胀岩水-岩耦合作用对隧洞衬砌变形破坏的机制分析及施工设计要点

膨 胀 岩 水 － 岩 耦 合 作 用 对 隧 洞 衬 砌 变 形 破 坏 的 机 制 分析 及 施 工 设 计 要 点摘 要 ： 四 川 盆 地 广 布 紫 红 色 粉 砂 质 泥 岩 、 泥 岩 等 红色 地 层 （ 俗 称 “ 红 层 ” ） ， 其 特 点 是 岩 石 质 地 软 弱 ，遇 水 易 崩 解 、 膨 胀 。 本 文 以 四 川 省 升 钟 灌 区 左 分 干 渠回 龙 宫 隧 洞 衬 砌 的 变 形 破 坏 为 例 ， 讨 论 了 隧 洞 围 岩 的膨 胀 特 性 。 由 此 出 发 分 析 了 该 类 膨 胀 围 岩 膨 胀 机 制 ，提 出 了 水 － 岩 耦 合 作 用 的 概 念 ， 以 及 岩 石 环 境 对 膨 胀影 响 ， 在 此 基 础 上 述 了 回 龙 宫 隧 洞 衬 砌 变 形 破 坏 的 原因 。 最 后 阐 述 了 膨 胀 围 岩 隧 洞 的 施 工 、 设 计 要 点 。关 键 词 ： 膨 胀 岩 特 性 围 岩 膨 胀 机 制 水 － 岩耦 合 作 用 岩 石 环 境1. 工 程 概 况回龙宫隧洞位于四川省阆中县境内，为升钟灌区左分干渠上的一座隧洞，隧洞全长1155.6m 。隧洞于1987年动工兴建，1992年4 月竣工，1994年开始通水。断面型式为城门洞形，隧洞宽2.5m，直墙高2.1m，顶拱为150o圆心角边墙、底板、顶拱采纳浆砌条石和局部现浇砼衬砌。经2025年汛末检查，顶拱沿浆砌拱石灰缝出现多处开裂，部分拱石剪切破坏，甚至压碎、脱落；边墙中部出现多处水平裂缝，最宽达3cm ，已出现多处垮塌；底板浆砌条石向上凸起，凸起高最高达55cm ，损坏严重。2. 基 本 地 质 条 件 概 况工程位于四川盆地东北边缘的丘陵地区。构造上属川中旋钮构造体系中台山半环状构造的八角场背斜北翼，岩层产状N55°E/NW<1° ；岩体中一般发育两组裂隙①N50~70°E/NW<76~81° ，②N30~50°W/NE<75~84° 。裂面起伏粗糙，见铁质薄膜。据勘探与施工开挖资料，隧洞位于侏罗系上统蓬莱镇组紫红色粉砂质泥岩中，其间夹有灰白色砂岩透镜体。按水利水电地下工程围岩分类方案，各段围岩类别划分如下：进口段（0+000~0+200）：洞顶以上新奇粉砂质泥岩厚度为1.0~1.5 倍洞径，有地下水渗出，围岩类别属Ⅴ类。洞身段（0+200~1+075.0）：洞室位于新奇粉砂质泥岩中，无地下水活动，围岩类别属Ⅳ类。出口段（1+075.0~1+155.6 ）：洞...