（4）隧道拱頂、拱底和兩側邊墻均承受一定拉壓應力，在施工過程中要保證噴混凝土密實，鋼拱架與圍巖緊密接觸，鋼拱架縱向有聯(lián)系構件，底腳要牢固。特別注意圍巖開挖輪廓以及錨桿特別是鎖腳錨桿施工時間和質量。應及時施做仰拱，盡早使襯砌閉合。（5）隧道大面積開挖后，前方掌子面拉應力較大。采用此辦法進行施工應循環(huán)施工，在掌子面前方預留一某些核心土制止前方掌子面失穩(wěn)。（6）計算和實測支護內力均較小，設計選用支護參數(shù)滿足規(guī)定，并有一定安全儲備。對懷通高速公路隧道進行了地質雷達超前預報，探明了該段地層巖性分布，并就超前地質預報成果并依照地質雷達圖像波形特性和頻率、振幅、相位以及電磁波能量吸取狀況等細節(jié)特性變化規(guī)律來建立與各種典型地質現(xiàn)象相應關系。核心詞：隧道軟弱圍巖空間效應時間效應變形特性數(shù)值模仿地質雷達目錄摘要 II第一章緒論 11.1工程背景 11.1.1工程地質條件 11.1.2隧道主體工程 31.2選題根據(jù) 41.3重要內容及研究意義 51.3.1研究內容 51.3.2研究意義 6第二章施工監(jiān)控量測在軟弱偏壓隧道中應用 72.1隧道監(jiān)控量測技術與辦法 72.1.1隧道施工監(jiān)控量測內容 72.1.2監(jiān)控量測目 82.1.3監(jiān)測斷面間距 92.1.4數(shù)據(jù)解決 92.2軟弱圍巖隧道變形特性分析 102.2.1正團沖隧道圍巖變形時間效應分析 112.2.2正團沖隧道圍巖變形空間效應分析 182.2.3燕子灣隧道軟弱偏壓圍巖大變形監(jiān)測分析 212.3施工監(jiān)控量測技術在軟弱偏壓圍巖隧道進洞階段中應用 262.3.1監(jiān)控量測及施工辦法 262.3.2隧道洞口施工總結 302.4影響軟弱圍巖變形重要因素 312.5本章小結 33第三章隧道軟弱偏壓圍巖穩(wěn)定性分析 353.1影響軟弱圍巖隧道穩(wěn)定因素 353.1.1影響軟弱圍巖隧道穩(wěn)定因素 353.1.2影響正團沖隧道穩(wěn)定因素 383.2現(xiàn)場測試及成果分析 383.2.1測試目 383.2.2測試內容與辦法 393.2.3測試成果分析 413.3正團沖隧道施工工法二維數(shù)值分析 463.3.1計算辦法和計算模型 463.3.2圍巖位移場應力場分析 473.3.3錨桿受力分析 503.3.4初期支護受力分析 513.4軟弱圍巖條件下隧道三維數(shù)值模仿 523.4.1計算辦法和計算模型 523.4.2應力場分析 553.5本章小結 65第四章地質雷達技術在軟弱圍巖隧道應用研究 664.1隧道地質超前預報概述 664.1.1地質超前預報意義及目 664.1.2地質超前預報內容 664.1.3地質超前預報慣用辦法 674.2地質雷達探測法簡介 674.2.1地質雷達工作原理 674.2.2地質雷達探測技術規(guī)定 704.2.3雷達圖像判讀 714.3懷通高速隧道地質雷達探測實例 734.3.1測線布置方式選取 734.3.2天線頻率選取 734.3.3信號觸發(fā)方式選取 734.3.4超前預報測試成果分析 744.4本章小結 79第五章結論 80第一章緒論1.1工程背景懷通高速公路是國家高速公路網(wǎng)包茂線重要構成某些，也是湖南省“五縱七橫”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中第5縱，北接邵懷高速竹田樞紐互通，同步連通吉懷高速；南接廣西龍勝縣，與擬建廣西省桂林至三江高速公路相連。起于懷化市以南邵懷高速竹田互通，向南經(jīng)中方縣，洪江市、會同縣、靖州縣、綏寧縣、通道縣進入廣西境內。主線全長197.638km，主線采用雙向四車道高速公路原則。全線共計隧道35座，共計單洞長44157.303m，其中最長隧道為K108+355～K110+962處魚梁壩隧道，單洞長度達到4207m。隧道分布分散，地質構造及地層巖性復雜，涉及23個土建施工單位，施工組織難度大。沿線地形屬云貴高原向江南丘陵過渡地帶，路線分布狹長丘崗盆地區(qū)，路線布置受地形限制較多。區(qū)內多為砂質板巖地區(qū)，斷層、軟弱夾層，破碎地層、節(jié)理密集帶、富水裂隙帶廣泛分布，影響隧道穩(wěn)定性，特別是隧道進出洞口。1.1.1工程地質條件（1）地層巖性隧址區(qū)出露、揭露地層有：新生界第四系殘坡積層（Qel+dl），古生界寒武系無量山群第四段（∈wl4），隧道進口沖溝分布第四系沖洪積（Qal+pl）。1）第四系殘坡積層（Qel+dl）：分布于斜坡表層，巖性為黃灰色、黃褐色、紫褐色碎石土，構造疏松，呈散體構造，粘性土、砂土充填。分布不均，局部呈含碎石（角礫）粉質粘土。隧道進出口堆積厚度3～5m。2）第四系沖洪積層（Qal+pl）：分布于隧道進口及沖溝內，巖性為碎石土、砂礫石土，黃褐色、淺灰色，松散～稍密，局部間夾粘性土透鏡體，厚度2～5m。3）第四系人工填土層（Q4me）：分布于隧址區(qū)斜坡坡面，巖性為碎石土，黃褐色，松散，為采石場棄土，厚約3～5m。4）寒武系第四段（∈wl4）：分布于隧道進出口坡面第四系土層之下及隧道洞身，為一套淺～中檔變質巖。巖性為鈣質、砂質板巖，局部夾炭質板巖、片巖，其間含石英脈及團塊，板狀、片狀構造。受構造影響，巖石揉皺強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，層理發(fā)育，呈薄層～中層狀，層狀巖石沿板理面易剝離呈片狀。巖體完整性差，風化強烈，呈碎石～碎塊狀。據(jù)鉆孔揭露，強風化巖層厚50～65m。（2）地質構造區(qū)內構造類型為斷裂、褶皺和新構造運動，隧址區(qū)構造類型為新構造運動，其重要體現(xiàn)形式為河流、沖溝深切割。巖層中揉皺現(xiàn)象常用，層間差別風化明顯，巖體破碎，風化強烈，節(jié)理、板理發(fā)育。巖層傾向330°～10°，傾角20°～36°，局部8°～20°，重要發(fā)育三組陡傾角節(jié)理，形成區(qū)內陡崖面、陡坡面，節(jié)理分述如下：1）走向168°～183°，傾向78°～93°，傾角70°～89°，節(jié)理延伸長1～3m，呈微張狀，張開寬2～20mm，無充填或有少量鈣質、泥質充填，密度2～3條/m。2）走向243°～263°，傾向153°～173°，傾角70°～85°，延伸長3～5m，張開2～15mm，局部15～25mm，無充填或少量鈣質、泥質充填，密度3～4條/m。3）走向283°～310°，傾向193°～220°，傾角65°～85°，延伸長3～5m，張開2～20mm，無充填或有少量鈣質、泥質半充填，密度2～4條/m。以上節(jié)理與層面互相錯切，將巖體切割成碎石狀、碎塊狀。隧址區(qū)總體構造環(huán)境相對穩(wěn)定，構造對隧址區(qū)影響相對較小，區(qū)域穩(wěn)定性相對較好。（3）水文地質特性地下水重要為第四系松散巖類孔隙水及變質巖基巖裂隙水。第四系松散巖類孔隙水賦存于第四系殘坡積（Qel+dl）碎石土和第四系沖洪積碎石、砂礫石中，接受降水、溝水補給，富水性貧乏，呈上層滯水形式存在?；鶐r裂隙水賦存于山群板巖（∈wl4）強風化巖石及基巖裂隙中，接受降水、溝水和上覆松散巖類孔隙水補給，富水性中檔，泉水流量0.79～1.25L/S，地下徑流模數(shù)1.0～2.0S/L.km2。鉆孔揭露地下水埋深10.72～17.50m。據(jù)區(qū)域水質分析資料，地下水化學類型為HCO3-—Ca1.1.2隧道主體工程（1）隧道橫斷面設計隧道內輪廓設計橫斷面構成為：（0.75+0.5+4.0×2+0.5+0.75）m=10.5m，行車道限高（2）應急停車帶橫斷面設計：應急停車帶限界寬度構成：0.75+0.5+4.0×2+3.5+0.75，限界高度5.0m，采用三心圓斷面。隧道考慮設立寬3.5m（涉及硬路肩），長40m應急停車帶，間距不不不大于750m。本項目（3）襯砌構造設計隧道襯砌構造除洞口段結合地形、地質條件設立明洞襯砌，采用明挖法外，隧道洞內別的段落均按新奧法原理進行設計，設計中采用柔性支護體系復合式襯砌構造，即以錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、鋼格柵等共同構成初期支護體系，并依照地層、地質條件在設計時采用了小導管超前預加固辦法。這種襯砌支護既能充分發(fā)揮圍巖自身承載能力，使其與襯砌達到共同受力，以便達到減薄襯砌厚度目；又能有助于保證施工安全、便于機械化迅速施工、提高隧道襯砌抗震性與防水效果。二次襯砌采用模筑混凝土。在初期支護與二次襯砌支護之間敷設土工布加EVA防水卷材作為隔水層，防止圍巖水滲入隧道內。襯砌構造設計方案采用工程類比法，并進行了有限元數(shù)值模仿計算進行了校核，擬定了支護襯砌模式。在施工過程中應通過現(xiàn)場圍巖監(jiān)控分析及地質超前預報，對設計參數(shù)作進一步優(yōu)化、調節(jié)。本課題重要以正團沖隧道和燕子灣隧道為例，對隧道施工監(jiān)控和地質雷達地質預報技術在施工中應用進行闡明。（1）正團沖隧道為新建高速公路控制性工程，左右幅分離，單洞長度3651米，于底開工建設。項目沿線地形屬云貴高原向江南丘陵過渡湘西南地帶，區(qū)內多為砂質板巖地區(qū)，斷層、軟弱夾層，破碎地層、節(jié)理密集帶、富水裂隙帶廣泛分布。地質調查表白，隧道右洞出口端處在山坳出口，隧址嚴重偏壓，右側地表平緩，約800㎡水田，常年有小溪狀流水，表層為殘坡積種植土，植被發(fā)育，砂漏層。春夏屬湘西南地區(qū)雨季，陣雨、暴雨隨時而至，降水在地表漫流滲入，下有浸泡圍巖使得圍巖泥化，軟弱，巖體抗剪強度大大減少，增大襯砌壓力，嚴重影響洞口邊坡和隧道圍巖安全和穩(wěn)定。依照設計，隧道右洞出口端按V級圍巖施工，施工參數(shù)為S5a：初期支護采用C20噴射混凝土，厚24cm，18型工字鋼閉合環(huán)，間距75cm，超前小導管16環(huán)，D25注漿錨桿，長3m，0.75×1.00m布置；二襯厚度45cm，C25鋼筋混凝土構造。明洞交接樁號YK117+796。（2）燕子灣隧道為左右洞分離小近距隧道，左線起訖里程K103+852～K104+185，全長333m，右線起訖里程K103+850～YK104+160，全長310m。洞口覆蓋第四系殘積土，植被發(fā)育；洞口埋深淺，強～全風化砂質板巖，黃褐色，松散狀構造，完整性差，V級圍巖；右洞出口端偏壓較嚴重。下伏基巖為砂質板巖，穿過巖層為Ⅳ級、Ⅴ級圍巖。地下水重要為基巖裂隙水。1.2選題根據(jù)近年來，隨著國家社會經(jīng)濟實力增強和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要，陸上交通增長十分迅猛，原有交通體系越來越不能滿足使用規(guī)定。為了緩和各類交通設施超負荷運轉，交通事故、交通阻塞和交通公害頻發(fā)等巫待解決問題，改革開放以來，國內將交通運送列為國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略重點之一，規(guī)劃和建設了一大批鐵路、公路運送體系。在這些交通運送體系中，逐漸摒棄了山嶺地區(qū)盤山公路，而是采用大量隧道工程穿越山嶺，跨越江河海灣。當前，國內已先后修建數(shù)量眾多鐵路隧道、公路隧道。隨著國內加強公路基本設施建設投入力度和當前階段國內經(jīng)濟發(fā)展需要，長大公路隧道建設在國內進入了新高峰。例如，被稱為亞洲第二特長公路隧道甘肅省寶(雞)天(水)高速公路大坪里特長隧道(12KM)、湖北省最長公路隧道滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼?8.7KM)、四川大省雅安至西昌高速公路泥巴山特長隧道(8KM)等一大批在建、擬建特長隧道項目在全國各地不斷涌現(xiàn)。12月開工建設武漢長江隧道總長3.6公里，是國內首條開工建設水底隧道工程，其東線于1月勝利貫通;廈門翔安海底隧道于4月開工建設，隧道全長約9公里，其中跨海主體工程長約6公里，是中華人民共和國大陸第一條海底隧道。這些建造難度相對較大長大隧道工程相繼開工建設和貫通標志著國內隧道工程建設歷史上新里程碑。在國內隧道建設獲得舉世矚目成績同步，建設過程中遇到各種問題也不容忽視。在修建公路、鐵路隧道中，當隧道位于軟弱破碎帶時，隧道圍巖具備穩(wěn)定性差、受力復雜等特點，常形成軟弱圍巖大變形、流變等地質災害，是整條隧道薄弱環(huán)節(jié)，解決稍不得當，就會導致耗費大量人力、物力，遲延工期，給工程建設導致極大困難。如鶴鴿山公路隧道，其圍巖巖體硬度小、膨脹率高，易風化，圍巖變形重要發(fā)生在初期支護完畢后，變形量大，持續(xù)時間長。往往體現(xiàn)為初支混凝土開裂，鋼拱架扭曲變形，局部侵入隧道限界，最大可達300~，甚至將初期支護整體破壞，產生大規(guī)模塌方。南昆線家竹管鐵路隧道長390m圍巖大變形洞段，拱頂發(fā)生240cm下沉，邊墻內移160cm，底鼓80~100cm;支護構造嚴重變形，侵入隧道限界，致使上半斷面高度縮小到局限性lm。工期延誤達四個半月之久，據(jù)計算整治消耗自進式錨桿10萬余米，如果將所有整治費用加在一起，損失十分驚人?？梢姡绾慰刂栖浫鯂鷰r變形發(fā)展及制定合理支護方案、精確地質超前預報成為困擾地下工程界一種重大問題。1.3重要內容及研究意義1.3.1研究內容為此，本報告依托懷通高速隧道建設實踐，項目組在隧道施工現(xiàn)場，運用各種設備和量測元件，對懷通高速隧道施工過程進行監(jiān)控，并現(xiàn)場測量了隧道拱頂沉降和拱腰水平收斂。以隧道現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為基本，對懷通高速隧道軟弱圍巖變形特性進行總結;在此基本上，通過彈塑性有限元法和有限差分法進行數(shù)值模仿，對懷通高速隧道軟弱圍巖段不同開挖方式及洞身軟弱圍巖段施工力學效應加以分析，結合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行對比，以檢查、分析成果合理性；最后，并對其控制辦法進行分析研究。通過大量超前地質雷達預報工作，咱們積累了較為豐富現(xiàn)場資料，并依照地質雷達圖像波形特性和頻率、振幅、相位以及電磁波能量吸取狀況等細節(jié)特性變化規(guī)律來建立與各種典型地質現(xiàn)象相應關系。1.3.2研究意義懷通高速隧道巖層層間結合較差，隧道拱部圍巖容易失穩(wěn)，隧道圍巖為Ⅳ級為主，局部為Ⅴ級軟弱圍巖。地層地質復雜，對其軟弱圍巖段如處治不當則會危及該隧道正常施工建設和安全運營。因而有必要環(huán)繞該隧道圍巖變形特性與合理工程控制辦法問題進行研究，有針對性地開展科研工作，從而指引施工實踐、反饋分析設計參數(shù)合理性。第二章施工監(jiān)控量測在軟弱偏壓隧道中應用在隧道開挖過程中，隨著開挖面向前推動和時間推移，隧道圍巖變形不斷發(fā)展，這就是普通所說圍巖變形特性。對這一特性研究，有助于咱們掌握圍巖變形規(guī)律，擬定二次襯砌合理施作時機，為設計、施工提供參照和根據(jù)。本章結合懷通高速公路正團沖隧道和燕子灣隧道監(jiān)控量測資料，一方面簡介了隧道監(jiān)控量測技術與辦法，運用有關圍巖變形特性分析辦法和技巧，對圍巖變形～時間變化曲線、圍巖變形～空間變化曲線特點及規(guī)律進行分析，以期找出其中某些變形特性和規(guī)律，為后來有關研究提供參照。2.1隧道監(jiān)控量測技術與辦法2.1.1隧道施工監(jiān)控量測內容監(jiān)測項目和詳細內容按《公路隧道施工技術規(guī)范》規(guī)定擬定，監(jiān)測頻率、采集次數(shù)均不少于“規(guī)范”規(guī)定。本項目重要開展監(jiān)測實行項目如表2.1：表2.1監(jiān)測實行項目表序號監(jiān)測項目辦法及工具測點布置監(jiān)測間隔時間1～15d16d~1個月1～3個月不不大于3個月1地質及支護狀態(tài)觀測地質素描；地質羅盤、地質錘；相機開挖后及初期支護后進行原則上每天1次2周邊位移收斂計每10～50m一種斷面，每斷面2～3對測點。1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月3拱頂下沉水平儀、水準儀、鋼尺或測桿每10～50m一種斷面4錨桿軸力及抗拔力電測錨桿測力計及拉拔器錨桿軸力每座隧道不同圍巖類別設1個監(jiān)測斷面，每個斷面設3～5根錨桿測力計。錨桿抗拔力每10m，一種斷面，每個斷面至少做三根錨桿。5洞口淺埋段地表下沉水平儀、水準尺洞口和淺埋段每5～50m一種斷面，每斷面至少7個測點，每隧道至少1個斷面；中線每5～20m一種測點。開挖面距監(jiān)測斷面先后＜2B時，1～2次/天開挖面距監(jiān)測斷面先后＜5B時，1次/2天開挖面距監(jiān)測斷面先后＞5B時，1次/周6開挖輪廓測量激光斷面儀1個斷面/20m開挖后初支前7圍巖體內位移（洞內設點）洞內鉆孔中安設多點位移計每5～100m一種斷面，每斷面3～5個多點位移計。1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月8圍巖內位移（地表設點）、土體側向變形（有偏壓洞口段）地面鉆孔中分層沉降儀和測斜儀洞口和淺埋段設1～2個斷面，每斷面2個鉆孔，鉆孔位置設于隧道中線。同地表沉降規(guī)定9圍巖壓力及兩層支護間壓力壓力盒每代表性地段一種斷面，每斷面設5～7個測點。1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月10鋼支撐內力鋼筋應力計每代表性地段一種斷面，每斷面設5～7個測點。11初襯、二襯砼應力、裂隙混凝土應變計、測縫計每代表性地段一種斷面，每斷面設5～7個測點。12滲入水壓力滲壓計每代表性地段一種斷面，每斷面設2～4個測點。2.1.2監(jiān)控量測目在隧道施工期間實行監(jiān)測，引入監(jiān)測制度，是加強工程安全質量管理，防止重大事故發(fā)生有力辦法。通過監(jiān)測工作提供及時、可靠信息用以評估隧道工程在施工期間安全性，并對也許發(fā)生危及安全隱患或事故及時、精確地預報，以便及時采用有效辦法，避免事故發(fā)生同步指引設計和施工，實現(xiàn)“動態(tài)設計、動態(tài)施工”主線目。本項目隧道按錨噴構筑法原理，鑒于隧道地質構造及地層巖性復雜，為了保證隧道施工安全和順利進行，掌握圍巖和支護動態(tài)信息；使構造既安全，滿足其使用規(guī)定，又經(jīng)濟合理；在不良地質、突水、洞口淺埋等及有特殊規(guī)定停車通道交叉地段或業(yè)主及監(jiān)理以為有必要監(jiān)控地段設立監(jiān)控量測斷面，進行全面系統(tǒng)監(jiān)控量測。（1）掌握圍巖動態(tài)和支護構造工作動態(tài)，運用量測成果修改設計，指引施工；（2）預見事故和險情，以便及時采用辦法，防范于未然；（3）積累資料，為后來工程設計、施工提供經(jīng)驗；（4）為擬定隧道安全提供可靠信息；（5）量測數(shù)據(jù)經(jīng)分析解決與必要計算判斷后，進行預測和反饋，以保證施工安全和隧道穩(wěn)定。2.1.3監(jiān)測斷面間距拱頂沉降和水平收斂量測斷面間距為:Ⅲ級如下圍巖不不不大于40m;Ⅳ級圍巖不不不大于30m；Ⅴ級圍巖應不大于20m。圍巖變化處恰當加密，在各級圍巖起始地段增設拱頂沉降測點1～3個，水平收斂1～2對。當發(fā)生較大涌水時，Ⅳ、Ⅴ級圍巖量測斷面間距應縮小至5～10m。2.1.4數(shù)據(jù)解決（1）依照量測成果進行綜合判斷，擬定變形管理級別，據(jù)以指引施工。變形管理級別見表2.2。表2.2監(jiān)測管理級別管理級別管理量施工狀態(tài)ⅢUO＜（Ut/3）可正常施工Ⅱ（Ut/3）＜UO＜（2Ut/3）應加強監(jiān)測ⅠUO＞（2Ut/3）預警、應采用特殊辦法注：UO為實測值，Ut為最大容許值。（2）由于偶爾誤差影響而具備離散性，依照實測數(shù)據(jù)繪制圍巖變形隨時間而變化曲線有時浮現(xiàn)上下波動，不規(guī)則，難以進行分析。有必要應用數(shù)學辦法對現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)進行回歸分析，對圍巖變形曲線散點圖進行擬合，使之具備更直觀規(guī)律性和科學性，以便咱們更好掌握圍巖變形規(guī)律。咱們用一次負指數(shù)函數(shù)對監(jiān)測原始數(shù)據(jù)進行了回歸分析，回歸方程為：，其中t為時間，U為t時刻內空收斂值，A、B、k為回歸系數(shù)。（3）《公路隧道施工技術規(guī)范》中明確規(guī)定，二襯施做時機應在滿足下列規(guī)定期進行：a.各測試項目位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定；b.已產生各項位移已達預測總位移量80%～90%；c.周邊位移速率不大于0.1～0.2mm/d，或拱頂下沉速率不大于0.07～0.15mm/d。d.當位移～時間曲線浮現(xiàn)反彎點時，則表白圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時應密切監(jiān)視圍巖動態(tài)，并加強支護，必要時暫停開挖。2.2軟弱圍巖隧道變形特性分析隧洞開挖后產生洞周收斂變形重要來自于開挖，即“空間效應”和巖體流變“時間效應”。對于堅硬巖體，普通來講洞周內空收斂變形重要來源于隧道開挖，但對于軟弱巖體和極軟巖體來講，則與堅硬巖體則不盡相似，依然圍巖不但變形量大，其變形規(guī)律也比較特殊。如何對的地結識軟弱圍巖變形規(guī)律，是對的進行隧道設計和安全施工一方面必要解決問題。為理解決懷通高速隧道遇到這一問題，咱們在施工過程中進行了大量軟弱圍巖變形觀測和測定。通過量測項目獲得數(shù)據(jù)資料，經(jīng)整頓分析，逐漸結識了懷通高速隧道軟弱偏壓圍巖體變形規(guī)律及特性，為指引開挖、初期支護、二次襯砌和后來運營管理提供了根據(jù)，并在實踐中總結出了適應軟弱圍巖隧道建設經(jīng)驗。依照懷通高速正團沖隧道地質勘察報告，正團沖隧道Ⅳ級圍巖洞段占隧道長度75.5%，別的某些為Ⅴ級圍巖。其巖性以砂質板巖為主，局部為泥巖，發(fā)育、風化，且伴有地下水。巖石強度低，圍巖自承能力差，正團沖隧道圍巖多屬軟弱圍巖。正團沖隧道在施工過程中左、右洞沿軸線共布置296個監(jiān)測斷面。依照記錄成果：正團沖隧道Ⅴ級軟弱圍巖洞段變形量大概為5.3～38cm，普通趨穩(wěn)時間約為30天，而正團沖隧道大變形段從開挖到圍巖變形穩(wěn)定則歷經(jīng)約6個月時間；Ⅳ級圍巖洞段變形量大概為0.3～1.4cm，趨穩(wěn)時間普通為20～30天。圍巖級別影響較明顯，重要是由于正團沖隧道Ⅴ級圍巖重要集中分布在淺埋偏壓洞口地段和斷層破碎富水帶，軟弱圍巖深埋隧道長度占正團沖隧道總長度24.5%，Ⅳ2.2.1正團沖隧道圍巖變形時間效應分析新奧法基本思想在于：把巖體視為持續(xù)介質，在粘、彈、塑性理論指引下，依照在巖體中開挖隧道后從變形產生到巖體破壞，存在一種時間歷程，在這一歷程中適時地構筑支護構造，使圍巖和支護共同形成結實承載環(huán)。這里提及“隧道圍巖變形從產生到破壞過程”這一時間歷程，其中所涉及一種重要內容就是由于圍巖流變性質所導致圍巖變形時間效應。依照正團沖隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測資料，對典型斷面圍巖變形～時間變化曲線進行分析，成果如下。（1）正團沖隧道YK117+340斷面1）周邊水平收斂正團沖隧道YK117+340斷面圍巖級別Ⅳ級，巖性為砂質板巖，現(xiàn)場觀測其巖體構造呈塊碎石狀、鑲嵌構造。支護類型為S4a襯砌類型，此斷面設計及實際施工均采用臺階從YK117+340斷面周邊水平收斂位移歷時曲線（圖2.1）可知，上測線周邊水平收斂變化回歸曲線總體呈拋物線形。拋物線形變形曲線普通可分為三個變形階段：迅速增長階段、緩慢增長階段及趨穩(wěn)階段。第一階段為迅速增長階段，在埋設測點后前7天，收斂值合計達17.87mm，已占總收斂量71.85%，收斂速率幾乎均不不大于-0.2mm/d（圖2.2）；在接下來7天，進入緩慢增長階段，周邊收斂合計值繼續(xù)增長，但增長緩慢，增長量為5.87mm，占總收斂量23.60%，收斂速率也已降至-0.15mm/d如下；在測點埋設15天至22天，周邊水平收斂變化曲線進入趨穩(wěn)階段。期間，周邊收斂合計增量較小，為0.17mm，僅占總收斂值0.68%，而平均收斂速率僅為圖2.1YK117+340斷面周邊水平收斂變化曲線圖圖2.2YK34+920斷面周邊水平收斂速率變化曲線圖表2.3正團沖隧道YK34+920斷面周邊水平收斂變形特性拋物線形曲線

變形階段周邊收斂

(mm)合計位移量比例

(%)歷時（d）平均收斂速率（-mm/d）迅速增長階段17.8771.8572.55緩慢增長階段5.8723.670.84趨穩(wěn)階段0.170.6880.02共計23.91100.00222）拱頂沉降拱頂中間測點沉降變化歷時曲線呈拋物線形(圖2.3)，埋設測點之后6天，拱頂沉降變化曲線進入迅速增長階段，沉降值變化較大，達到9.2mm，占中間測點總沉降量76.03%(表2.4)，沉降速率均不不大于-1.0mm/d(圖2.4)，平均速率達到-1.53mm為2.4mm，占總沉降量19.83%。在該階段內，中間測點沉降速率在-0.上下浮動，平均速率為-0.34mm/d；在拱頂中間測點埋設后22天，曲線變化逐漸平緩，其沉降值增量、沉降速率、平均沉降速率較前兩階段均較小。拱頂圍巖沉降變形逐漸趨于穩(wěn)定。表2.4正團沖隧道YK34+920斷面拱頂下沉變形特性拋物線形曲線

變形階段拱頂下沉(mm)合計下沉量比例

(%)歷時（d）平均收斂速率（-mm/d）迅速增長階段9.276.0361.53緩慢增長階段2.419.8370.34趨穩(wěn)階段0.54.1390.05共計12.1100.0022圖2.3YK117+340斷面拱頂下沉變化曲線圖圖2.4YK34+920斷面拱頂下沉速率變化曲線圖表2.5正團沖隧道YK117+340斷面圍巖變形回歸分析測線名稱回歸方程有關系數(shù)歷時（d）預測最后位移（mm）實測最后位移（mm）水平收斂

上測線0.9872325.5123.91拱頂沉降

左測點0.9942314.314.0拱頂沉降

中測點0.9672312.312.1拱頂沉降

右測點0.9892318.718.5通過對正團沖隧道YK117+340斷面原始測量數(shù)據(jù)進行回歸分析，成果置于表2.5，并將其繪制于圖2.1、圖2.3中。圖中，實測數(shù)據(jù)曲線和回歸擬合曲線基本吻合。由表2.5可知，上測線周邊水平收斂當t=18d，理論周邊收斂值為24.01mm，實測周邊收斂值為23.82mm，預測最后周邊收斂值為24.87mm，己產生收斂值占總收斂值95.8%；拱頂沉降左邊測點當t=17d，理論周邊收斂值為13.2mm，實測周邊收斂值為13.5mm，預測最后周邊收斂值為14.3mm，已產生收斂值占總收斂值92.3%，且收斂速率不大于-0.1mm/d；拱頂沉降中間測點當t=16d，理論周邊收斂值為11.9mm，實測周邊收斂值為11.9mm，預測最后周邊收斂值為12.2mm，已產生收斂值占總收斂值97.5%；拱頂沉降右邊測點當t=16d時，理論周邊收斂值為17.9mm，實測周邊收斂值為17.5mm，預測最后周邊收斂值為18.7mm，已產生收斂值占總收斂值95.7%。且拱頂沉降左、中、右測點沉降速率均不大于-0.15mm（2）正團沖隧道YK117+784斷面1）周邊水平收斂正團沖隧道YK117+784斷面處在右線出口端，圍巖級別V級，巖性為灰褐色砂質板巖，現(xiàn)場觀測其巖體構造呈塊碎石狀壓碎構造。支護類型為S5c襯砌類型，實際施工采用上下臺階開挖法。從YK117+784斷面周邊水平收斂位移歷時曲線(圖2.5)可知，上、下測線周邊水平收斂變化曲線呈似階梯形。似階梯形曲線呈現(xiàn)四個變形階段模式，即，迅速增長階段→緩慢增長階段→迅速增長階段→趨穩(wěn)階段。在上臺階開挖后前7天，上測線周邊收斂變化曲線進入迅速增長階段，收斂值合計達46.24mm，占總收斂量77.94%，平均收斂速率達-6.60mm/d(圖2.6)；在測點埋設后8天至32天，上測線周邊水平收斂變化曲線呈緩慢增長狀態(tài)，變形增量比較小，僅為1.44mm，闡明初期支護對圍巖進一步變形約束作用明顯。上臺階開挖42天后進行下臺階開挖，上測線周邊收斂速率明顯增長，最大值達到-1.67mm/d。下臺階開挖5天后，上測線變形速率明顯減小，19天后其變化曲線逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定收斂值為59.33mm；上臺階開挖過程中變形量為52.46mm，占上測線總收斂值約90%，下臺階開挖過程中產生變形量為6.03mm，占上測線總收斂值約該斷面下測線周邊收斂歷時變化曲線呈似階梯形，總體經(jīng)歷了迅速增長變形階段、緩慢變形、迅速增長變形階段和趨穩(wěn)階段。下臺階開挖23天后，下測線收斂速率開始明顯減慢，其變形曲線逐漸穩(wěn)定，最后穩(wěn)定收斂值在下臺階開挖34天后達到4.77mm圖2.5YK117+784斷面周邊水平收斂變化曲線圖圖2.6YK117+784斷面周邊水平收斂速率變化曲線圖表2.6正團沖隧道YK117+784斷面上測線周邊水平收斂變形特性拋物線形曲線

變形階段周邊收斂(mm)合計收斂量比例

(%)歷時（d）平均收斂速率（-mm/d）迅速增長階段46.2477.9476.60緩慢增長階段1.442.43250.06迅速增長階段9.5816.1581.20趨穩(wěn)階段2.073.49360.10共計59.33100.00762）拱頂沉降拱頂中間測點沉降變化歷時曲線呈似階梯形(圖2.7)。埋設測點之后前11天，拱頂沉降變化曲線進入迅速增長階段，沉降值增量較大，達到13.0mm，占中間測點總沉降量37.46%(表2.7)，其平均沉降速率為-1.18mm/d(圖2.8)；在接下來30天，拱頂沉降變化曲線變化平緩，其沉降增量相對較小，為7.4mm。下臺階開挖后，拱頂測點沉降產生一定限度突變，增長量為10.9mm，占中間測點沉降值31.41%，這闡明下臺階開挖對拱頂沉降影響較為明顯，下臺階開挖法施工尚有優(yōu)化也許性。最后，中間測點沉降變化曲線在測點埋設76圖2.7YK117+784斷面拱頂下沉變化曲線圖圖2.8YK117+784斷面拱頂下沉速率變化曲線圖表2.7正團沖隧道YK117+784斷面拱頂下沉變形特性拋物線形曲線

變形階段拱頂下沉(mm)合計下沉量比例

(%)歷時（d）平均收斂速率（-mm/d）迅速增長階段13.037.46111.18緩慢增長階段7.421.32300.25迅速增長階段10.931.41110.99趨穩(wěn)階段3.49.80240.14共計34.7100.0076表2.8正團沖隧道YK117+340斷面圍巖變形回歸分析測線名稱開挖環(huán)節(jié)回歸方程有關系數(shù)歷時（d）預測最終位移（mm）實測最終位移（mm）水平收斂

上測線上臺階開挖（0＜t＜30）0.9953058.4959.79下臺階開挖（30≤t≤76）0.95746水平收斂

下測線上臺階開挖（42＜t＜52）0.947105.004.99下臺階開挖（52≤t≤76）0.99124拱頂沉降

左測點上臺階開挖（0＜t＜41）0.9874129.630.1下臺階開挖（41≤t≤76）0.99435拱頂沉降

中測點上臺階開挖（0＜t＜41）0.9654134.734.5下臺階開挖（41≤t≤76）0.94635拱頂沉降

右測點上臺階開挖（0＜t＜41）0.9784115.215.5下臺階開挖（41≤t≤76）0.98835考慮到臺階法施工中，下臺階開挖對已開挖隧道上部圍巖二次擾動，在對正團沖隧道YK117+784斷面原始測量數(shù)據(jù)回歸分析時采用分段函數(shù)進行曲線擬合，以期達到更加合理、科學成果。得到表2.8解決成果，并將其以圖表形式繪制于圖2.7、圖2.8。圖中，實測數(shù)據(jù)曲線和回歸擬合曲線較好吻合。由表2.8可知，上測線周邊水平收斂當t=50d，理論周邊收斂值為55.0mm，實測周邊收斂值為55.2mm，預測最后上測線周邊收斂值為59.79mm，已產生收斂值占總收斂值92.3%；下測線周邊水平收斂當t=66d，理論周邊收斂值為4.21，實測周邊收斂值為4.30mm，預測最后下測線周邊收斂值為4.99mm，已產生收斂值占總收斂值86.2%。且上、下測線變形速率均于0.10mm;拱頂沉降左、中、右邊測點當t=48d，理論周邊收斂值分別為28.7mm、29.5mm、14.4mm，實測周邊收斂值分別為29.3mm、30.0mm、14.9mm，預測最后周邊收斂值分別為30.1mm、34.5mm、15.5mm，已產生收斂值占總收斂值分別為95.3%、85.6%、96.1%，且拱頂沉降左、中、右測點沉降速率均不大于2.2.2正團沖隧道圍巖變形空間效應分析隧道圍巖變形空間效應是指隧道開挖后，由于受開挖面“虛擬”支撐力及初期支護共同作用和影響，隨開挖面不斷推動，圍巖變形逐漸釋放直到穩(wěn)定特性效應。依照正團沖隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測資料，基于正分析計算成果，繪制出隧道凈空位移監(jiān)控曲線，而后依照預設計擬定監(jiān)控基準，鑒定隧道穩(wěn)定性及也許發(fā)生異?，F(xiàn)象。監(jiān)控曲線以方程繪制，系數(shù)C為控制最大位移值。系數(shù)D則由量測數(shù)據(jù)記錄鑒定，其值與圍巖級別關于。正團沖隧道圍巖監(jiān)控曲線正團沖隧道Ⅳ級圍巖與Ⅴ級圍巖，其周邊收斂與開挖面距離監(jiān)控曲線見表2.9和圖2.9所示，圖中曲線均呈拋物線型增長，Ⅳ級圍巖剛開始周邊收斂位移釋放較快，日后隨著與開挖面距離增長，周邊收斂位移釋放速率減慢。距開挖面1倍洞徑處，周邊收斂位移釋放率己達91.8%；距開挖面2倍洞徑處，周邊收斂位移釋放率達到99.2%左右，圍巖變形已經(jīng)基本穩(wěn)定，可以施作二次襯砌。Ⅴ級圍巖剛開始周邊收斂位移釋放不久，日后隨著與開挖面距離增長，周邊收斂位移釋放速率減慢。距開挖面1倍洞徑處，周邊收斂位移釋放率己達95.0%;距開挖面2倍洞徑處，周邊收斂位移釋放率達到99.8%左右，圍巖變形已經(jīng)基本穩(wěn)定，可以施作二次襯砌。圖2.9正團沖Ⅳ級、Ⅴ級圍巖監(jiān)控曲線表2.9正團沖周邊水平收斂變形特性圍巖級別監(jiān)控曲線距開挖面距離（m）周邊收斂（mm）周邊收斂釋放率（%）Ⅳ級55.99371.3107.71091.8158.20297.6Ⅴ級512.11977.71014.82395.01515.42798.9正團沖隧道不同掘進速度下監(jiān)控曲線分析隧道掘進速度是隧道安全施工重要影響因素，結合正團沖隧道監(jiān)控量測資料，在Ⅴ級圍巖條件下按每天進度1m、2m、3m和4m繪制掘進速度與周邊收斂變化關系圖，見圖2.10和表2.10。在掘進到距掌子面1倍洞徑時，各掘進速度下周邊收斂位移釋放率為77.7%、91.8%、95.0%和98.9%。隨著掘進速度遞增，變形速率也發(fā)生遞增現(xiàn)象。當掘進速度達到4m/d時，圍巖變形速率過大，圍巖應力釋放過快，初期支護未能與圍巖共同發(fā)生形變，初期支護將承擔較大壓力，對隧道施工安全導致較大隱患。在開挖k116+254斷面下導時，曾發(fā)生鋼架應力急劇上升險情。因素是急于趕工期，一次開挖距離太長。經(jīng)監(jiān)控量測及時發(fā)現(xiàn)報警，及時停止掌子面掘進，加強暫時支護，并及時跟進后方襯砌。鋼架應力在采用辦法后趨于穩(wěn)定，避免了事故發(fā)生.圖2.10正團沖Ⅴ級圍巖掘進速度對監(jiān)控曲線影響表2.10正團沖圍巖掘進速度對監(jiān)控曲線影響掘進速度（m/d）距開挖面距離（m）周邊收斂（mm）周邊收斂釋放率（%）158.23152.81012.11977.71513.95589.52511.13071.31014.31991.81515.23397.63512.11977.71014.82395.01515.42798.94513.95689.51015.42798.91515.58299.9依照正團沖隧道圍巖變形現(xiàn)場監(jiān)控量測資料典型斷面圍巖變形時間和空間效應分析，總結變形特性如下:(l)周邊收斂變形量普遍比拱頂下沉值大。(2)Ⅳ級、Ⅴ級圍巖普通在埋設測點后經(jīng)歷一種月左右時間，圍巖變形基本上就會趨于穩(wěn)定。(3)各斷面圍巖變形～時間變化曲線重要有拋物線形和似階梯形兩種變化型式，其中全斷面法開挖時，拱頂沉降和周邊收斂變化曲線及臺階法施工時周邊收斂下測線往往體現(xiàn)為拋物線形曲線，而當臺階法開挖時圍巖拱頂沉降變化曲線和周邊收斂上測線變化曲線體現(xiàn)為似階梯形曲線變化型式。(4)從各斷面回歸分析成果來看，回歸方程選用適當，與圍巖變形～時間變化曲線方程有關系數(shù)R均滿足規(guī)定，這樣，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)可以更加精確判斷不同步刻圍巖變形量及變化趨勢，預估圍巖最大變形量。(5)隧道圍巖變形與開挖面距離關系曲線基本上呈現(xiàn)為拋物線型。剛開始圍巖釋放速率不久日后隨著開挖面距離增長，圍巖變形基本穩(wěn)定不變；而在洞身和洞口段圍巖變形空間效應普通為拋物線型，隨著開挖面距離增長其圍巖變形速率逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。(6)正團沖隧道圍巖變形空間效應明顯，由于對洞口軟弱破碎圍巖控制掘進速度，及時增打錨桿、封閉端面和超前注漿，使圍巖物理力學性能得到改進，并且加強了初期支護剛度，使得該洞段在1～2倍洞徑時圍巖釋放率超過80%，反觀洞身段，由于采用支護較弱，亦需要在2倍洞徑后圍巖釋放率才干達到80%。2.2.3燕子灣隧道軟弱偏壓圍巖大變形監(jiān)測分析（1）燕子灣隧道右線出口端地質狀況右洞出口淺埋偏壓，洞口覆蓋層厚度小，隧道軸線與坡面斜交，邊坡切面與洞門為非對稱，存在偏壓，洞口邊、仰坡高度與坡度均較大。圍巖為強全風化砂質板巖和殘積土，松散狀構造，圍巖完整性差，V級圍巖。（2）現(xiàn)場軟弱偏壓段施工狀況8月9日～8月22日，右線出口端重要進行支擋墻、套拱施工，仰坡砌坡和管棚施工。9月16日，右線出口端開始掘進。9月27日～10月3日，右洞上臺階暫停開挖。因連日下雨，出口端偏壓加劇，偏壓側右側套拱混凝土開裂，YK104+135拱頂初期支護浮現(xiàn)長約8cm裂紋，截水溝、邊坡多處開裂。10月4日～10月10日，右洞出口端圍巖急劇惡化，偏壓加劇，洞口山頂截水溝浮現(xiàn)5道橫向裂縫，裂縫最寬為6cm。洞頂仰坡噴射混凝土鼓包，翹曲。邊仰坡多處混凝土開裂。套拱右側拱腰浮現(xiàn)橫向裂縫，寬約7mm，有繼續(xù)發(fā)育趨勢。10月5日套拱頂部浮現(xiàn)長約1m縱向裂縫。11月2日，YK104+132～126開挖右幅下導，暫停上臺階開挖。因隧洞開挖及山體偏壓等受力影響，山頂浮現(xiàn)約數(shù)十條拉張裂縫，沿隧道軸線向山體延伸約20m，裂縫最大寬度約10cm，深約1m。11月5日，YK104+132～YK104+126施做仰拱，該范疇封閉成環(huán)。11月6日，暫停施工。（3）現(xiàn)場監(jiān)控量測成果與分析為分析燕子灣隧道右線出口軟弱偏壓圍巖大變形規(guī)律，選用隧道典型斷面YK104+130現(xiàn)場監(jiān)控實測數(shù)據(jù)進行分析。9月20日至9月23日，我方在YK104+130上臺階及時布設了量測監(jiān)控點。進洞后第一周YK104+130（L1測線）收斂速度為-3.29mm/d，合計收斂-9.86mm。拱頂沉降速度為-1.60mm/d，合計沉降-6.4mm。（圖2.11、2.13，表2.11、表2.13）9月27日～10月3日，斷面YK104+130量測浮現(xiàn)外擴，外擴速度為0.12mm/d。之后一周隨著偏壓加劇，圍巖惡化，外擴速度加劇，達到0.65mm/d。拱頂沉降速度達到10月11日～10月18日，圍巖注漿加固期間，斷面YK104+130外擴停止，收斂速度為-0.27mm/d，合計收斂為-10.14mm。11月1日，斷面YK104+130（L2）（圖2.12，表2.12）測線收斂速度達到-15.24mm/d，拱頂沉降達到-12.411月2日，因下導開挖擾動，斷面YK104+130（L2）收斂速度達到-7.89mm/d，拱頂沉降達到-5.7mm/d。11月4日，因左測下導開挖引起較大變形收斂，斷面YK104+130（L2）測線收斂速度達到-10.25mm11月5日，YK104+132～YK104+126施做仰拱，該范疇封閉成環(huán)，收斂速度明顯減小，斷面YK104+130（L2）測線收斂速度達到-0.95mm/d，拱頂沉降達到-11月6日，暫停施工。斷面YK104+130（L2）測線浮現(xiàn)外擴現(xiàn)象，外擴速度為0.31mm/d。11月7日，YK104+130~132左側下導開挖，斷面YK104+130（L2）測線收斂速度達到-表2.11YK104+130(L1測線)洞內水平收斂量測數(shù)據(jù)表觀測日期日收斂值(mm)總收斂值(mm)9月23日0.009月24日-3.56-3.569月25日-3.30-6.869月26日-3.00-9.869月28日-2.01-11.879月30日-1.12-12.9910月2日0.24-12.7510月4日1.45-11.3010月6日1.11-10.1910月8日0.92-9.2710月10日1.05-8.2210月12日-1.48-9.7010月14日-0.75-10.4510月16日0.31-10.1410月18日-0.46-10.6010月20日-0.35-10.9510月22日-0.27-11.2210月24日-0.11-11.3310月25日-0.15-11.4810月26日-0.35-11.8310月27日-0.67-12.5010月28日-0.31-12.8110月29日-0.21-13.0210月30日-0.13-13.1510月31日-0.10-13.25圖2.11YK104+130（L1測線）總收斂值隨時間變化曲線表2.12YK104+130(L2測線)洞內水平收斂量測數(shù)據(jù)表觀測日期日收斂值(mm)總收斂值(mm)備注10月24日0.0010月25日4.104.1010月26日1.255.3510月27日0.005.3510月28日-0.684.6710月29日-1.533.1410月30日-0.692.4510月31日-1.490.9611月1日-15.24-14.28上臺階開挖、YK104+134、YK104+135環(huán)向裂紋，5-10mm11月2日-7.89-22.17YK104+132右側下導開挖11月3日-6.68-28.8511月4日-10.25-39.10YK104+132左右側下導開挖，初支施作11月5日-0.95-40.05YK104+132仰拱施做，混凝土初凝11月6日0.31-39.74暫停施工11月7日-3.41-43.15YK104+130~YK104+131左側下導開挖圖2.12YK104+130（L2測線）總收斂值隨時間變化曲線表2.13YK104+130拱頂沉降量測數(shù)據(jù)表日期日沉降量(mm)總沉降量(mm)9月23日0.09月24日-2.3-2.39月25日-2.1-4.49月26日-2.0-6.49月28日-1.6-8.09月30日-0.9-8.910月2日-0.5-9.410月4日-2.6-12.010月6日-4.3-16.310月8日-3.8-20.110月10日-3.0-23.110月12日-2.4-25.510月14日-2.0-27.510月16日-1.8-29.310月18日-2.3-31.610月20日-1.6-33.210月22日-0.7-33.910月24日-0.4-34.310月25日-0.5-34.810月26日-0.3-35.110月27日-0.2-35.310月28日-0.1-35.410月29日-0.3-35.710月30日-0.3-36.010月31日-0.2-36.211月1日-12.4-48.611月2日-5.7-54.211月3日-6.2-60.411月4日-11.7-72.111月5日-0.6-72.711月6日-0.8-73.5圖2.13YK104+130拱頂總沉降值隨時間變化曲線（4）軟弱圍巖隧道大變形特性從上述監(jiān)測成果知，燕子灣隧道YK104+130斷面拱頂合計沉降量為73.5mm，YK104+130（L1測線）周邊收斂合計變形量為13.25mm，YK104+130（L2測線）周邊收斂合計變形量為依照監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可知，YK104+130拱頂沉降合計達到73.5mm，根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》（JTGD70–）與《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTGF60–）有關規(guī)定，監(jiān)測預警原則為規(guī)范規(guī)定值2/3，即U＞（2Un／3）。（U為實測變形值，Un設計極限變形值）。普通狀況下，宜將隧道設計預留變形量作為極限位移。燕子灣右線為兩車道隧道，圍巖級別為Ⅴ級，取Un=120mm，2Un／3即為80mm。實測值已接近監(jiān)測預警原則，應采用特殊辦法。綜合分析懷通高速正團沖隧道和燕子灣隧道大變形洞段監(jiān)測成果，總結歸納了軟弱圍巖變形特性如下：1)大變形，變形量級較普通圍巖變形大多；具備初期變形發(fā)展快，變形增長持續(xù)時間長，受到施工影響，變形呈現(xiàn)階段性增減等特點。2)施工現(xiàn)場觀測襯砌混凝土開裂、剝落，錯臺嚴重，闡明圍巖發(fā)生明顯剪切膨脹，從而導致襯砌破壞。3)圍巖變形與支護構造互相作用。軟弱圍巖在隧道開挖后，初期變形量過大，而支護構造剛度相對較弱，導致噴射混凝土層變位大，發(fā)生整體沉降，這是軟弱圍巖大變形前提。2.3施工監(jiān)控量測技術在軟弱偏壓圍巖隧道進洞階段中應用2.3.1監(jiān)控量測及施工辦法正團沖隧道右洞出口端處在山坳出口，隧址嚴重偏壓，右側地表平緩，約800㎡水田，常年有小溪狀流水，表層為殘坡積種植土，植被發(fā)育，砂漏層。春夏屬湘西南地區(qū)雨季，陣雨、暴雨隨時而至，降水在地表漫流滲入，下有浸泡圍巖使得圍巖泥化，軟弱，巖體抗剪強度大大減少，增大襯砌壓力，嚴重影響洞口邊坡和隧道圍巖安全和穩(wěn)定。為保證隧道施工期間安全性，并對也許發(fā)生危及安全隱患或事故及時、精確地預報，引入監(jiān)控量測制度并貫穿整個施工過程監(jiān)控量測在洞口段每5m布置一種量測斷面，每個斷面布置1～2條收斂測線（每臺階斷面布置1條收斂測線）和3個拱頂下沉測點。按照規(guī)范規(guī)定當量測速率不不大于5.0mm/d或合計值超過規(guī)范規(guī)定值或設計值時，表白圍巖處在急劇變化狀態(tài)，應報警并進行加固。依照設計文獻，本隧道V級圍巖預留變形量為12cm。由于隧道右洞出口端圍巖軟弱、洞口偏壓，加上進洞階段適逢雨季，整個進洞階段歷時近5個月，整個施工過程重要可提成5個階段，如圖1隧道施工過程圖，圖中①～⑤為施工5個階段，圖中文字闡明為階段施工過程和施工加固辦法。（1）階段一：裂縫浮現(xiàn)、發(fā)展，量測成果變化明顯。洞頂、邊坡注漿，超前大管棚加固；截止2月8日，上臺階掘進至YK117+760，合計掘進36m。2月20日復工后，發(fā)現(xiàn)洞口端初期支護浮現(xiàn)多條斜向裂紋，裂縫長度1～7m，最大寬度4mm。洞內浮現(xiàn)多條沿拱架裂紋，從拱腳延伸至拱腰，且裂縫持續(xù)發(fā)展；洞內個別鋼支撐表面混凝土剝落。洞頂邊坡浮現(xiàn)多條裂縫，特別是偏壓左側截水溝多處開裂擠潰，經(jīng)觀測洞口圍巖和邊坡處在不穩(wěn)定狀態(tài)，掌子面停止掘進。圖2.14隧道施工過程圖監(jiān)控量測表白：近掌子面監(jiān)測斷面，隨開挖擾動，量測數(shù)據(jù)變化明顯，YK117+773和YK117+763斷面周邊收斂速率達到-0.74～-1.85mm/d，拱頂下沉速率為-2.39～4.68mm/d，位移不穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)變化至掌子面停止掘進后，如圖2.15和圖2.16。圖2.15監(jiān)控量測合計值隨時間變化曲線圖2.16監(jiān)控量測速率值隨時間變化曲線3月4日開始進行洞口洞頂邊坡注漿和超前大管棚加固。管棚采用φ108無縫鋼管，壁厚6mm，節(jié)長3m，水泥-水玻璃漿液，注漿初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa。在山凹區(qū)域新修截水溝，匯聚前方地表水，并引出隧道影響區(qū)。（2）階段二：裂縫持續(xù)發(fā)展，鋼拱架混凝土剝落，洞口段初期支護進行注漿加固；3月，初期支護混凝土裂縫繼續(xù)發(fā)展，從拱腳延伸至拱腰，鋼拱架混凝土剝落擴大，隧道洞內較大范疇滲水，雨天局部位置滴水如淋雨狀。3月10日開始對洞口段初期支護進行注漿加固。φ42注漿花管，注漿材料采用水泥漿，水灰比1:1，注漿壓力0.6～1.0MPa。監(jiān)控量測表白：3月中旬，洞口邊坡注漿后，量測速率明顯變小，但仍未穩(wěn)定，特別是3月底4月初持續(xù)幾天下雨，洞口監(jiān)測斷面每天沉降達到-0.30～-0.70mm。（3）階段三：仰拱開挖，掌子面恢復掘進。3月26日開始進行下導仰拱施工，至4月底洞口段40m仰拱施工完畢。掌子面恢復掘進，按V級圍巖施工，施工參數(shù)為S5a，上下臺階，預留核心土開挖，局部軟弱圍巖地段采用6m長φ42雙層超前小導管預支護。監(jiān)控量測表白：4月初，隨下導仰拱施工，監(jiān)控斷面量測數(shù)據(jù)明顯變大，周邊收斂速率達到-1.29～-1.84mm/d，拱頂下沉速率為-0.26～0.71mm/d,其中YK117+773合計收斂達到-40.9mm，合計拱頂下沉達到-55.03mm。4月中旬，該區(qū)段仰拱施工完畢，量測成果變小，周邊收斂速率達到-0.44～-0.86mm/d，拱頂下沉速率為-0.41～0（4）階段四：圍巖支護變形加劇，變形超限段增設套拱和暫時仰拱。4月～5月，雨季雨量充沛，隧道洞內有較大范疇滲水，局部如淋雨狀。裂縫繼續(xù)發(fā)展，最寬裂縫達到3.0cm。鋼拱架混凝土剝落，特別是拱頂和拱腳區(qū)域，在滲滴水作用下，混凝土剝落嚴重。洞口地表噴射混凝土多處開裂，截水溝多處嚴重擠潰，最寬處達到6.0cm，如圖6和圖6。洞口邊坡含水較豐富，地表徑流匯集滲入，土體摩阻力減少，加劇洞內圍巖不穩(wěn)定狀態(tài)。監(jiān)測斷面YK117+773和YK117+763量測數(shù)據(jù)較上一周明顯變大，周邊收斂速率為-1.09～-1.53mm/d,拱頂下沉速率為-1.10～-1.21mm/d。5月上旬，量測速率持續(xù)變大，周邊收斂速率達到-5.00～-5.36mm/d,拱頂下沉速率達到-3.99～-4.84mm/d，YK117+763合計收斂-100.60mm，拱頂合計下沉-87.0mm，量測速率不不大于5.0mm/d時，圍巖處在急劇變化狀態(tài)。監(jiān)測斷面YK117+753收斂速率達到-3.50mm/d，拱頂下沉速率達到-16.45mm/d，合計周邊收斂-51.40mm，拱頂合計下沉-148.40mm，合計量測變形值超過設計最大容許值，局部初期支護侵限?；诖?，發(fā)布監(jiān)控預警指令，掌子面停止掘進，洞口段圍巖支護進行注漿加固，YK117+747～YK117+736段增長套拱和暫時仰拱。圖2.17初期支護裂縫圖2.18地表截水溝開裂5月5日，初期支護混凝土裂縫擴展延伸，混凝土剝落區(qū)域加大，洞口段進行注漿加固，YK117+747～YK117+736增長套拱和暫時仰拱。套拱采用全環(huán)I18鋼架，與原支護噴混凝土密貼，φ42小導管鎖腳。暫時仰拱采用I20鋼架，上下布設φ22@1000連接筋，拱內澆注C25混凝土，每榀設立。注漿采用水泥漿，水灰比1:1。監(jiān)控量測表白：注漿加固后，量測數(shù)據(jù)變化趨緩，至5月下旬，監(jiān)測斷面YK117+773和YK117+763周邊收斂速率為-1.11～-1.49mm/d,拱頂下沉速率為-0.68～-1.08mm/d，圍巖支護仍不穩(wěn)定，YK117+730～YK117+770區(qū)域已施工段初期支護噴射混凝土裂縫繼續(xù)發(fā)展，從拱腳延伸至拱頂區(qū)域，呈閉環(huán)發(fā)展趨勢。（5）階段五：施做二襯。監(jiān)控量測表白：5月底，監(jiān)測斷面YK117+773和YK117+763周邊收斂速率為-0.34～-0.59mm/d,拱頂下沉速率為-0.04～-0.49mm/d，二襯準備施工。6月初，洞口段15m明洞和30m二襯施工完畢，持續(xù)觀測后，二襯未見異常。在洞口段整個施工過程，監(jiān)控量測和超前預報實時反映了圍巖和支護變形狀況，量測成果對隧道施工進行有效指引，防止了事故發(fā)生，體現(xiàn)了“動態(tài)施工”目，保證了隧道施工安全和質量。2.3.2隧道洞口施工總結分析以為，導致本隧道洞口施工困難重要有如下幾方面因素：地質方面：隧址嚴重偏壓，圍巖級別低，有軟弱破碎帶穿過。洞口山體對圍巖支護不但有偏壓作用，并且尚有線路方向強大推力，導致洞口套拱浮現(xiàn)明顯斜向裂縫。水文方面：隧道進洞階段為雨季，嚴重影響圍巖和支護構造穩(wěn)定。地表邊坡未做良好做噴錨解決，雨水經(jīng)砂漏層滲入加劇破壞圍巖穩(wěn)定。施工方面：施工工序不合理，仰拱未跟進，不及時閉合；初期支護存留時間太長，圍巖支護不穩(wěn)定，導致支護變形量大；二襯未及時施做。雖然導致偏壓、軟弱圍巖隧道進洞階段施工困難因素是多方面，但通過將超前預報和監(jiān)控量測納入隧道施工過程，并依照監(jiān)控量測成果來指引施工，是保證了隧道安全和質量有效辦法。本隧道施工過程依照超前預報和監(jiān)控量測成果提出了如下有針對性辦法，保證了隧道施工安全和施工順利進行。掘進中注意施工工藝，預留核心土，做好超前支護，開挖后及時進行噴錨支護，做好防突水突泥、防坍塌預案。保證鎖腳錨桿施工質量，控制超挖，保證回填質量。保證仰拱施工緊跟，盡早封閉成環(huán)，下導坑開挖采用跳槽形式，一次開挖長度不可過長。盡早進行二襯施工，防止圍巖變形過大。在初襯水量較大處加密環(huán)向排水管間距，達到良好排水目。注意洞內外排水，邊坡裂縫及時封閉，地表徑流引流至排水溝，使雨水順暢排出隧址區(qū)，防止雨水沖刷、入滲，影響邊坡和洞內圍巖穩(wěn)定。2.4影響軟弱圍巖變形重要因素依照上述正團沖隧道和燕子灣隧道等現(xiàn)場實測監(jiān)控數(shù)據(jù)整頓分析，得出隧道圍巖變形特性，表白圍巖變形受各種因素影響，重要影響因素有如下幾種方面:（1）圍巖性質1）隧道圍巖級別是決定隧道支護手段和工程辦法首要因素，同步它也是影響隧道圍巖變形極為重要因素。普通而言，隨著圍巖級別(Ⅳ→Ⅴ)依次減少，圍巖變形位移也愈大，其位移穩(wěn)定期間也相對愈長。2）圍巖構造，巖體構造狀態(tài)是圍巖質量評價重要原則之一，其破碎限度對圍巖變形有很大影響。普通而言，隨著圍巖巖體構造（整體構造→砌體構造→鑲嵌構造→壓碎構造→松散構造）強度減少，圍巖變形位移越大。3）地應力隧道失穩(wěn)是由于隧道開挖引起應力重分布超過圍巖強度或導致圍巖過度變形而導致。而應力重分布與否會達到危險限度就看初始應力場方向、量值和性質而定了。因此地應力是控制地下洞室穩(wěn)定基本因素之一，地應力重要有自重應力和構造運動產生或殘留應力兩種。其對隧道穩(wěn)定重要看最大主應力與最小主應力差值；主應力大小、方向；各主應力構成特性如何；以及主應力與工程相對方位、與巖層重要節(jié)理組夾角而定。在軟巖中圍巖應力重分布后會產生較大塑性區(qū)及松動區(qū)，引起圍巖隨時間而增長大變形，擠壓破壞。在洞頂體現(xiàn)為塌落，在側幫產生擠壓和潰曲性破壞，在底板產生底鼓等。4）巖體力學性質影響工程巖體穩(wěn)定性重要視巖體強度及變形特性與開挖后重新分布圍巖二次應力互相作用成果如何而定。前者強于后者則穩(wěn)定，后者強于前者則失穩(wěn)。軟巖力學特性如各向異性、塑性、擴容性、膨脹性、流變性等都對圍巖穩(wěn)定有重要影響。層狀軟巖各向異性使圍巖變形失穩(wěn)及失穩(wěn)形態(tài)有很強烈非對稱性，軟巖擴容性和塑性明顯時會使洞周形成松散破碎區(qū)或擠壓變形區(qū)，軟巖膨脹性會產生擠壞支護或形成嚴重底朦，有明顯時間效應粘土質軟巖則產生粘彈—塑性或粘塑性變形壓力。5）隧道埋深隧道圍巖變形位移大小與埋深有很密切關系。隨著埋深增長，初始應力場也隨之增大，在圍巖強度不變狀況下，隧道圍巖變形位移大小也相應增長。在正團沖隧道監(jiān)測資料中顯示：Ⅳ級圍巖洞段處在埋深較大洞段，而Ⅴ級圍巖處在淺埋洞段，兩者圍巖變形量與穩(wěn)定期間大體相稱，闡明埋深大圍巖變形量和穩(wěn)定期間大體相稱于埋深淺但圍巖級別高一級變形量和穩(wěn)定期間。（2）工程因素工程因素指隧道方位、斷面尺寸、形狀、開挖辦法、支護形式等影響。隧道方位對圍巖穩(wěn)定影響重要體現(xiàn)為:當隧道縱軸線接近正交最大主應力方向時，洞頂受到垂直壓力較大，對圍巖穩(wěn)定是不利;當隧道縱軸線平行或小角度相交主應力方向則較為有利。而對大斷層或軟弱地層則正好相反，隧道縱軸線與之正交較為有利。1）隧道跨度對圍巖穩(wěn)定影響。重要是其尺寸效應問題，也就是洞室臨空面尺寸與構造體尺寸相對關系B出(B為臨空面尺寸，b為構造體尺寸)，跨度B越大，其切割圍巖構造面越多，形成不穩(wěn)定塊體越多，圍巖易失穩(wěn)。2）隧道斷面形狀對其圍巖穩(wěn)定影響。例如矩形洞易在夾角處形成應力集中，而圓形洞則不會。隧道斷面為矩形洞或橢圓形時，則尚有一種長短軸應當盡量適應初應力場二個主應力值比例關系問題。3）隧道開挖辦法影響。對于軟巖大斷面隧道，若采用全斷面開挖，往往沒有足夠時間支護，隧道即發(fā)生塌方事故，故普通狀況下大斷面軟弱圍巖隧道開挖采用分部開挖，在軟弱圍巖隧道內采用機械開挖對圍巖擾動比采用爆破辦法要小，圍巖穩(wěn)定性相對就好某些。軟弱圍巖隧道掘進速度影響:在隧道掘進過程中，圍巖變形自掌子面前方1.52倍洞徑處即已開始，當采用迅速掘進時，循環(huán)時間較短，往往在隧道開挖后，及時進行暫時支護構造施工，這樣軟弱圍巖隧道圍巖時間效應影響較小，在軟弱圍巖隧道變形初始階段就提供支護力，防止了圍巖形成較大塑性區(qū)和松動區(qū)，減緩圍巖松弛惡化限度，增強了圍巖自穩(wěn)能力。若隧道掘進速度較慢時，圍巖時間效應明顯，圍巖變形充分，變形塑性體在無支護作用下，進入破裂階段，形成松動體，對支護構造形成較大支護壓力。特別在具備蠕變性質軟弱圍巖隧道掘進時，其掘進速度快慢，往往直接影響圍巖穩(wěn)定，掘進速度太慢，掌子面前方巖體在掘進前即進入了松弛破壞階段，圍巖甚至隨挖隨塌，給支護工作帶來了施工難度。斑竹林隧道圍巖屬“軟巖—超軟巖”，在巖體破碎中開挖時，經(jīng)常發(fā)生塌方，為此在隧道施工過程中進行了超前支護，開挖后及時進行支護，方可保證圍巖穩(wěn)定。4）支護形式影響。普通狀況下，隧道采用新奧法進行及時錨噴支護要比滯后好久永久性襯砌支護對圍巖穩(wěn)定更有利。在軟弱圍巖隧道中，因在支護前，圍巖己發(fā)生了變形，剛性支護往往比柔性支護更為有利，而在硬巖隧道支護中則盡量采用柔性支護。在龍池隧道支護中，咱們就采用了以鋼支撐為主初期支護構造。綜上所述，隧道圍巖變形重要受圍巖級別、巖體構造狀態(tài)、地應力、巖體力學性質影響、埋深、工程因素影響等多方面因素綜合影響，此外，地下水分布、淺表生構造等因素也會影響隧道圍巖變形。因此，咱們在較好地理解隧道圍巖變形特性及規(guī)律同步，必要綜合考慮各方面影響因素。2.5本章小結為研究分析懷通高速隧道軟弱圍巖變形特性，本章一方面簡介了隧道監(jiān)測技術與辦法。依照典型斷面現(xiàn)場實測監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，從時間效應和空間效應兩個方面分析和總結了正團沖隧道圍巖變形特性。在此基本之上，對燕子灣隧道軟弱圍巖大變形監(jiān)測分析，得出了軟弱圍巖變形某些特性，分析了軟弱圍巖大變形機理。詳細簡介了施工監(jiān)控量測技術在軟弱偏壓圍巖隧道進洞階段中應用，以為將監(jiān)控量測納入隧道施工過程，依照預報和監(jiān)測成果指引施工，可以有效保證隧道安全和質量。最后總結了影響軟弱圍巖變形重要因素。第三章隧道軟弱偏壓圍巖穩(wěn)定性分析3.1影響軟弱圍巖隧道穩(wěn)定因素3.1.1影響軟弱圍巖隧道穩(wěn)定因素軟弱圍巖條件下軟弱圍巖隧道對穩(wěn)定性有較高規(guī)定，否則就影響隧道使用功能。普通狀況下，軟弱圍巖隧道穩(wěn)定受地質構造、地應力、巖體力學性質、工程因素、地下水及時間條件等約束。（1）地質因素對軟巖穩(wěn)定影響1）巖性研究地下工程時，一方面應懂得圍巖類型及巖性分布狀況。巖性結識可定性判斷將面臨什么類型巖石力學問題。通過巖性種類結識可知巖石力學性質和各向異性限度，甚至可判斷出會產生某些與自然特性有關不穩(wěn)定因素。如強度較高硬巖(新鮮火成巖、厚層沉積巖等)，普通變形較小；而強度較低軟巖(薄層沉積巖和某些變質巖)，其變形量較大；灰?guī)r也許有巖溶或地下水突涌問題。2）巖體構造及裂隙分布在地質構造運動中形成構造面，普通狀況下，其強度遠低于母巖。巖體強度往往受構造面強度控制。裂隙分布不同，也對圍巖穩(wěn)定導致不同影響，當節(jié)理傾角不不大于300°，走向與隧道軸線交角不大于45°時，危險性較大；而當節(jié)理走向與隧道軸線大角度相交，則危險性較小。巖體在節(jié)理裂隙切割下，形成不穩(wěn)定構造塊體是地下工程松動地壓重要來源。3）特殊地質條件當隧道穿過斷層破碎帶、強風化帶、巖溶地區(qū)時，隧道穩(wěn)定難以維護。在這種地質條件下，往往地下水活動強烈，有強烈地壓現(xiàn)象，圍巖屬松軟破碎散體構造。普通來講，強烈擠壓斷層破碎帶，緊密褶皺帶和較寬張性斷裂帶以及幾條斷層交會地帶，是工程不良地質地段。（2）地應力軟弱圍巖隧道失穩(wěn)是由于隧道開挖引起應力重分布超過圍巖強度或導致圍巖過度變形而導致。而應力重分布與否會達到危險限度就看初始應力場方向、量值和性質而定了。因此地應力是控制地下洞室穩(wěn)定基本因素之地應力重要有自重應力和構造運動產生或殘留應力兩種。其對隧道穩(wěn)定重要看最大主應力與最小主應力差值；主應力大小、方向；各主應力構成特性如何；以及主應力與工程相對方位、與巖層重要節(jié)理組夾角而定。在軟巖中圍巖應力重分布后會產生較大塑性區(qū)及松動區(qū)，引起圍巖隨時間而增長大變形，擠壓破壞。在洞頂體現(xiàn)為塌落，在側幫產生擠壓和潰曲性破壞，在底板產生底鼓等。（3）巖體力學性質影響工程巖體穩(wěn)定性，重要視巖體強度和變形特性與開挖后重新分布圍巖二次應力互相作用成果如何而定。前者強于后者則穩(wěn)定，后者強于前者則失穩(wěn)。軟巖力學特性如各向異性、塑性、擴容性、膨脹性、流變性等都對圍巖穩(wěn)定有重要影響。層狀軟巖各向異性使圍巖變形失穩(wěn)及失穩(wěn)形態(tài)有很強烈非對稱性，軟巖擴容性和塑性明顯時會使洞周形成松散破碎區(qū)或擠壓變形區(qū)，軟巖膨脹性會產生擠壞支護或形成嚴重底鼓，有明顯時間效應粘土質軟巖則產生粘彈—塑性或粘塑性變形壓力。（4）工程因素影響工程因素指隧道方位、斷面尺寸、形狀、開挖辦法、支護形式等影響。隧道方位對圍巖穩(wěn)定影響重要體現(xiàn)為：當隧道縱軸線接近正交最大主應力方向時，洞頂受到垂直壓力較大，對圍巖穩(wěn)定是不利；當隧道縱軸線平行或小角度相交主應力方向則較為有利。而對大斷層或軟弱地層則正好相反，隧道縱軸線與之正交較為有利。隧道跨度對圍巖穩(wěn)定影響：重要是其尺寸效應問題，也就是洞室臨空面尺寸與構造體尺寸相對關系B/b/(B為臨空面尺寸，b為構造體尺寸)，跨度B越大，其切割圍巖構造面越多，形成不穩(wěn)定塊體越多，圍巖易失穩(wěn)。隧道斷面形狀對其圍巖穩(wěn)定影響：例如矩形洞易在夾角處形成應力集中，而圓形洞則不會。隧道斷面為矩形洞或橢圓形時，則尚有一種長短軸應當盡量適應初應力場二個主應力值比例關系問題。隧道開挖辦法影響：對于軟巖大斷面隧道，若采用全斷面開挖，往往來不及支護，隧道即發(fā)生塌方事故，故普通狀況下大斷面軟弱圍巖隧道開挖采用分部開挖，正團沖隧道即采用短臺階分步平行法開挖。在軟弱圍巖隧道內采用機械開挖對圍巖擾動比采用爆破辦法要小，圍巖穩(wěn)定性相對就好某些。軟弱圍巖隧道掘進速度影響：在隧道掘進過程中，圍巖變形自掌子面前方1.5-2倍洞徑處即已開始，當采用迅速掘進時，循環(huán)時間較短，往往在隧道開挖后，及時進行暫時支護構造施工，這樣軟弱圍巖隧道圍巖時間效應影響較小，在軟弱圍巖隧道變形初始階段就提供支護力，防止了圍巖形成較大塑性區(qū)和松動區(qū)，減緩圍巖松弛惡化限度，增強了圍巖自穩(wěn)能力。若隧道掘進速度較慢時，圍巖時間效應明顯，圍巖變形充分，變形塑性體在無支護作用下，進入破裂階段，形成松動體，對支護構造形成較大支護壓力。特別在具備蠕變性質軟弱圍巖隧道掘進時，其掘進速度快慢，往往直接影響圍巖穩(wěn)定，掘進速度太慢，掌子面前方巖體在掘進前即進入了松弛破壞階段，圍巖甚至隨挖隨塌，給支護工作帶來了施工難度。正團沖隧道圍巖屬“軟巖~超軟巖”，在巖體破碎中