隧道含软弱夹层围岩分级及稳定性影响研究
何知思
(重庆建设工程质量监督检测中心有限公司， 重庆 401336)
软弱夹层是隧道岩体中的软弱结构面，与周围岩体相比，软弱夹层具有高压缩性和低强度的特性，其分布特征及夹层填充物种类的变化对围岩稳定性的影响各异[1]。杨海锋[2]利用数值分析着重研究了软弱夹层的厚度、倾角、与开挖轮廓线之间的距离、分布位置对围岩稳定性的影响。龙帅[3]通过数值模拟分析陡倾岩层中软弱夹层的分布对车站围岩稳定性的影响。张志强等[4]利用有限元分析系统研究了软弱夹层分布部位对地下洞室围岩稳定性以及喷锚支护结构受力性状的影响。王勇[5]运用有限元方法对软弱夹层在角度、长度和宽度特定，而相对于隧道的位置不同时的几种情况进行了数值模拟，具体分析了围岩的位移、主应力以及支护结构受力等的变化规律。可见，关于含软弱夹层围岩的研究很多，但对软弱夹层进行详细分类的研究较少。
本文通过分析某高铁隧道揭示的掌子面软弱夹层，结合已有针对隧道软弱夹层的研究成果，对软弱夹层按填充物种类、厚度、含水量、分布部位及倾角进行详细分类。本文在考虑岩体软弱夹层的分布特征及夹层介质的前提下，提出了隧道含软弱夹层围岩的分级方法，通过该分级方法在某高铁隧道施工过程中的应用，验证了该方法在施工时支护结构变更设计中的准确性。
根据对已有研究成果的分析可知，影响软弱夹层性质的主要因素有：夹层填充物、夹层厚度、夹层倾角、夹层部位及夹层含水情况。因此，可根据隧道实际揭示的掌子面软弱夹层进行以下分类。
1.1 按软弱夹层成分分类
软弱夹层填充物的种类对夹层的工程性质有较大的影响，按软弱夹层填充物的种类可分为软岩夹层、破碎夹层以及泥化夹层，现场揭示相应的夹层如图1所示。
(a) 软岩夹层
1.2 按软弱夹层厚度分类
通过某高铁隧道揭示的软弱夹层可知，软弱夹层厚度为10 cm～5 m，体现了较大的离散性。对于薄层夹层，夹层的存在导致岩体的抗剪强度降低，岩体破坏的主要方式是沿着软弱夹层发生滑动。对于中厚层夹层，其破坏方式除了沿夹层面发生滑动外，软弱夹层富水时，夹层岩体常以塑流状态被挤出，易发生掌子面溜塌事故。为分析夹层厚度对围岩稳定性影响，将软弱夹层按厚度分为厚层夹层、中厚层...
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