局部膨脹土作用下隧道穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

馬素健，Saqib Ashraf，崔 瑛

（橫濱國立大學(xué)都市創(chuàng)新研究院,日本 橫濱 240-0067）

膨脹土對(duì)于工程建設(shè)而言是一種較為危險(xiǎn)的地質(zhì)土體，由于其在吸水和失水過程中具有顯著的脹縮性以及自身具備的裂隙性和較為普遍的超固結(jié)性[1]，對(duì)于隧道工程的施工以及安全性都將產(chǎn)生巨大的影響。膨脹土容易導(dǎo)致施工過程中超固結(jié)壓力的消散、土體吸水膨脹造成圍巖應(yīng)力的重分布，繼而引起圍巖塌方，造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。此外，由于周圍膨脹土吸水之后產(chǎn)生的巨大膨脹力可能導(dǎo)致襯砌的開裂[2]，將對(duì)隧道的維護(hù)與安全造成巨大困擾。

目前，大部分中國學(xué)者主要通過數(shù)值仿真和基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)展開研究。針對(duì)膨脹土隧道的數(shù)值仿真研究，陳纖等[3]通過ABAQUS 有限元軟件對(duì)于膨脹土隧道的開挖展開研究，得到增濕條件下圍巖的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)，并指出增濕強(qiáng)度為影響隧道穩(wěn)定性的主要因素。常帥斌[4]采用GTS/NS有限元軟件對(duì)于不同含水率下的膨脹土隧道的圍巖應(yīng)力展開研究，得到原狀土與重塑土含水率與膨脹力之間的關(guān)系。張藝騰等[5]針對(duì)黃土的局部膨脹影響隧道穩(wěn)定性的情況采用FLAC 3D 指出仰拱為局部膨脹的明顯影響區(qū)域。鄭俊杰等[6]針對(duì)降雨入滲對(duì)于膨脹土隧道影響的情況采用FLAC 3D 分析了入滲時(shí)間、膨脹系數(shù)等對(duì)于圍巖變形的影響。施有志等[7]采用PLAXIS 3D 對(duì)膨脹土層滲水后的車站底部隧道進(jìn)行應(yīng)力分析，研究發(fā)現(xiàn)膨脹土更容易引起土層底部隆起和掌子面回彈。

目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[8?9]只是在無法規(guī)避的情況下出于安全的考慮建議對(duì)隧道襯砌進(jìn)行加厚，此外關(guān)于膨脹土隧道的試驗(yàn)研究也相對(duì)較少。基于此，本文針對(duì)圍巖中膨脹土出現(xiàn)的位置對(duì)隧道的影響展開試驗(yàn)研究。通過模型試驗(yàn)測(cè)試研究膨脹土膨脹過程中隧道的受力特征和圍巖的變形特征以揭示局部土體膨脹對(duì)于隧道穩(wěn)定性的影響。

1 膨脹土自由膨脹試驗(yàn)

由于膨脹土是一種非飽和并且受含水量影響性質(zhì)較為不穩(wěn)定的土體，具有明顯的吸水膨脹和失水收縮的性質(zhì)，其含有的蒙脫石、伊利石等黏粒物質(zhì)將極大地影響土體的膨脹性能[10]，在開始膨脹土隧道試驗(yàn)前需開展自由膨脹試驗(yàn)對(duì)膨脹土試樣進(jìn)行相關(guān)物理參數(shù)的測(cè)定。

圖1 為自由膨脹實(shí)驗(yàn)示意圖及試驗(yàn)裝置圖。本研究所選取的膨脹土試樣為25 %的膨潤土與75 %的Toyoura 砂[11?12]（兩者均為質(zhì)量比），在制作完土樣后采用高20 mm、直徑60 mm 的模具裝載試樣進(jìn)行自由膨脹試驗(yàn)，試樣物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

表1 膨脹土力學(xué)參數(shù)Tab.1 The parameters of expansive soil

圖1 自由膨脹試驗(yàn)Fig.1 Free swell test

將試樣裝入測(cè)試盒中，儀器組裝完成后在測(cè)試盒頂部加壓，初始固結(jié)完成后樣品中開始滲水進(jìn)行自由膨脹直到膨脹完畢。試樣膨脹到最大體積后施加負(fù)載直至樣品達(dá)到其初始的孔隙率從而測(cè)試其膨脹力。試樣膨脹曲線如圖2(a)所示。

圖2 自由膨脹試驗(yàn)曲線Fig.2 Curve of free swell test

在達(dá)到膨脹峰值前土體處于一直膨脹的狀態(tài)，最終膨脹量約為22%。在0～40 h 內(nèi)膨脹曲線斜率較為一致，說明土體處于線性膨脹的狀態(tài)，在40 h之后隨著時(shí)間的增長(zhǎng)曲線斜率逐漸降低。由e-logP曲線可知，試樣初始孔隙比為0.65，試樣膨脹后孔隙比迅速增大，膨脹完全后施加負(fù)向荷載直至恢復(fù)其初始孔隙比得到試樣的膨脹壓力[13]，由曲線可知在加載壓力為161.72 kPa (膨脹壓力)后其孔隙比恢復(fù)至0.65。

2 模型試驗(yàn)

2.1 模型試驗(yàn)裝置

模型試驗(yàn)采用日本橫濱國立大學(xué)Cui Lab.自主研發(fā)設(shè)計(jì)的膨脹土隧道模型試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置主要由模型箱、隧道襯砌、兩側(cè)滲水裝置組成，如圖3 所示。隧道為馬蹄形隧道，其直徑為100 mm。根據(jù)已有研究[14]可知，當(dāng)橫向尺寸為隧道直徑的3～5 倍時(shí)可以有效地減緩模型箱效應(yīng)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖溆捎袡C(jī)玻璃板組成，平面尺寸為600 mm×600 mm，由于所涉及的研究問題為平面應(yīng)變問題，因此縱向厚度沿隧道軸線方向取200 mm。

圖3 模型試驗(yàn)裝置Fig.3 Model test equipment

2.2 相似比計(jì)算及相似材料

模型試驗(yàn)所選用的圍巖材料和膨脹土材料按照幾何比為1∶100 的相似定理進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，得到如表2 所示的模型相似指標(biāo)及相似常數(shù)。

表2 模型試驗(yàn)相似指標(biāo)Tab.2 Model test similarity index

2.3 試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)介

本試驗(yàn)通過采集隧道環(huán)向方向的壓力值研究局部膨脹土體膨脹對(duì)于隧道穩(wěn)定性的影響，在隧道環(huán)向方向均勻布設(shè)由東京測(cè)量?jī)x器實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的壓力傳感器，不同工況下傳感器布設(shè)情況如圖4 所示。在模型箱底部設(shè)有與滲水裝置相連的進(jìn)水口用于土體膨脹，數(shù)據(jù)采集由壓力測(cè)試系統(tǒng)完成。

圖4 隧道環(huán)向壓力測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.4 Measuring point layout

3 局部膨脹土隧道試驗(yàn)

為探究不同位置膨脹土膨脹對(duì)于隧道穩(wěn)定性的影響，本研究設(shè)計(jì)了兩組試驗(yàn)針對(duì)底部膨脹土和左側(cè)膨脹土對(duì)于隧道穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究。在進(jìn)行試驗(yàn)之前采用水頭高度驗(yàn)證傳感器的有效性，根據(jù)均勻密度為1.6 g/cm3配置膨脹土層[15]，為探究膨脹土對(duì)于隧道穩(wěn)定性的影響，采用假設(shè)土層的方法，每層膨脹土厚度均取2 cm。采用#6 硅砂配置圍巖材料。夯筑土層前根據(jù)均勻密度計(jì)算每5 cm厚一層所需要的土量并進(jìn)行分層夯實(shí)。在進(jìn)行膨脹土夯實(shí)過程中在兩側(cè)留出空隙以減小模型箱邊界效應(yīng)對(duì)于膨脹土的影響。土體夯筑完成后，靜置一段時(shí)間后將底部進(jìn)水口與滲水裝置連接，滲水裝置的水頭始終保持在某一高度保證土層的吸水不受限制,如圖5 所示。待膨脹土體吸水膨脹后，采用高精度相機(jī)對(duì)于土體進(jìn)行拍照，后續(xù)采用PIV 技術(shù)進(jìn)行圍巖變形分析。

圖5 兩種工況填筑完成Fig.5 2 cases after compacting soil

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 隧道環(huán)向壓力時(shí)程分析

如圖6 所示，為底部土體膨脹作用下隧道環(huán)向壓力分布曲線。在整個(gè)膨脹過程中IL、IR 以及IC 膨脹壓力變化最大；WR 和WL 處的膨脹壓力在整個(gè)過程中的變化也相對(duì)較大。約10 h 后其余部位傳感器的壓力處于平穩(wěn)狀態(tài)，位于SL 處的環(huán)向壓力最小。

圖6 底部膨脹土隧道環(huán)向壓力時(shí)程曲線Fig.6 The pressure history-time curve under bottom expansive soil

在膨脹時(shí)間10 h 內(nèi)，位于隧道底部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的隧道圍壓為線性增長(zhǎng)階段，并且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，底部?jī)蓚?cè)(IL、IR)的環(huán)向壓力一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在約350 h 處膨脹效應(yīng)達(dá)到最大，環(huán)向壓力達(dá)到最大值，分別為97.23 和91.93 kPa，并在之后保持平穩(wěn)壓力。而IC 處的壓力值則在約95 h 達(dá)到最大值，并由于圍巖本身卸載的影響導(dǎo)致其壓力值有短暫的降低，當(dāng)膨脹土將要達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，其壓力出現(xiàn)短暫的提升并在之后進(jìn)入穩(wěn)定階段。

如圖7 所示，為隧道左側(cè)膨脹土膨脹過程中隧道環(huán)向壓力的時(shí)程曲線圖，為測(cè)試該工況覆土壓力，該工況下使其從第6 h 開始滲水。隧道環(huán)向壓力膨脹初始階段增幅較大，10 h 后WL 和SLL 處的壓力繼續(xù)增大，其他位置處的環(huán)向壓力則保持平穩(wěn)。由于膨脹土位于隧道左側(cè)位置，并且均勻分布于隧道頂部與底部，當(dāng)水從模型底部滲透進(jìn)入膨脹土后，巨大的膨脹作用導(dǎo)致隧道環(huán)向圍巖壓力出現(xiàn)短暫的應(yīng)力重分布。50 h 后圍巖壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，環(huán)向壓力變化位置主要集中于WL 和SL 處。當(dāng)膨脹土達(dá)到飽和狀態(tài)，兩處位置的環(huán)向壓力達(dá)到最大值，分別為37.75 和23.76 kPa。當(dāng)達(dá)到最大壓力后會(huì)出現(xiàn)短暫的負(fù)增長(zhǎng)，之后維持一個(gè)較為平穩(wěn)的狀態(tài)。在膨脹土達(dá)到飽和后環(huán)向壓力有所降低的原因可能是由于膨脹土達(dá)到飽和后，此時(shí)圍巖的擾動(dòng)不再由膨脹土主導(dǎo)，而是由土體本身的卸載導(dǎo)致。由于卸載時(shí)間較短，在60 h 后隧道的環(huán)向壓力持續(xù)一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

左側(cè)膨脹土對(duì)于隧道影響較大的位置為WL 和SLL。環(huán)向最靠近膨脹土的監(jiān)測(cè)點(diǎn)為WL 監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其次為SL 監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在膨脹5～20 h 過程中WL 處的環(huán)向壓力的變化近似呈線性變化。值得注意的是在膨脹的整個(gè)過程中WR 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力在經(jīng)歷過陡增階段后以較小的斜率線性增長(zhǎng)，這種情況可能是由于左側(cè)膨脹土的膨脹以及右側(cè)邊界固定的影響導(dǎo)致隧道在左側(cè)膨脹的過程中將膨脹受到的壓力傳遞到了右側(cè)。

綜合分析不同位置土體膨脹下隧道環(huán)向壓力膨脹曲線可知，受與膨脹土的距離影響，距離膨脹土越近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力越大。圖6 中顯示受影響最大的為IL、IR，其次為IC，而WL 和WR 由于其位置接近于隧道底部的膨脹土，因此受影響依舊比較大；圖7 顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)與膨脹土越近，其受影響時(shí)間和壓力增幅越大。

此外，值得注意的是隧道環(huán)向壓力受膨脹土影響的變化并不是單一的切線斜率變化，由圖6 的a、b、c 處區(qū)域可知，環(huán)向壓力同樣在此區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)近乎持平狀態(tài)；由圖7 的a 處位置可知，SLL 處在10 h 附近達(dá)到第一個(gè)極值點(diǎn)時(shí)，首次出現(xiàn)應(yīng)變緩沖的時(shí)間約為總膨脹時(shí)間的1/5，環(huán)向壓力穩(wěn)定一段時(shí)間后再次增長(zhǎng)。因此可以得到膨脹土膨脹過程雖然是一個(gè)持續(xù)膨脹的過程，但是每當(dāng)膨脹土膨脹到一定階段，就會(huì)出現(xiàn)持平狀態(tài)，即圍巖的卸荷狀態(tài)。也就是說膨脹土的飽和程度在這一階段起著重要的作用，膨脹壓力不再成為變形的主導(dǎo)因素，而是圍巖自身的應(yīng)變緩沖。

4.2 土體膨脹下隧道壓力分布規(guī)律

如圖8 所示，為隧道底部膨脹土分別膨脹10、50、70 h 和膨脹結(jié)束后的隧道圍壓變化圖。在膨脹的整個(gè)過程中隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，環(huán)向壓力整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，隨著與底部距離的增大壓力逐漸減小；而對(duì)于隧道直墻之上的部分，其環(huán)向壓力在整個(gè)過程中基本為0，以SL 部位為界限環(huán)向壓力的傳遞急速降低。以WL 和SLL 為例，在膨脹150 h 時(shí)，對(duì)應(yīng)部位的環(huán)向壓力分別為24.00 和2.33 kPa，可能是由于SL 部位以上為馬蹄形隧道的拱形區(qū)域，其剪力發(fā)生變化，因此環(huán)向壓力急速減小。

圖8 底部膨脹作用環(huán)向壓力分布Fig.8 The Circumferential pressure of bottom expansive soil

由于整個(gè)模型呈對(duì)稱分布，隧道環(huán)向壓力大致呈對(duì)稱分布，當(dāng)膨脹150 h 后隧道的WL 和WR 處的壓力基本沒有發(fā)生變化，因此可以推測(cè)底部膨脹土的膨脹對(duì)于隧道部位的影響按照區(qū)域由遠(yuǎn)及近依次停止。此外，位于底部中心位置區(qū)域的壓力在整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)并沒有較大的變化，因此可以將隧道底部膨脹土推測(cè)假定為一受彎結(jié)構(gòu)（上部受壓）。隨著膨脹時(shí)間的增大，底部?jī)蓚?cè)部位受到較大的土體壓力。以IL 為例，在膨脹時(shí)間為50、150 h 和膨脹結(jié)束后的時(shí)間段，其膨脹壓力分別為40.74、68.26 和96.39 kPa，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，其膨脹效應(yīng)也在逐漸削弱。

如圖9 所示，為隧道左側(cè)膨脹土膨脹作用下10、50、70 h 和膨脹結(jié)束后環(huán)向壓力變化圖。當(dāng)左側(cè)出現(xiàn)膨脹土?xí)r，其影響的主要區(qū)域?yàn)樽髠?cè)的WL 和SLL 區(qū)域，與4.1 節(jié)內(nèi)容所分析一致，但環(huán)向壓力并未隨著膨脹時(shí)間的增大而呈增大趨勢(shì)，而是在膨脹50 h 左右膨脹作用停止，并且環(huán)向壓力有一定的減小趨勢(shì)。而其他區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)向壓力變化并不明顯甚至為0 kPa 左右，其原因大致是由于隧道在整個(gè)過程中固定，因此壓力并不能傳遞到另一端。由于膨脹過程中上層圍巖在整個(gè)過程中主要沿隧道中線位置向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致一側(cè)出現(xiàn)膨脹土?xí)r隧道失穩(wěn)。此外，由于隧道頂部為拱形，下面為直墻部分，因此壓力最大點(diǎn)更容易出現(xiàn)在WL 部位。

圖9 左側(cè)膨脹作用環(huán)向壓力分布Fig.9 The Circumferential pressure of left expansive soil

綜合分析隧道不同部位膨脹土膨脹作用的影響，可以發(fā)現(xiàn)由于隧道形狀以及與膨脹土距離的原因，膨脹土的膨脹效應(yīng)對(duì)隧道各部位的影響與距離呈負(fù)相關(guān)，而且由于底部膨脹土的膨脹壓力過大且擾動(dòng)范圍較大，因此底部膨脹土對(duì)整個(gè)模型產(chǎn)生較大范圍的擾動(dòng)。此外，膨脹土對(duì)于隧道的影響將隨著時(shí)間慢慢減弱，即變化范圍逐漸減小，與4.1 分析曲線中其切線斜率逐漸減小相對(duì)應(yīng)。

4.3 圍巖變形及剪切分布

如圖10 所示，為通過PIV 技術(shù)分析所得到的底部膨脹土膨脹過程中圍巖變形云圖。在整個(gè)膨脹過程中圍巖的變形不斷增大，隨著膨脹效應(yīng)的隧道兩側(cè)圍巖受到的擾動(dòng)越大。底部土體膨脹過程中位于隧道底部的土體變形很小，并且在橫向范圍內(nèi)隨著與隧道距離的增大變形逐漸增大，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了本文4.2 節(jié)中關(guān)于膨脹土層的力學(xué)特性的討論。

圖10 底部膨脹作用圍巖變形云圖Fig.10 The surrounding rock deformation figure of bottom expansive soil

膨脹過程中圍巖的變形大致以隧道中線位置呈對(duì)稱分布，兩側(cè)土體的變形沿豎向方向逐漸減小，膨脹500 h 后兩側(cè)圍巖最大變形約為0.09 cm。位于右上部的區(qū)域50 h 時(shí)變形約為0.04 cm，在膨脹結(jié)束后約為0.06 cm，因此可以推測(cè)隨著距離的增大，受到膨脹效應(yīng)擾動(dòng)的區(qū)域影響逐漸減小，而兩側(cè)區(qū)域仍處于變形較大區(qū)域。

由變形云圖可知，膨脹過程中位于隧道頂部的圍巖變形基本為0，并且變形區(qū)域隨著膨脹作用的增強(qiáng)逐漸減小。兩側(cè)圍巖的變形將導(dǎo)致剪力的產(chǎn)生，并且隨著膨脹作用的增強(qiáng)剪力逐漸增大，在隧道兩側(cè)形成兩個(gè)剪切帶，即為圍巖破壞的整個(gè)過程。

如圖11 所示，為隧道受到左側(cè)膨脹土的膨脹作用時(shí)圍巖的變形云圖。由于膨脹土主要分布在隧道左側(cè)，圍巖的擾動(dòng)范圍主要集中在左側(cè)部位，右側(cè)圍巖的變形基本為0，在左側(cè)沿與隧道距離方向呈上升梯度變化，隨著膨脹作用的增強(qiáng)左側(cè)土體的變形以及區(qū)域都出現(xiàn)顯著擴(kuò)大，當(dāng)膨脹結(jié)束后左側(cè)圍巖的最大變形約為0.1 cm。與底部分布均勻膨脹土不同，當(dāng)左側(cè)分布膨脹土?xí)r大致以隧道頂部為界限出現(xiàn)剪切帶，隨著膨脹作用的增強(qiáng)剪切作用也逐漸增大。

圖11 左側(cè)膨脹作用圍巖變形云圖Fig.11 The surrounding rock deformation figure of left expansive soil

當(dāng)膨脹結(jié)束時(shí)，最大變形基本貫穿整個(gè)左側(cè)區(qū)域。值得注意的是位于模型右上角的區(qū)域由于自由邊界、膨脹作用以及土體吸水之后出現(xiàn)的短暫收縮的影響出現(xiàn)負(fù)向變形用于整體平衡，隨著膨脹作用的增強(qiáng)右上部的圍巖負(fù)向變形進(jìn)一步擴(kuò)大，從而加劇了圍巖破壞的剪切作用。

綜合分析不同位置膨脹土作用下圍巖的變形云圖可知，當(dāng)膨脹土分布在隧道底部時(shí)兩側(cè)圍巖呈現(xiàn)向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而中部位置的圍巖并無明顯變形，出現(xiàn)雙邊剪切的現(xiàn)象；當(dāng)膨脹土出現(xiàn)在左側(cè)，左側(cè)土體發(fā)生向上運(yùn)動(dòng)，并隨著膨脹作用的增強(qiáng)變形量以及變形區(qū)域都在向左側(cè)擴(kuò)張。一側(cè)分布膨脹土?xí)r其膨脹時(shí)間短但是土體的變形量以及變形范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同時(shí)間下隧道底部分布膨脹土的情況，而且由于左側(cè)的巨大變形以及右側(cè)土體吸水之后出現(xiàn)的短暫體積縮小從而導(dǎo)致圍巖進(jìn)一步變形，由此可知一側(cè)分布膨脹土的情形可能對(duì)隧道同側(cè)的圍巖以及隧道變形產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部集中破壞。

5 結(jié)論

本文通過自由膨脹實(shí)驗(yàn)以及模型試驗(yàn)探究了隧道圍巖局部出現(xiàn)膨脹土?xí)r隧道的力學(xué)響應(yīng)特征，從膨脹作用下環(huán)向壓力的時(shí)程分布、壓力分布特征以及圍巖的變形剪切揭示隧道的失穩(wěn)特征，從而得到以下結(jié)論。

1）針對(duì)局部膨脹的影響，膨脹效應(yīng)對(duì)于隧道的影響隨著時(shí)間逐漸增大并最終趨于穩(wěn)定；靠近膨脹土一側(cè)的隧道位置壓力擾動(dòng)最大，而相對(duì)側(cè)的壓力擾動(dòng)較小。膨脹效應(yīng)隨著時(shí)間的增大逐漸增強(qiáng)，最終由于土體本身變形卸載導(dǎo)致達(dá)到最大壓力后出現(xiàn)短暫的負(fù)增長(zhǎng)并在之后維持一個(gè)較為平穩(wěn)的狀態(tài)。

2）土體膨脹是一個(gè)持續(xù)膨脹的過程，但是每當(dāng)膨脹土膨脹到一定階段，會(huì)出現(xiàn)一定時(shí)間的穩(wěn)定區(qū)域，之后再次進(jìn)入膨脹狀態(tài)，在長(zhǎng)期過程，由于土體的膨脹和土體自身的緩沖共同作用從而導(dǎo)致圍巖變形增大。

3）隧道底部膨脹土可以看作受彎結(jié)構(gòu)，隨著膨脹時(shí)間的增大，底部?jī)蓚?cè)部位受到較大的土體壓力，而中部位于受壓區(qū)域環(huán)向壓力較小。底部膨脹土膨脹過程中位于隧道底部的土體變形很小，并且在橫向范圍內(nèi)隨著與隧道距離的增大變形逐漸增大。

4）隧道底部為膨脹土?xí)r，兩側(cè)圍巖的巨大變形將產(chǎn)生剪切作用，對(duì)于圍巖產(chǎn)生整體干擾并且隨著膨脹作用的增強(qiáng)剪力逐漸增大，對(duì)于圍巖產(chǎn)生較大的整體擾動(dòng)，在隧道兩側(cè)形成兩個(gè)剪切帶，即雙邊剪切；當(dāng)左側(cè)分布膨脹土?xí)r以隧道頂部為界限出現(xiàn)剪切帶，即單邊剪切，而由于一側(cè)土體巨大膨脹作用可能導(dǎo)致剪切效應(yīng)更加明顯，對(duì)于隧道同側(cè)圍巖以及隧道變形將產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部集中破壞。