褶皱构造中不同位置隧道的优劣比较

褶皱构造中不同位置隧道的优劣比较

刘统族（01号） 320070901331

（兰州大学，土木工程与力学学院，甘肃兰州，730000）

摘要：隧道是一种埋置于地层中的工程建筑物，隧道周围的地层(围岩)既对隧道结构产生作用，又是隧道承受荷载的体系之一。隧道结构与围岩的相互作用，决定了隧道工程受围岩条件影响显著，由于地层情况千变万化，地层特性错综复杂，这种相互影响关系还没有被充分认识，现有的理论体系也还不能完善的解释工程实际问题，因而目前隧道设计常常需要理论分析与工程类比相结合。 在工程中，当遇到地质条件为褶皱构造时，隧道位置选择在褶皱何处成为隧道选址的重要问题。应用理论分析与工程类比研究褶曲构造中隧道位置的选择，综合其各个优劣点，找出更加适合的方案。研究表明，在允许的条件下，隧道建在背斜是最合适不过的，在工程建设上，背斜处适合建隧道，向斜处适合建水库。

关键词：地下建筑；隧道；向斜；背斜；两翼；核部；方案

引言：我国是一个多山地带国家，由于隧道有缩短线路长度、提高道路的可靠性和安全性，以及在国防意义上的隐蔽性等优点，因此，我国的隧道工程一直比较发达，至今隧道总长度居世界第一。与此同时，我国当前正在进行大规模的基础建设，可以预见在未来的几十年内中国必将修建大量的铁路、公路、市政交通隧道。

交通隧道是地下工程中重要的一部分，在线路隧道勘测中，受形条件地质条件等因素的影响，选择隧道在线路上的位置是一个十分重要的问题。对交通隧道选址的基本原则是必须与总体设计相协调适应，隧道位置应选择在稳定的地层中，越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越。当隧道通过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利。不宜将隧道置于向斜轴部通过。

1.褶曲构造概述：

褶曲是在挤压作用下,岩层受力弯曲形成的.。具备如下要素：核、翼、顶角、轴面、枢纽、轴、转折端，主要有由背斜和向斜两种形式。如图1.1所示：

图 1.1

1.1背斜：背斜岩层向上弯曲，背斜形成后，因受到风化剥蚀作用的破坏，造成地层在

地面的分布规律是从中心至两侧，地层由老到新对称出现。年代较新的背斜一般形成褶皱山脉，在褶皱形成过程中，背斜顶部受张力，发生张裂，物质不坚实，易受外力侵蚀，最终成为谷地，其往往是储藏石油的“仓库，如图1.2背斜结构所示。

1.2向斜：向斜岩层向下弯曲，向斜形成后，受风化剥蚀破坏，在地面从中心到两侧，地层由新到老对称出现。年代较新的向斜一般形成谷地，向斜底部岩性坚硬，不易侵蚀，易接受沉积。从地形的原始形态看，向斜成为谷地。但是，由于向斜槽部受到挤压，物质坚实不易被侵蚀，经长期侵蚀后反而可能成为山岭。岩层自两侧向中心倾斜，核部为新岩层，两翼为老岩层，如图1.2向斜构造所示。

图 1.2

图1.3 室外一褶曲构造实图

2.褶皱中不同位置的隧道比较：褶皱核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体的完整。褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，变形强烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩石破碎或形成构造角砾岩带。由于岩层构造变形和地下水的影响，所以公路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部易遇到工程地质问题。褶皱翼部不同于核部，在褶皱翼部布置建筑工程时，如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向，且边坡倾向与岩层倾向一致，边坡坡角大于岩层倾角，则容易造成顺层滑动现象。在褶皱两翼形成倾斜岩层容易造成顺层滑动，特别是当岩层倾向与临空面坡向一致且岩层倾角小于坡角，或当岩层中有软弱夹层，如有云母片岩、滑石片岩等软弱岩层存在时应慎重对待。

2.1背斜位置：背斜核部的裂隙往往是地下水富集和流动的通道，必须注意岩层的坍落、漏水及涌水问题。

1.考虑防水：背斜岩层向上拱起地下水向两侧流,在背斜建隧道，隧道内不会有积水

2.考虑建筑安全,拱型构造相对来讲受力较强,,受力均匀，不易现塌方事故。背斜适合修地下隧道. 2.2向斜位置：向斜是良好的储水构造。因向斜岩层向下弯曲，受力集中于中心，所以，同一平面上各点受力不均匀，不宜修建铁路、隧道等工程。 2.3褶皱构造中隧道位置选择应考虑的问题：

(1)研究褶皱受挤压的程度，挤压越剧烈，往往工程地质条件越差； (2)研究工程与褶皱部位关系，一般来说，褶皱的受拉部位工程地质条件差； (3)研究褶皱的组成成分，一般说，脆性岩石组成的褶皱工程地质条件差。

（4）褶曲核部：岩层由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体完整性和强度高低，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育，所以在核部布置各种建筑工程，如路桥、坝址、隧道等，必须注意防治岩层的坍落、漏水及涌水问题。

（5）在褶曲翼部：边坡倾向与岩层倾向相反或者两者倾向相同，但岩层倾角更大，则对开挖边坡的稳定较有利。否则容易造成顺层滑动现象。因此，在褶曲翼部布置建筑工程时，重点注意岩层的倾向及倾角的大小。

(6)对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱翼部的均一岩层有利稳定。 岩层受力形成褶皱后，轴部张应力集中，岩石破碎，裂隙发育，易于风化；在石灰岩地区还易形成溶蚀，岩石强度低，渗透性大，为工程地质条件差的地段。因此，对于闸坝、电站、隧洞等都应尽量避开轴部地段 3.事例：

3.1：新浴龙龙山隧道，因向斜的存在，使原设计五级围岩231米,四级围岩1130米,三级围岩1255米,施工中变更设计五级围岩为1119米,四级围岩966米,三级围岩528米,总变更1779米,变更率为68%。

3.2：海窑隧道，由于多次构造变动和不同方向的力的作用，使工程区域构造形态表现不一，主要受拉脊山加里东地向斜褶皱带的影响，地质构造以平移断层及走向逆断层较为发

育，没有大的不良地质现象，地震基本裂度为8度。 结论：综合上面所述褶皱各位置隧道的比较，对于隧道等深埋地下工程，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利。因为隧道通过均一岩层有利稳定，而背斜顶部岩层受张力作用可能塌落，向斜核部则是储水较丰富的地段，但如果中间有松软岩层或软弱构造面时，则在顺倾向一侧的洞壁，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支撑破坏，发生局部坍塌。如果恰在褶皱的两翼，将受到偏侧压力，结构需要加强。

参考文献

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