第4章 陡倾层状围岩滑移-弯曲破坏机制及动力稳定性分析

4.1 概述

随着科学水平的不断提高，为了满足人类活动的正常需求，在对地面土地资源不断开发利用的同时，也加强了对地下空间的开发，使得人类对土地资源的改造利用模式逐渐由地面平铺式发展转为地下纵向发展。地下空间的开发不可避免地会遇到占整个陆地面积70%左右的具有层状构造的沉积岩和层状变质岩，在层状岩体地层中开发空间资源势必会面临一系列围岩安全性问题。水平、缓倾斜和陡倾斜层状岩层是层状构造岩体和层状变质岩体的主要存在形式，层与层相互叠加，层理面具有单一或者不同物理力学特性，并且在外力作用下层间会沿着具有微小黏结力的层理面、薄弱层以及软弱夹层产生错动，节理的发育程度不等。由于这些层状岩体受构造应力和地质条件的影响，往往通过节理、裂隙、断层等结构面将连续岩层分割成层状岩质矩形板，岩质矩形板厚度与其长宽相比小得多，层与层几乎平行。在进行地下隧洞施工过程中，如遇水平层状岩层，则围岩拱顶将会向临空面一侧发生较大的下沉或者出现沿着洞室轴向的张裂缝。在陡倾角层状岩层中开挖隧洞，当洞室轴线与岩层走向平行时最不利于围岩稳定，边墙易于向临空面一侧滑移弯曲，导致围岩鼓起或者折断。地下岩层大多以倾斜形式存在，本章结合实际工程，以陡倾角层状岩层为研究对象，通过建立陡倾角层状岩体岩质矩形板的力学模型，着重阐述滑移-弯曲（溃曲）型围岩的力学机制和分析层状岩板在爆破、地震以及施工机械等周期性荷载作用下的静动力稳定性。