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1、第11卷第4期中国地质灾害与防治学报Vol.11No.42000年12月TheChineseJournalofGeologicalHazardandControlDec.2000文章编号:1003-8035(2000)04-0005-06隧道的埋深划分徐则民,黄润秋,王士天(成都理工学院工程地质研究所,四川成都610059)摘要:随着大埋深特长山岭隧道的日益增多,过去关于隧道埋深的划分显得过于粗糙,有必要进行更详细的分类。隧道按埋深分类应考虑的主要因素之一是围岩的变形破坏方式,而后者与围岩的初始应力状态密切相
2、关。大多数山脉的初始地应力架构基本类似,即,Hmax、Hmin分别与山脉走向垂直和平行,v/Hmin随标高的变化而变化。鉴于大多数长隧道都与山脉走向垂直,根据v/Hmin、围岩变形方式、变形破坏位置及围岩自承能力等,将隧道划分为浅埋隧道、深埋隧道和超深隧道三大类,它们的临界深度分别为(2～2.5)hq和500m。关键词:隧道分类;初始应力状态;浅埋隧道;深埋隧道;超深隧道+中图分类号:U451.2文献标识码:A论证、设计及施工等密切相关的问题。尽管这些问题1引言(如岩爆)在埋深数10m的隧道中也有
3、发生,但主要[1～4]我国经典的隧道工程著作根据埋深将隧道还是出现在埋深大于数100m的洞段,而且具有埋划分为深埋隧道和浅埋隧道两大类,现行的铁路隧道深越大,发生几率越高的趋势。将埋深数10m和数[5]设计规范和公路隧道设计规范在计算围岩压力时,100m甚至上1000m的隧道同归于深埋隧道,显然也都采用该划分方案。深埋隧道和浅埋隧道的临界深是不合适的。近年来,“深埋隧道”一词被广泛采[6～8]度(hq)以隧道顶部盖层能否形成压力拱(自然拱)为用,而且似乎已经被赋予了新的含义,但并未明原则确定的。因此,不同类别
4、围岩的分界深度是不一确其临界深度;文献[9]指出“隧道埋深大于500m,[3]样的,一般采用塌方平均高度hq(表1)的2～2.5可称为深埋隧道”。但这与现行划分方案相冲突。倍。因此,从某种意义上来说,以往的深、浅埋隧道划表1各类围岩塌方高度平均值分方案线条过粗,对隧道,特别是长大隧道的设计、施Table1Averagecollapseheightofdifferentwallrock工缺乏更明确的指导意义,有必要考虑新的划分方案。围岩类别ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ2山体初始地应力状态及隧道轴线方临界深度hq0.61.22.
5、34.710.019.15(m)向选择隧道埋深划分要考虑的最主要因素之一是围岩根据上述方案,对于山岭隧道,埋深超过50m[1,2,14,15]稳定性。而岩体初始应力状态是与其密切相(保守的估计是100m)的隧道基本上都可以划分为关的重要问题之一。尽管关于地壳深部应力状态的研深埋隧道。究已经有很长的历史,也积累了比较多的资料,但是我国在1980年以前就已经建成最大埋深达真正能为山岭隧道设计所利用的并不多。第一,这些1650m的成昆线关村坝隧道;1980年以后,修建的研究主要是为地震、地热、采矿、石油及水电工程等
6、隧道越来越多,长度也越来越大。山岭隧道长度的增目的而进行的,从海拔来说,一般都是以标高不大的大,必然引起埋深增大,埋深数100m的隧道已经司河谷、沉积盆地、古老结晶岩地质等部位为零点向深空见惯,最大埋深超过1000m的隧道越来越多(目前世界上隧道的最大埋深已经接近3000m),如锦屏电站引水隧道最大埋深2500m、西康线秦岭隧道最收稿日期:1999-10-20;修回日期:2000-03-15大埋深1600m。隧道埋深增大同时,也出现了与此有作者简介:徐则民(1964—),男,博士后,桥梁与隧道工程专业,研究方
7、向为铁路地质灾害.关的岩爆、软岩大变形、高地温、高压涌水等与隧道中国地质灾害与防治学报6ZHONGGUODIZHIZAIHAIYUFANGZHIXUEBAO2000年部进行的(图1),很少是在高山上进行的;第二,对山岭隧道,特别是长、特长隧道的轴线基本上都于长隧道和特长山岭隧道,从隧底到山顶的垂直高度是与山体走向垂直或近于垂直的,如西康线秦岭隧道(埋深)一般都在数100m至1000m以上(Gotthard及拟建的渝怀线圆梁山隧道等,本文对隧道埋深的划隧道已经达到2500m),隧道设计所要了解的是从山分即以隧道
8、轴线(大致)垂直山脉走向为前提进行的。顶到隧道轴线下方一定范围内的初始应力分布(图尽管有些学者提出隧道轴线应与最大主应力方向有1)。因此,一般不能用传统的地应力资料来推断高耸一定夹角,但总体上看,尽量使之与山脉走向垂直是山体内地应力初始状态的垂向变化。合理的。第一,可以使隧道长度达到最小;第二,有利于围岩稳定。一般说来,作用于隧道洞壁上的切向应力(往往达到数10至100余个MPa)越小,越有利于围岩
