岩层倾角对围岩变形的影响及控制技术

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：由图可见，水平收敛和拱顶下沉的变化随岩层倾角的变化而表现出显著不同。拱顶下沉随岩层倾角增大，表现出先增大后减小的趋势。当水平岩层α=0°时，拱顶下沉较大，当岩层倾角增大到15°时，拱顶下沉达到最大，当岩层倾角持续增大直至90°时，拱顶下沉呈持续减小趋势，90°时拱顶下沉最小。可见，岩层倾角对围岩塑性区大小及分布形状有明显影响。表3.5节理走向和岩层倾角对隧道开挖的影响

图3.6是侧压力系数k=1时，围岩变形随岩层倾角的变化曲线。由图可见，水平收敛和拱顶下沉的变化随岩层倾角的变化而表现出显著不同。当α=0°时，水平岩层的水平收敛最小，随岩层倾角增大，水平收敛平缓增加，当岩层倾角由60°增大到75°时，水平收敛急剧增加，达到最大值，当岩层倾角由75°继续增大到90°时，收敛呈下降趋势，但90°时的收敛变形值要明显高于0°～60°。拱顶下沉随岩层倾角增大，表现出先增大后减小的趋势。当水平岩层α=0°时，拱顶下沉较大，当岩层倾角增大到15°时，拱顶下沉达到最大，当岩层倾角持续增大直至90°时，拱顶下沉呈持续减小趋势，90°时拱顶下沉最小。

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图3.6　不同岩层倾角围岩变形曲线

图3.7是不同岩层倾角围岩塑形区分布。可见，岩层倾角对围岩塑性区大小及分布形状有明显影响。洞周围岩呈岩体内部与层理面剪切屈服的复合模式，没有出现张拉破坏。0°～15°缓倾角时，拱顶和墙中主要是岩体内的剪切屈服，弱面屈服出现在拱腰和墙角两侧。倾角为45°～60°时，弱面屈服的范围逐渐增大，此时，拱顶与墙中由岩体内屈服向弱面屈服为主导转化，而拱腰与墙角则由弱面屈服向岩体内屈服为主导转化，反映了随着倾角的增大，岩体强度越来越低。倪国荣等人的文献指出:层状岩体内摩擦角和内聚力随岩层倾角变化，并在45°左右达到最小值;75°倾角时，在弱面屈服与岩体内屈服的共同作用下，洞周围岩体屈服范围达到最大，90°倾角时，拱腰与边墙处的弱面屈服范围显著减少。综上研究可知，岩层倾角对隧道围岩稳定性存在明显影响(表3.5)。(https://www.chuimin.cn)

表3.5　节理走向和岩层倾角对隧道开挖的影响

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岩层倾角对围岩变形的影响及控制技术

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