樊純壇，梁慶國(guó)，岳建平，李海寧，周彩貴

（1.蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，蘭州 730070；2.山東職業(yè)學(xué)院烏拉爾國(guó)際軌道交通學(xué)院，濟(jì)南 250104；3.青海省引大濟(jì)湟工程建設(shè)運(yùn)行局，西寧 810001；4.西北水利水電工程有限責(zé)任公司，西安 710100）

層狀巖體廣泛分布在我國(guó)西南、華中以及陜北等地區(qū)，是一種具有層狀構(gòu)造的沉積巖［1］。隨著我國(guó)施工技術(shù)的逐步提高以及西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)，交通建設(shè)的重心逐漸向中西部轉(zhuǎn)移，不可避免的會(huì)有大量的隧道及地下洞室工程穿過(guò)層狀巖體地層，由于層間結(jié)構(gòu)面的存在，使得層狀巖體的強(qiáng)度和變形具有明顯的各向異性［2-4］。水平層狀巖體作為層狀巖體中的一種特例，其結(jié)構(gòu)面呈水平分布，當(dāng)隧道及地下洞室工程穿過(guò)水平層狀巖體時(shí)，洞室頂板以及邊墻處層狀圍巖由于缺失部分約束，凈空方向往往發(fā)生較大的擠出位移，致使拱圈拱頂極易出現(xiàn)變形過(guò)大、坍塌、離層等工程難題［5-7］。因此，開(kāi)展水平層狀巖體隧道及地下洞室變形的研究，對(duì)深入了解洞室變形的影響因素及其影響規(guī)律就顯得尤為重要。

截止到目前，對(duì)于水平層狀巖體隧道及地下洞室變形的研究，學(xué)者們已進(jìn)行了大量工作，并取得了較多有益成果。侯福金［8］研究了大跨隧道層狀圍巖施工力學(xué)響應(yīng)機(jī)制，形成了超大跨度水平層狀圍巖隧道變形控制技術(shù)；閆永杰等［9］通過(guò)對(duì)水平層狀圍巖隧道頂板變形特征及機(jī)理分析得出隧道開(kāi)挖后拱頂圍巖穩(wěn)定性較差，失穩(wěn)幾率較大的結(jié)論；鄧祥輝等［10］采用離散元分析軟件UDEC，研究了不同傾角、不同層厚對(duì)層狀圍巖隧道穩(wěn)定性的影響；鄧鵬海等［11］采用有限元-離散元法耦合數(shù)值模擬研究了巖體強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、地應(yīng)力和隧洞跨度對(duì)水平層狀圍巖破裂模式的影響；王亞瓊等［12］采用三維離散元（3DEC）數(shù)值模擬方法，分別研究不同巖層厚度、地應(yīng)力水平及側(cè)壓力系數(shù)條件下隧道圍巖變形與破壞規(guī)律。

由此可見(jiàn)，盡管目前的研究成果眾多，但大部分研究均以斷面較大的隧道為對(duì)象，而且目前研究水平層狀巖體的層厚對(duì)隧道及地下洞室穩(wěn)定性的影響時(shí)，未考慮隧道及地下洞室的拱部拱頂在層狀頂板中不同位置對(duì)其穩(wěn)定性的影響，這主要是由于實(shí)際工程中常見(jiàn)層狀巖體的層厚與隧道及大型地下洞室數(shù)米至數(shù)十米量級(jí)的跨度相比而言，相差較大，以致于層狀頂板中拱頂在巖層中所處位置對(duì)穩(wěn)定性的影響較小，可忽略不計(jì)。但對(duì)于跨度在2～4 m 量級(jí)的小斷面拱形隧洞而言，其跨度與實(shí)際工程中層狀巖體的層厚較為接近，因此，在研究水平層狀巖體層厚對(duì)小斷面拱形隧洞穩(wěn)定性的影響時(shí)，層狀頂板中拱部拱頂位置的影響便不可忽略。基于此，本文將以某水平層狀巖體中的小斷面拱形隧洞工程為工程背景，采用有限元軟件Midas GTS，分別對(duì)拱部拱頂在巖層不同位置以及不同層厚等多種工況進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而總結(jié)層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢门c巖層厚度對(duì)其穩(wěn)定性的影響規(guī)律，以期為類似工程提供指導(dǎo)和借鑒。

1 工程概況

某引水工程主要以隧洞工程為主，隧洞圍巖以Ⅳ類、Ⅴ類圍巖居多，占隧洞工程總量的62%，圍巖的巖性主要為古近系砂質(zhì)黏土巖和砂巖等，遇水軟化較快，屬軟巖，巖體以中厚、厚層狀結(jié)構(gòu)為主，層理明顯，節(jié)理產(chǎn)狀大多為緩傾層。根據(jù)地質(zhì)勘探資料可知，該隧洞工程最大埋深大約為120 m，設(shè)計(jì)隧洞斷面為圓拱直墻式斷面，洞頂圓弧角度為120°，斷面尺寸為3.22 m×3.36 m，開(kāi)挖進(jìn)尺為0.6～2.5 m，隧洞施工橫斷面圖如圖1所示。

圖1 隧洞斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of tunnel section

2 層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢脤?duì)隧洞穩(wěn)定性影響數(shù)值分析

2.1 計(jì)算工況設(shè)計(jì)

為了更好地說(shuō)明小斷面拱形隧洞拱頂在頂板巖層中的不同位置對(duì)隧洞穩(wěn)定性的影響，本文采用如圖2所示的幾何關(guān)系來(lái)表示拱頂在頂板巖層中的不同位置，該幾何關(guān)系為層狀頂板中拱部矢高L與水平層狀巖體厚度H的比值，當(dāng)層厚H一定時(shí)，不同的L／H值便表示了隧洞拱頂在頂板巖層中的不同位置。由于層厚H≦1.0 m 的巖體完整性及穩(wěn)定性往往較差，因此，為更具有代表性，本文將選取層厚H≦1.0 m 且與該隧洞跨度較為接近的巖層厚度H進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。具體工況如表1所列。

表1 拱頂不同位置計(jì)算工況Tab.1 Calculation conditions of different positions in vault

圖2 幾何關(guān)系示意圖Fig.2 Schematic diagram of geometric relationship

2.2 模型建立

依據(jù)圣維南原理，一般認(rèn)為洞室開(kāi)挖擾動(dòng)區(qū)范圍是其最大直線尺寸的3～5倍［13-14］，所以本次計(jì)算范圍確定在5倍洞徑。即模擬的地層范圍為：長(zhǎng)×寬×高＝32.2 m×4.5 m×32.2 m，限于篇幅，本文僅給出了層厚H為0.8 m 時(shí)部分工況的有限元計(jì)算模型，如圖3所示。模型左右邊界施加X(jué)方向的水平約束，前后邊界施加Y方向的約束，下邊界施加Z方向的豎向約束，而為了模擬上覆巖體的自重應(yīng)力，上邊界則為施加一定豎向均布荷載的應(yīng)力邊界。

圖3 部分有限元模型（單位：m）Fig.3 Partial finite element model（unit：m）

本文模擬的層狀圍巖主要由巖體及軟弱結(jié)構(gòu)面構(gòu)成，力學(xué)形態(tài)較為復(fù)雜，為了研究結(jié)構(gòu)面展布對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，即每層巖體均為同性質(zhì)巖體。數(shù)值模擬時(shí)，采用Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則，分別采用實(shí)體單元、接觸單元來(lái)模擬層狀巖體及結(jié)構(gòu)面，埋深取100 m，循環(huán)進(jìn)尺取1.5 m，全斷面開(kāi)挖。為了使層狀頂板中拱頂位置對(duì)其穩(wěn)定性的影響更加明顯，暫且不考慮支護(hù)的影響。結(jié)合隧洞的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查資料及規(guī)范［15］等相關(guān)資料建議的材料參數(shù)，最終選定了三維數(shù)值模擬的物理力學(xué)參數(shù)，如表2～3所列。

表2 有限元模型的材料參數(shù)Tab.2 Material parameters for the finite element model

表3 結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)Tab.3 Physical and mechanical parameters of structural plane

2.3 隧洞變形計(jì)算結(jié)果分析

為了更好的分析說(shuō)明層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢脤?duì)水平層狀巖體小斷面拱形隧洞變形分布的影響規(guī)律，同時(shí)限于篇幅，本文僅列出層厚H為0.6 m、0.8 m 時(shí)部分工況豎向位移云圖及水平位移云圖，如圖4～5所示。

圖4 部分豎向位移云圖Fig.4 Partial vertical displacement nephogram

由4圖可以看出，不論水平層狀巖體層厚H為0.6 m 還是0.8 m，層狀頂板均為豎向位移較大的部位，即隧洞開(kāi)挖后層狀頂板穩(wěn)定性較差，極易發(fā)生失穩(wěn)，結(jié)論與文獻(xiàn)［9］相似。同時(shí)還可看出，層厚H一定時(shí)，當(dāng)拱部矢高與層厚的比值L／H為0.2時(shí)，拱部豎向位移的最大值區(qū)域主要分布在拱部拱腳附近；當(dāng)L／H為0.5時(shí)，拱部豎向位移的最大值區(qū)域逐漸上移；最終在L／H為0.8時(shí)，拱部豎向位移最大值區(qū)域則上移并集中在拱頂周圍，即隨著L／H的逐漸增大，拱部豎向位移的最大值區(qū)域會(huì)由拱部拱腳逐漸上移至拱頂附近，因此，當(dāng)層厚H一定時(shí)，L／H越大，拱部拱頂?shù)姆€(wěn)定性越差。

由圖5可以看出，不論水平層狀巖體層厚H為0.6 m 或是0.8 m，兩側(cè)直邊墻均為水平位移集中部位，即當(dāng)隧洞開(kāi)挖后，直邊墻處的水平層狀圍巖往往會(huì)在上層巖體自重應(yīng)力的作用下沿著水平結(jié)構(gòu)面向著隧洞方向發(fā)生較大擠出變形，而這種變形極有可能會(huì)導(dǎo)致邊墻襯砌的彎折破壞，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。同時(shí)還可看出，層厚H一定時(shí)，當(dāng)L／H為0.2時(shí)，水平位移主要集中在兩直邊墻處，其層狀頂板幾乎不存在水平位移；當(dāng)L／H為0.5時(shí)，除了直邊墻水平位移變形逐漸變大外，還可明顯看出層狀頂板也逐漸產(chǎn)生了水平位移；最終在L／H為0.8時(shí)，層狀頂板水平位移分布范圍及其數(shù)值均達(dá)到最大值。即隨著L／H的逐漸增大，直邊墻水平位移變形逐漸變大的同時(shí)，層狀頂板也在逐漸產(chǎn)生水平位移，并且量值也在逐漸增大。因此，當(dāng)層厚H一定時(shí)，L／H越大，直邊墻水平位移變形越大，同時(shí)層狀頂板的水平位移分布范圍及其數(shù)值越大，致使其穩(wěn)定性越差。

圖5 部分水平位移云圖Fig.5 Partial horizontal displacement nephogram

為了更直觀地說(shuō)明層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢脤?duì)小斷面拱形隧洞變形的影響，本文將按照如圖6所示的三測(cè)點(diǎn)布置圖分別提取不同工況的拱頂沉降（A）及邊墻水平位移（B、C）的計(jì)算結(jié)果。同時(shí)由于隧洞受力變形對(duì)稱，本文僅提取B點(diǎn)的邊墻水平位移計(jì)算結(jié)果，并將提取的拱部拱頂沉降及邊墻水平位移隨L／H變化的情況分別繪制成曲線圖，如圖7所示。

圖6 三測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.6 Layout of three measuring points

圖7 隧洞變形變化曲線圖Fig.7 Curve of tunnel deformation change

由圖7（a）可知，不論層厚H如何取值，隧洞拱頂沉降變形隨L／H的變化規(guī)律幾乎一致，都表現(xiàn)為隨著L／H的增大，拱頂沉降變形也逐漸增大。同時(shí)還可看出，L／H小于0.5時(shí)，不同層厚H對(duì)應(yīng)的隧洞拱頂沉降變形幅度均較小，但當(dāng)L／H超過(guò)0.5時(shí)其變形幅度明顯增大，而且層厚H越小，這種現(xiàn)象就越明顯。由圖7（b）可知，不論層厚H如何取值，邊墻水平位移變形隨L／H的變化規(guī)律幾乎一致，均表現(xiàn)為隨著L／H的增大而增大。同時(shí)也可看出，L／H超過(guò)0.5時(shí)，不同層厚H對(duì)應(yīng)的隧洞邊墻水平位移變形幅度也要略大于L／H小于0.5時(shí)的變形幅度。

由以上分析可以看出，層狀巖體層厚H一定時(shí)，L／H超過(guò)0.5時(shí)，隧洞變形往往會(huì)發(fā)生突變的現(xiàn)象，而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因如下：

1）層狀巖體層厚H一定時(shí)，當(dāng)層狀頂板中拱部矢高L≤H／2 時(shí)，此時(shí)層狀巖體之間相互堆疊，層狀頂板以撓曲變形為主，而且隨著L／H逐漸變大，層狀頂板有效跨度l也在逐漸變大，從而使其豎向撓曲變形逐漸變大。其中幾何關(guān)系如圖2所示。

2）當(dāng)層狀頂板中拱部矢高L＞H／2時(shí)，此時(shí)隨著L／H逐漸變大，層狀頂板有效跨度l逐漸超過(guò)其臨界跨度，加之垂直荷載和水平荷載共同作用于頂板，使頂板應(yīng)力不斷得到釋放，撓曲變形會(huì)進(jìn)一步加劇，致使層狀巖體間的軟弱夾層發(fā)生漸進(jìn)式破壞［16］，從而引起了拱頂沉降與邊墻水平位移的突變。

總體來(lái)看，層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢檬怯绊懰綄訝顜r體小斷面拱形隧洞變形的重要因素。當(dāng)層厚H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的變形會(huì)隨著層狀頂板中拱部的矢高L的增大而逐漸增大，因此，對(duì)于水平層狀巖體小斷面拱形隧洞而言，隧洞拱頂位于層狀頂板中的不同位置，對(duì)隧洞變形產(chǎn)生的影響是不可忽略的。而且為了施工安全，從有利于隧洞穩(wěn)定性的角度出發(fā)，小斷面拱形隧洞位于層狀頂板中的拱部矢高L不宜超過(guò)H／2。

3 水平層狀巖體層厚對(duì)隧洞穩(wěn)定性影響數(shù)值分析

3.1 計(jì)算工況設(shè)計(jì)

由上文分析可知，小斷面拱形隧洞拱頂位于層狀頂板中的位置，對(duì)其變形產(chǎn)生的影響是不可忽略的。而且由圖7（a）中的O、P、Q三點(diǎn)的數(shù)值也可以看出，雖然O、Q兩點(diǎn)均表示層厚H為0.8 m 時(shí)的隧洞拱頂沉降，但與P點(diǎn)表示的層厚H為1.0 m時(shí)的拱頂沉降進(jìn)行比較時(shí)，卻得到了兩種截然相反的結(jié)果，其原因是L／H的取值不同引起的。因此，在研究水平層狀巖體層厚對(duì)小斷面拱形隧洞穩(wěn)定性的影響時(shí)，必須保證所有工況的L／H是一致的。而由前文可知，為了施工安全，小斷面拱形隧洞位于層狀頂板中的拱部矢高L不宜超過(guò)H／2，因此，在接下來(lái)的計(jì)算中，所有工況的L／H均取0.5。由于層厚H≦1.0 m 時(shí)層狀巖體的完整性及穩(wěn)定性均較差，同時(shí)參考規(guī)范［17］中關(guān)于巖體層厚的分類標(biāo)準(zhǔn)，最終本文的計(jì)算工況如表4所列。

表4 L／H=0.5條件下的層厚計(jì)算工況Tab.4 Thickness calculation conditions under the condition of L／H=0.5

3.2 模型建立

該部分?jǐn)?shù)值模擬時(shí)，同樣將每一層的巖體視為同性質(zhì)巖體，分別采用實(shí)體單元、接觸單元來(lái)模擬層狀巖體及結(jié)構(gòu)面，采用板單元來(lái)模擬隧道噴射混凝土與二襯，為了方便建立數(shù)值模型，特將鋼拱架采用等效的方法予以考慮，即將鋼拱架與噴射混凝土看作一個(gè)整體，其材料物理力學(xué)參數(shù)如表2～3所列，隧洞軸向取7.5 m。其余內(nèi)容同上文2.2節(jié)。不同層厚計(jì)算工況的有限元計(jì)算模型，如圖8所示。

圖8 不同層厚有限元模型Fig.8 Finite element models with different layer thickness

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

3.3.1 變形位移分析

為了更直觀的觀察層厚H對(duì)隧洞變形的影響，同樣按照如圖6所示的三測(cè)點(diǎn)布置圖分別提取不同層厚H工況對(duì)的拱頂沉降（A）及邊墻水平位移（B、C）的計(jì)算結(jié)果。并將其繪制成曲線圖，如圖9 所示。

圖9 隧洞變形隨層厚變化曲線圖Fig.9 Curve of tunnel deformation with layer thickness

由圖9可知，各工況對(duì)應(yīng)的隧洞拱頂沉降（A）與邊墻水平位移（B、C）隨層厚H的變化規(guī)律基本一致，均是隨著層厚H的變大，隧洞拱頂沉降（A）與邊墻水平位移（B、C）則逐漸變小，而且隧洞邊墻水平位移（B、C）要稍大于拱頂沉降（A）。即當(dāng)L／H一定時(shí)，層厚H越大，水平層狀圍巖則相對(duì)越完整，其穩(wěn)定性越好，而且在同等自重應(yīng)力作用下，邊墻處水平層狀圍巖則越不易發(fā)生擠出變形，從而使其拱頂沉降與邊墻水平位移變形越小。

因此，當(dāng)L／H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的變形會(huì)隨著層厚H 的增大而逐漸減小，這與現(xiàn)有研究的結(jié)論是一致，例如：文獻(xiàn)［10］、［12］等。

3.3.2 應(yīng)力分析

目前國(guó)內(nèi)外層狀巖體工程廣泛使用Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則，而且層狀巖體的破壞模式以剪切破壞與張拉破壞為主，因此，認(rèn)為隧洞開(kāi)挖后層狀巖體的破壞主要與最大剪應(yīng)力τ1，3及最大主應(yīng)力σ1有關(guān)，所以，為了分析層厚H對(duì)隧洞應(yīng)力的影響，本文將按照如圖10所示的應(yīng)力提取點(diǎn)，提取各工況對(duì)應(yīng)的最大主應(yīng)力σ1與最大剪應(yīng)力τ1，3，并繪制應(yīng)力分布圖，如圖11～12所示。

圖10 應(yīng)力提取點(diǎn)Fig.10 Stress extraction points

圖11 最大主應(yīng)力分布圖（單位：MPa）Fig.11 Maximum principal stress distribution diagram（unit：MPa）

圖12 最大剪應(yīng)力分布圖（單位：MPa）Fig.12 Maximum shear stress distribution diagram（unit：MPa）

由圖11～12可知，各工況的最大主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力沿隧洞斷面的空間分布規(guī)律幾乎一致，均是沿隧洞斷面對(duì)稱分布，并且，各工況拱部（A1、B1、B2）的最大主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力數(shù)值均較大，底板（A2、F1、F2）及邊墻中部（D1、D2）的最大主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力數(shù)值較小，而各工況邊墻墻頂（C1、C2）及墻腳（E1、E2）處的應(yīng)力值最大，即各工況均在邊墻墻頂及墻腳處出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí)還可看出，隨著層厚H的逐漸變大，最大主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的數(shù)值均逐漸減小，即當(dāng)L／H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的應(yīng)力會(huì)隨著層厚H的增大而逐漸減小。

因此，從應(yīng)力的角度來(lái)看，當(dāng)L／H一定時(shí)，水平層狀巖體層厚H越小，小斷面拱形隧洞的應(yīng)力越大，越易發(fā)生破壞，反之小斷面拱形隧洞則越安全。

3.3.3 應(yīng)變分析

隧洞開(kāi)挖會(huì)對(duì)周圍一定范圍內(nèi)的水平層狀圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，目前在判斷圍巖擾動(dòng)范圍時(shí)，往往以塑性區(qū)的大小來(lái)判斷，又因隧洞開(kāi)挖后不論巖石還是層理結(jié)構(gòu)主要以剪切破壞或者拉剪復(fù)合破壞為主，因此，在判斷圍巖擾動(dòng)范圍時(shí)，最大剪應(yīng)變的分布也可提供極大的參考價(jià)值。本文各工況對(duì)應(yīng)的塑性區(qū)云圖及最大剪應(yīng)變?cè)茍D如圖13～14所示。

圖13 塑性區(qū)云圖Fig.13 Plastic zone nephogram

圖14 最大剪應(yīng)變?cè)茍DFig.14 Maximum shear strain nephogram

由圖13～14可以看出，各工況圍巖塑性區(qū)及最大剪應(yīng)變基本上都是沿隧洞斷面對(duì)稱分布，而且最大剪應(yīng)變分布范圍要略大于塑性區(qū)的分布范圍，因此，工程上將最大剪應(yīng)變分布范圍近似看作圍巖擾動(dòng)范圍是偏保守的，但對(duì)控制層狀巖體工程變形是有利的。

當(dāng)層厚H為0.2 m 時(shí)，塑性區(qū)及最大剪應(yīng)變分布范圍主要集中在拱部及左右兩直邊墻處，但隨著層厚H的逐漸變大，其應(yīng)變分布范圍卻在逐漸減小。為了更直觀地說(shuō)明該現(xiàn)象，本文將隧洞跨度的一半看作洞室半徑r，即洞室半徑r＝1.61 m，將圍巖應(yīng)變分布范圍定義為R。根據(jù)圖13～14的幾何關(guān)系繪制曲線圖，如圖15所示。

圖15 圍巖應(yīng)變隨層厚變化曲線圖Fig.15 Variation curve of surrounding rock strain with layer thickness

由圖15可知，當(dāng)層厚H由0.2 m 增大到1.0 m時(shí)，其相應(yīng)的塑性區(qū)分布范圍則由2.28r減小為1.69r；而最大剪應(yīng)變分布范圍則由2.46r減小為1.83r，即圍巖擾動(dòng)范圍由2.46r減小為1.83r。

因此，當(dāng)L／H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的圍巖塑性區(qū)及最大剪應(yīng)變分布范圍均會(huì)隨著層厚H的增大而逐漸減?。患此綄訝顜r體小斷面拱形隧洞的圍巖擾動(dòng)范圍會(huì)隨著層厚H的增大而逐漸減小。

4 結(jié)論

1）層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢檬怯绊懰綄訝顜r體小斷面拱形隧洞變形的重要因素；當(dāng)層厚H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的變形會(huì)隨著層狀頂板中拱部矢高L的增大而逐漸增大，但當(dāng)拱部矢高與層厚的比值L／H超過(guò)0.5時(shí)，其變形往往會(huì)發(fā)生突變的現(xiàn)象；因此，從有利于隧洞穩(wěn)定性的角度出發(fā)，小斷面拱形隧洞位于層狀頂板中的拱部矢高L不宜超過(guò)H／2。

2）對(duì)于水平層狀巖體小斷面拱形隧洞而言，層狀頂板中拱部拱頂?shù)奈恢脤?duì)其穩(wěn)定性的影響非常明顯，是不可被忽略的；因此，在研究水平層狀巖體層厚H對(duì)小斷面拱形隧洞穩(wěn)定性的影響時(shí)，必須滿足所有工況的L／H是一致的這一前提條件，否則沒(méi)有意義。

3）當(dāng)L／H一定時(shí)，水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的變形位移、最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力、塑性區(qū)及最大剪應(yīng)變分布范圍均會(huì)隨著層厚H的增大而逐漸減小。因此，當(dāng)L／H一定時(shí)，層厚H越大，越有利于水平層狀巖體小斷面拱形隧洞的穩(wěn)定，反之則不利于其穩(wěn)定。