围岩变形特征分析 围岩变形与围岩稳定性评价
8.3.1 围岩变形时空分布特征
8.3.1.1 围岩变形位移-时间特征
根据隧道不同地段在监测历经时间内围岩变形的发展过程，可将其划分为“S”型、“N(Normal)”型、“L(Line)”型三种曲线类型。其中“S”型又可分为“S1”、“S2”两种亚类型；“N”型也可分为“N1”型和“N2”型两种亚类型。每种亚类型又可分为不同的阶段。
8.3.1.1.1 隧道进、出口浅埋段
隧道进口、出口浅埋段围岩变形位移-时间分布特征不一致，其量值也有差别。从断面拱顶下沉位移-时间特征来看，曲线总体呈“S”型，与浅埋段隧道开挖后，围岩应力、应变调整过程相对应。据其变形速率的不同，又可分为“S1”、“S2”两种类型(图8-3)。
图8-3 浅埋段拱顶下沉位移-时间曲线
Fig.8-3 Subsidence displacement-time curves of arch crown in shallowly covered section of the tunnel
进口(东口)“S1”型(K259+47.4，K259+48.9)可划分为三个阶段：①相对缓慢增长阶段，持续时间6～32d，平均变形速率0.475～1.52mm/d；②快速增长阶段，持续时间19d，增长速率达5.58～5.73mm/d；③渐趋稳定阶段，持续时间31～45d，变化速率为0.15～0.369mm/d。
出口(西口)“S2”型(K263+142，K263+162)可划分为四个阶段：①急剧增长阶段，持续时间1～2d，平均变化速率15～22mm/d；②缓慢增长阶段，持续时间35～48d，平均变化速率0.31～0.40mm/d；③快速增长阶段，持续时间30～37d，平均变化速率1.51～1.73mm/d；④趋向稳定阶段(表8-3)。
图8-4 浅埋段周边收敛位移-时间曲线
Fig.8-4 Convergence displacement-time curves of the shallow buried sections
依据西口周边收敛位移-时间特征(图 8-4)可分为“S1”、“N1”两种类型，每种类型可划分为三个阶段。
“S1”型：①缓慢增长阶段，持续时间30d，平均变化速率0.108mm/d；②急剧增长阶段，持续时间8d左右，平均变化速率1.71～5.30mm/d；③缓慢趋向稳定阶段，持续时间50～96d，平均变化速率0.071～0.108mm/d。
“N1”型(K263+102，K263+162)：①快速增长阶段，持续时间13～30d，平均变化速率1.954～2.79mm/d；②缓慢增长阶段，持续时间29～63d，平均变化速率0.173～0.148mm/d；③趋向稳定阶段，持续时间12～56d，平均变化速率0.001～0.017mm/d。
8.3.1.1.2 断层及其影响带
依据断层带周边收敛位移-时间特征(图8-5)，可把位移随时间的变化特征划分为“N1”、“N2”、“L”三种类型。
“N1”型(K261+345，K262+460)可分为三个阶段：①增长和急剧增长阶段，持续时间2～8d，平均变化速率为0.80～2.52mm/d；②缓慢增长阶段，持续时间10～23d，平均变化速率0.25～0.387mm/d；③趋向稳定阶段，持续时间36～39d，平均变化速率0.017～0.04mm/d。
“N2”型(K262+638)可分为增长和相对缓慢增长两个阶段，持续时间分别为30d和43d，相应的变化速率为0.476mm/d和0.09mm/d。
“L”型(K261+295)可分为两个阶段，持续时间分别为5d和108d，变化速率为0.35mm/d和0.113mm/d(表8-3)。表明目前围岩变形还没有趋于稳定的迹象，处于等速变形阶段。
图8-5 断层带周边收敛位移-时间曲线
Fig.8-5 Displacement-time curves of side wall convergence around fault zones
图8-6 断层带拱顶下沉位移-时间曲线
Fig.8-6 Subsidence displacement-time curves of arch top in the fault zones
如图8-6所示，断层带拱顶下沉位移-时间特征(K262+638，K262+828)近似呈“N2”型，可进一步划分为快速增长和渐趋稳定两个阶段，持续时间分别为34～43d和23～39d，相应的平均变化速率分别为1.265～0.93mm/d和0.10～0.087mm/d。
8.3.1.1.3 正常地段
正常地段是指不受卸荷作用影响(进入洞口一定深度)、不受构造改造(断裂)影响的地段。综合分析发现，东、西正常地段的围岩变形位移-时间特征基本一致(图8-7，8-8)，可认为是同一种类型即“N1”型，都可划分为相对快速增长、相对缓慢增长和趋向稳定三个阶段。只是量值有差别，东段明显小于西段。
因周边收敛和拱顶下沉的位移-时间曲线具有类似特征，这里只对东、西正常地段的周边收敛位移-时间特征进行分析，每个阶段的持续时间和平均变化速率如表8-3所示。
8.3.1.2 围岩变形位移沿洞轴线方向变化特征
研究过程中，对隧道围岩变形沿隧道水平深度的变化规律进行了综合分析。从周边收敛、拱顶下沉位移-洞深变化曲线(图8-9，8-10)可以看出，围岩变形位移沿洞深具有如下特征：①在隧道进、出口浅埋段周边收敛、拱顶下沉位移都很大；②洞深300～500m区段位移较大；③受断层影响的地段，位移变化也较大；④正常地段围岩中，由于东段为逆向坡，西段为顺向坡，致使东段位移明显小于西段，但又有其一定的变化规律。东段周边收敛位移呈近于负指数曲线形递减，拱顶下沉除个别地段较大外呈近于平稳分布。西段周边收敛位移跳跃性较大，预测拱顶下沉位移变化特征同周边收敛类似。
表8-3 二郎山隧道主洞不同地段围岩变形位移-时间特征 Tab.8-3 The time-dependent deformation features in surrounding rocks of the main tunnel
续表
图8-7 隧道东段周边收敛位移-时间曲线
Fig.8-7 Convergence displacement-time curves around east sections of the tunnel
图8-8 隧道西段周边收敛位移-时间曲线
Fig.8-8 Convergence displacement-time curves around west sections of the tunnel
8.3.2 围岩变形与主要因素的相关性
隧道围岩变形位移的时空分布特征表明，其主要与以下因素有关。
8.3.2.1 与围岩类别的关系
隧道围岩变形与围岩类别有一定的关系。一般而言，随围岩类别(Ⅴ→Ⅵ→Ⅲ→Ⅱ)依次降低，围岩变形位移愈大，其位移相对稳定时间也愈长(图8-11)。
图8-9 周边收敛位移随洞深变化曲线((b)图为(a)图的局部放大)
Fig.8-9 The convergence displacement-horizontal distance curves((b)is the magnifying part of(a))
图8-10 拱顶下沉位移随洞深变化曲线((b)图为(a)图的局部放大)
Fig.8-10 Subsidence displacement-horizontal distance curves((b)is the magnifying part of(a))
8.3.2.1.1 变形位移量与围岩类别的关系
二郎山公路隧道周边收敛、拱顶下沉位移与围岩类别有一定的对应关系。从统计结果(表8-4)来看，随着隧道围岩类别的降低(Ⅴ→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ)，对应的周边收敛(拱顶下沉)位移平均依次为1.90(13.65)→4.472(17.49)→25.24(32.96)→27.55(47.70)mm。由此可见，高地应力区隧道围岩类别的位移判据大致为：①Ⅴ类围岩，收敛位移＜2mm，拱顶下沉位移＜15mm；②Ⅳ类围岩，收敛位移为2～5mm，拱顶下沉位移为15～20mm；③Ⅲ+Ⅱ类围岩，收敛位移一般为25～30mm，拱顶下沉位移为30～50mm。当然，这一位移判据是根据高地应力区二郎山隧道特定条件提出的，其推广应用还有待实践检验。
图8-11 收敛位移与围岩类别的关系
Fig.8-11 The relation between convergence displacement and surrounding rock grade
8.3.2.1.2 变形速率与围岩类别的关系
综合分析研究表明，隧道围岩类别不同，其变形速率及速率变化过程也不一样。隧道Ⅱ、Ⅲ类围岩(不包括浅埋段)周边收敛位移速率(v，单位为mm/d)与时间(d，单位为d)呈负对数关系，如图8-12、8-13、8-14所示。
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
监测前期阶段(一般20d左右)位移速率下降很快，最大达1.2mm/d左右。历经60～80d，位移速率已趋于零。Ⅳ、Ⅴ类围岩周边收敛速率与时间呈较复杂的非线性关系。如K261+953段Ⅴ类围岩周边收敛位移速率与时间(d)呈下式关系：
v=-4E·07d3+8E·0.5d2-0.0057d+0.1655，R2=0.70 (8-2)
式中E为弹性模量。
Ⅳ类围岩，初期阶段位移速率下降也较快，历经80d左右则渐趋稳定或基本稳定；Ⅴ类围岩，变形位移速率曲线相对平缓得多，但趋于稳定的时间较长。
8.3.2.2 与岩体结构的关系
岩体结构是岩体质量的评价标准之一，随隧道围岩岩体结构从整体结构→砌体结构→镶嵌结构→碎裂结构的变化，围岩变形位移增大。东段主要由志留系纱帽组中段(S2s2)石英砂岩岩组，罗惹坪组上段(S1l2)白云岩岩组，泥盆系平驿铺组上段、下段(D1p3，D1p1)石英砂岩岩组等极硬、硬质岩组及纱帽组下段(S2s1)泥岩软质岩组组成。西段主要由泥盆系甘溪组下段(D1g1)泥岩软质岩组及其上段(D1g2)粉砂岩与泥岩软硬相间岩组组成。隧道东西两段，工程地质岩组的不同，决定了岩石的强度及岩体结构的差异。在相同地质条件下，围岩岩石强度越高，变形就越小，因此，隧道东段围岩变形位移明显小于西段。
表8-4 隧道主洞典型地段围岩变形位移与围岩类别的关系 Tab.8-4 Displacement character of surrounding rock in the typical sections of the main tunnel
图8-12 隧道东段典型断面周边收敛速率-时间变化曲线
Fig.8-12 Convergence displacement rate-time curves in the typical sections of the east tunnel
图8-13 隧道西段典型断面周边收敛速率-时间变化曲线
Fig.8-13 Convergence displacement rate-time curves in the typical sections of the west tunnel
8.3.2.3 与原始地应力场及弹性模量的关系
隧道围岩的变形位移与地应力和弹性模量关系密切。当以垂直地应力为主时，拱顶下沉位移受其影响较大；当以水平地应力为主时，特别是地应力方向与工程轴线方向垂直时收敛位移受其影响较大。岩石弹性模量是岩石在弹性极限内的应力与应变的比值，反映材料的刚度，是度量物体在弹性范围内受力时变形大小的常数，在相同应力条件下，岩石(体)的弹性模量越大，应变越小，二者呈反比(μ=σ/E)。将其应用于隧道围岩的收敛位移分析，同时考虑到其他因素的影响，得出收敛位移与围岩岩体弹性模量近似成反比的结论。
图8-14 断层(影响)带周边收敛速率-时间变化曲线
Fig.8-14 Convergent rate-time curves in the fault zone of the tunnel
为了进一步研究水平地应力σh和弹性模量E对隧道收敛位移的影响，我们进行了有限元数值模拟。
结合二郎山隧道已有资料，以埋深500m、3倍隧道跨度为边界，建立有限元分析模型，取定两参数的变化范围，分别为E=(0.3～6)×104MPa和σh=0.5～36.5MPa。分别逐次调整E和σh值，计算出水平方向变形位移u，并由此绘出u-E曲线和u-σh曲线，如图8-15和图8-16所示，其结果令人满意。
图8-15 u-E曲线
Fig.8-15 u-E curve
图8-16 u-σh曲线
Fig.8-16 u-σhcurve
依据曲线的形态，用曲线拟合法，建立u与E及u与σh的函数关系：u=f(E)和u=f(σh)即：
u=f(E)=7.449E-1.026 (8-3)
u=f(σh)=0.4678σh-0.3864 (8-4)
由曲线u-E和u-σh可了解系统特性位移u对参数E、σh变化的敏感性。同时也可看出，参数对系统的敏感度不同。如E较小时曲线变化急剧，E的微小变化将引起u的较大变化，即u对E很敏感；而E较大时，曲线平缓，E在较大范围内变化，u却变化不大，即u对E不敏感。在实际系统中，决定系统特性的各因素往往是不同的物理量，为了对各因素之间的敏感速度进行比较，采用了无量纲形式的敏感度函数和敏感度因子，即将系统特性u的相对误差δu=|Δu|/u与参数αk的相对误差δαk=|Δαk|/αk的比值，即敏感度函数Sαk来分析。
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
在|Δαk|/αk较小的情况下，Sαk可近似地表示为：
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
据此，可得到敏感函数SE和Sσh的关系：
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
据式(8-7)、式(8-8)可得出(E，σh)的敏感函数曲线SE-E和Sσh-σh(图817、图818)。取αk=
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
由弹性模量敏感度函数SE≈1.026可看出，不论弹性模量E的基准值为何值，其敏感因子都恒为
图8-17 SE-E曲线
Fig.8-17 SE-E curve
图8-18 Sσh-σh曲线
Fig.8-18 Sσh-σhcurve
由此可以看出，σh与E的敏感度因子较高，对围岩变形位移影响大。因此，对水平向地应力σh和岩体弹性模量E的计算值的选取应特别慎重，以减少相对误差。
8.3.2.4 与构造改造(断裂)的关系
隧道局部围岩变形位移的大小与构造改造有十分密切的关系。在隧道中部F5、F6断层及其影响带，围岩变形位移大，且位移稳定时间长。在进口端洞深700m的F11断层带及出口端洞深450～500m左右的F14、F7、F9断层带围岩变形位移都较大。
8.3.2.5 与浅表生改造的关系
浅表生改造对一定范围内的围岩变形也具有很大的影响作用，它使在距边坡一定深度范围内形成一定程度的松动带，隧道开挖后，围岩变形位移较大，且呈“S”型，与开挖后围岩应力应变调整过程相对应。
8.3.2.6 与施工状况的关系
目前的隧道施工多采取双向施工方式，如果岩层产状不同，也会影响围岩的变形。由于隧道地层为单斜地层，东段为逆向坡，西段为顺向坡，加之地层层面是主要的结构面，无论是从施工的角度，还是从岩体力学角度分析，在重力作用下，西段围岩变形位移都要比东段大，尤其是拱顶下沉位移更应如此。
围岩变形与围岩稳定性评价~
9.2.1 围岩松动圈厚度的确定
围岩变形松动圈厚度是围岩变形及稳定状态的具体反映，是锚喷支护中锚杆长度设计的关键因素。可通过围岩深部位移监测计算内表比或围岩声波测试来研究。在二郎山隧道工程实践中，中国铁道科学院西南分院进行了隧道典型断面的围岩深部位移监测及声波测试研究工作。这里结合围岩深部位移监测成果，对围岩松动圈厚度进行研究。
内表比是指巷道围岩内部变形量与表面变形量之比，用λ表示，即
λr=ur/u0 (9-4)
式中：λr——距巷道表面r处围岩变形内表比；
ur——距巷道表面r处岩体径向位移；
u0——巷道围岩表面位移。
内表比是一个大于零、小于1的无量纲值。巷道围岩受岩性、地应力、采动应力等因素的影响，其内表比大小各不相同。内表比大，表示围岩内某一点变形与表面变形差别小，该点变形与表面变形较协调；内表比小，则与之相反，表示某一点变形与表面变形不协调。据杨新安、黄宏伟(1998)实测围岩变形随径向深度的变化，有如下规律：
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
式中：u(r)——实测围岩变形，系随径向深度变化的函数；
r——距巷道表面深度；A、B为系数。
图9-7 主洞K261+880处不同径向深度变形内表比随时间变化曲线
Fig.9-7 Radio of internal to external deformation changing curve with time in different radial depth at K261+880 of the tunnel
围岩表面变形是其内在性态变化的反映，围岩内部变形与其表面变形之间存在必然联系。利用围岩变形内表比函数可以分析围岩内部变形规律和围岩内部变形状态。图9-7为一TMS测点不同深度内表比随时间变化的实测曲线。可见，围岩内不同深度处围岩变形规律是不同的。
以1m径向深度的变形内表比为例，其变化过程可划分为四个阶段：①初期支护前阶段——围岩变形内表比较大，变形较协调；②初期支护阶段——受初期支护的影响，围岩变形内表比降低，初期支护限制了围岩表面和内部的变形速率，且其影响程度不一致；③初期支护后变形调整阶段——初期支护后围岩内表变形向一致方面调整，持续时间比第一阶段长(4d左右)，速率变缓；④趋于稳定阶段——在变形内表比达到最大值后，又逐渐减小，最后趋于恒定，围岩变形趋于稳定。
综合分析二郎山隧道多点位移的量测成果，各断面不同深度的内表比如表9-2所示。围岩变形内表比随径向深度的变化如图9-8、9-9所示，且具有如下变化规律：
二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题
表9-2 主洞不同断面的实测内表比 Tab.9-2 Measured radio of internal to external deformation in different sections of the main tunnel
图9-8 岩爆段围岩变形内表比曲线
Fig.9-8 Curve of ratio of internal to external deformation of the surrounding rocks in rockburst segment
图9-9 断层及影响带围岩变形内表比曲线
Fig.9-9 Curve of ratio of internal to external deformation of the surrounding rocks in the fracture zone
由此看出，除K261+295中F5断层带北边墙外，深度2.1～2.5m处的内表比均小于0.1；围岩变形内表比随径向深度呈陡降趋势至2m左右，到3m左右已趋于零。这表明离壁面2～3m处的围岩已处于稳定状态。所以围岩松动圈的厚度为2.5m左右。同时也可看出，岩爆段围岩变形内表比比较大，内、外变形较协调；断层及其影响带围岩变形内表比比较小，内外变形差异较大。这反映了硬、软岩的不同变形特征。
9.2.2 隧道大变形问题
交通部第一公路勘测设计院在二郎山公路隧道设计报告中提出了高地应力区软岩大变形分级方案(表9-3)及围岩大变形区段(表9-4)。预测的隧道主洞大变形地带长度为505m，约占隧道全长的12%。
表9-3 高地应力区软岩大变形分级方案 Tab.9-3 Classification of large deformation in soft rock masses under high geostress
(据交通部第一公路勘测设计院)
表9-4 勘察设计阶段隧道围岩大变形区段 Tab.9-4 Determined sections of large deformation of the surrounding rocks at the survey and design stage
(据交通部第一公路勘测设计院)
实际的施工地质信息(表9-5)表明，原预测大变形段的岩石单轴抗压强度为37.62～86.9MPa，并非软岩类岩石，结合地应力现场量测结果及室内Kaiser效应成果分析，这些地段缺少发生大变形所需的高地应力条件。
表9-5 二郎山公路隧道主洞原设计大变形硐段与开挖实际情况对比 Tab.9-5 Comparison of actual situation with the designed large deformation sections in the main tunnel of Erlangshan highway tunnel
实际上，原设计中预测的K260+514～+554二级大变形段、K261+751～+993一级大变形段围岩不仅没有发生大变形现象，部分地段反而出现了岩爆现象。常规量测、TMS监测也表明，这些地段的围岩变形较小。如周边收敛实测累积位移为0.5～12.0mm，回归最大值也只有49.02mm；拱顶下沉实测累计位移介于5.5～13.25mm之间，回归最大值为20.23mm。由周边收敛和拱顶下沉得到的最大相对变形较小，基本上在0.06‰～5‰范围内，没有超过有关规范允许的相对变形，更没有达到原预测的大变形范围。
因此，可以认为，二郎山隧道原设计的大变形段，并不会有大变形现象发生。课题组及时向有关部门提供了信息，优化了施工、支护设计，并节省了资金。
9.2.3 位移监测信息在围岩稳定性判别中的应用
9.2.3.1 围岩稳定性位移判据研究现状
9.2.3.1.1 容许或极限位移量的确定
容许位移量是指保证隧道不产生有害松动和保证地表不产生有害下沉量的条件下，自隧道开挖起到变形稳定为止，在起拱线位置的隧道壁面间水平位移总量的最大容许值，或拱顶的最大容许下沉量。在隧道开挖过程中，若发现量测到的位移总量超过极限值，或者根据已测位移预计最终位移将超过极限值，则意味着围岩不稳定，支护系统必须加强。以围岩位移为判据的隧道围岩稳定性分析的关键和难点是围岩容许或极限位移量的确定。目前，极限位移量的确定国内外尚无统一的标准。法国M.Louis提出最大容许位移随埋深而异，约为埋深的1‰。奥地利的阿尔贝格隧道，净空变化的允许值定为隧道半径的10%或锚杆长度的10%，最好控制在30mm以内。日本《新奥法设计施工技术指南草案》提出按围岩类别的允许净空收敛值确定。前苏联学者通过对大量观测数据的整理，得出了用于计算硐室周边容许最大变形值的近似公式：
拱顶：δ1=12· (mm)边墙：δ2=4.5· (mm)
式中：f——普氏系数；
b0——硐室跨度；
H——边墙自拱脚至底板的高度(m)；
δ2值一般从拱脚起算(1/3～1/2)H段内测定。
我国在参照国外有关资料，并对国内一些工程的实测数据进行统计分析的基础上，制定了《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ86—85)，提出了净空允许收敛值(表9-6)，该标准考虑了埋深和围岩类别两项因素。
表9-6 洞周容许相对收敛量(%)(GBJ86—85) Tab.9-6 The permissible relative convergence of tunnel walls(GBJ86-85)
注：1.洞周相对收敛量系指实测收敛量与两测点间距离之比；2.脆性岩体中的隧洞允许相对收敛量取表中较小值，塑性岩体中的隧道则取表中较大值；3.表中围岩类别Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别与公路隧道围岩类别Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ相当。
事实上，容许位移量的确定并不是一件容易的事，它是隧道所处地质条件、隧道埋深、断面形状尺寸及初期支护性状和施工条件等不能满足某项功能的临界状态的具体体现，需根据工程具体情况结合前人的经验，再根据工程施工进展情况探索改进。特别是对高地应力区完整的硬岩，失稳时围岩变形往往较小，应特别注意。目前围岩极限位移量一般通过理论分析、数值计算、现场实测预测和室内试验来确定。
9.2.3.1.2 容许位移速率和加速度
容许位移速率是指在保证围岩不产生有害松动的条件下，隧道壁面间水平位移速度的最大容许值。它同样与岩体条件、隧道埋深及断面尺寸等因素有关，容许位移速率目前也无统一的规定，一般都根据经验选定。例如，美国某些工程对容许位移速率的规定为：第一天的位移量不超过容许位移量的1/5～1/4(约2.54～3.18mm)，第一周内平均每天的位移量应小于容许位移量的1/2(约0.63mm)。我国的南岭隧道、大瑶山隧道、下坑隧道、金川矿区运输平巷等的稳定变形速率为0.1mm/d；引滦入津输水隧洞在开挖后一个月内的稳定变形速率大于10mm/30d。此外，一般还规定，在开挖面通过测试断面前后的一两天内容许出现位移加速，其他时间都应减速。
图9-10 岩体流变曲线
Ⅰ—基本稳定区(steady area)；Ⅱ—过渡区(transitional area)；Ⅲ—破坏区(failure area)
Fig.9-10 Curve of rock mass rheology
根据岩体的流变特性，分析现场量测到的位移-时间曲线形态，可将岩体破坏前的变形曲线划分成三个区段(图9-10)。
基本稳定区：主要标志是变形速度不断下降，即变形加速度小于0；
过渡区：变形速度长时间保持不变，即变形加速度等于0；
破坏区：变形速率渐增，即变形加速度大于0。
9.2.3.1.3 收敛比判据
收敛比为硐室内收敛位移和硐室开挖宽度之比。“收敛比”这一参数，可较全面地反映围岩应变性态和锚喷支护效果。
9.2.3.2 二郎山隧道围岩稳定性评价的收敛位移和收敛比判据
综合分析隧道周边收敛位移和收敛比资料，可以看出，二郎山隧道不同围岩类别的最大收敛位移(u)、收敛比(du)的稳定性判据为：①Ⅴ类围岩，u=0.62～16.2mm，du=0.06‰～1.62‰；②Ⅳ类围岩，u=0.95～22.12mm，du=0.10‰～2.21‰；③Ⅲ类围岩，u=6.10～25mm，du=0.61‰～2.5‰；④Ⅱ类围岩，u=8.01～155mm，du=0.8‰～15.5‰。
显然，二郎山隧道收敛位移、收敛比稳定性判据同规范规定的一般性判据(表9-6)相比要小得多。
2施工方法
台阶法视台阶长度大体分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，三种方式中的台阶长度是依初次支护形成 闭合断面的时间决定的，围岩越差，闭合时间要求越短。对于一般的隧道断面，适当的选择台阶长度，能适应从土到岩质比较广泛的地质。长台阶法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞径，上端面和下端面相距100～150m左右，可采取循环开挖，也可采取平行开挖。短台阶法的台阶长度在20—50m左右，一般台阶长度小于5倍但大于1—1.5倍洞径，两个断面比较接近，作业之间会有干扰。由于短台阶法可缩短支护结构闭合时间， 改善初次护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，所以使用范围很广，Ⅱ一Ⅴ级围岩都能采用，尤其适用于Ⅳ一Ⅴ级围岩，是新奥法施工中的主要方法。超短台阶法的台阶长度一般都小于坑道跨度，约在3—5m左右，由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形和控制地表沉降，所以，更加适用于膨胀围岩及土质围岩等要求及早闭合断面的场合。这种方法的缺点是上下断面施工干扰大，生产效率低，施工速度慢。采用超短台阶法施工时应注意以下问题，在软弱围岩施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时采取辅助施工措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管，对开挖面进行预加固或预支护，为减少变形，采用临时仰拱法进行初期支护临时封闭等。
本工程经研究确定采用三台阶预留核心土法施工+预留核心土法：各部开挖及支护自上而下分成三个小单元进行开挖缩小开挖断面，步步成环，及时封闭。各分部封闭成环时间短，有效发挥初期支护整体受力效果，临时仰拱能有效阻止支护结构变形，减少隧道围岩变形。
3三台阶临时仰拱法施工工序
采用分部开挖法开挖，如图所示，施工工序如下：
第一步：利用上一循环架立的钢架施作隧道超前小导管;
第二步、第三步：开挖上部台阶，上台阶核心土高度离已初期支护钢架不得大于1.8米，长度不得小于5米，每循环进尺控制在0.6米左右;施作②部洞身结构的初期支护，即初喷4cm~10cm厚混凝土，架立20a钢架，并设锁脚锚管，为了防止初期支护变形，在拱架两侧离设计锁脚锚管以上60~100cm处各增设锁脚锚管1组，以替代该处的中空锚杆;钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，如为注浆环节，则在掌子面喷10cm混凝土封闭
第四步、第五步：上台阶领先中台阶3.6米时，开挖中部左侧台阶，每循环进尺控制在1.2米左右;架立20a钢架，并设锁脚锚(管)杆，为了防止初期支护变形，在拱架两侧离设计锁脚锚管以上60~100cm处各增设锁脚锚管1组，以替代该处的中空锚杆;钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，完成中部左侧台阶初期支护;
第六步、第七步：中部左侧台阶领先右侧台阶3.6米时，开挖中部右侧台阶，每循环进尺控制在1.2米左右;架立20a钢架，并设锁脚锚(管)杆;钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，完成中部右侧台阶初期支护;
第八步：开挖中部核心土，施作中台阶临时仰拱;
第九步、第十步：开挖下台阶，每循环进尺不大于1.2米，完成下台阶初期支护及仰拱初期支护;
第十一步：浇筑仰拱混凝土及仰拱填充;
第十二步：根据量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
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