临空面

工程地质学名词

临空面是指岩土体滑动时自由空间的边界面，如斜坡的坡面，硐室的边墙、坝基下游河床面等。

存在形式

在隧道中临空面根据空间位置大体上可以分为竖直的、水平的和倾斜的三种形式．竖直的临空面包括垂直于隧道轴线的掌子面、平行于隧道轴线的边墙。水平临空面包括拱部、底部近似水平的临空面。这些临空面是通过爆破或其它手段将岩石从山体中挖走形成的。倾斜的临空面是由地质构造形成的与水平面成一定的夹角的倾斜面，当倾斜面附近岩层滑落或开挖后形成一种倾斜的临空面。

作用

临空面的作用按其对隧道施工是否有利可分为积极的和消极的两种。积极的作用就是有利于在地层内挖出土石，形成坑道。临空面越大，其单循环进尺就越大。在隧道施工中不断的利用并创造临空面（掌子面）的过程是临空面积极作用的主要表现。对于隧道施工者，临空面的积极作用很容易被理解的。

消极的作用是被隧道施工者经常忽视、不被重视的一个方面，它是隧道施工围岩变形的一个必要条件，没有临空面再松散的岩体也无法实现移动，临空面诱发了松散岩体的移动而形成围岩的变形。而且在同样的地质和同样的施工手段条件下，临空面越大变形的几率和规模也越大，没有临空面的存在也就根本没有隧道坍塌的概念了。

应用

临空面在钻爆法开挖中的应用

充分利用临空面的有利一面，加快隧道的施工，是隧道施工技术人员的首要技术工作。

地层中的隧道都是从平缓的地表或具有陡壁的山体进入的，不论从何处进入地层中，其切入点必须是一临空面，或水平或相对竖直。因为在假定的无限介质中爆破，抛掷和松动是无法实现的，而在有临空面存在的情况下，足够的炸药爆炸能量就会在靠近临空面一侧实现爆破抛掷，其结果是形成一个圆锥形的爆破凹坑，即新的临空面。要想在地层中形成隧道，还必须形成垂直于洞轴线的竖直临空面（掌子面）。这样每次爆破破碎后的岩石利用本身自重沿爆破形成的裂隙向临空面一侧坍滑，再次形成新的临空面。经爆破抛掷岩石和人为清理破碎岩石块后，在距离原临空面一段距离内形成新的临空面。新旧临空面间形成的空间即隧道洞室。

隧道洞口拉槽及洞口土石方工程均是为隧道进洞提供竖直临空面，使隧道沿垂直于竖直临空面的方向延伸。

控制的意义

控制临空面分两个方面，其一，为实现设计的使用功能所需的净空（临空面），必须对隧道的开挖尺寸进行控制，避免超出设计净空（临空面）造成浪费、小于设计尺寸而影响结构设计功能的发挥。其二，隧道内的临空面又是诱发围岩变形的一个主要因素。而且随着临空面的增大，其变形随之增大。从安全施工角度讲，临空面的控制也是隧道施工控制围岩坍塌、变形的一个重要方面。

路基开挖

（1）临空面开挖高度和荷载作用位置对路基稳定性影响较大，路基最大剪应力分别随临空面高度的升高而增大，随路侧距离的增大而减小；为减小高速公路改扩建施工过程中开挖临空面对路基稳定性和行车安全造成的不利影响，仅考虑正常行车荷载作用下路基稳定性时，开挖临空面高度应控制在2.0m范围内，路基高度大于2.0m时可开挖成台阶形式，开挖临空面后路侧安全距离应为1.5~2.0m，即距离路基边缘1.5~2.0m范围内禁止车辆行驶。

（2）通过计算不同土质、不同工况条件下开挖临空面的路基稳定系数，结果表明，旧路基填土性质对开挖临空面稳定性影响相对较小；在相同临空面高度、路侧距离情况下，粘性土路基稳定性最好，依次是砂性土和碎石土。

（3）以稳定系数差异性较小的工况作为一类，将路基高度分为：小于1.0m，1.0~1.5m，1.5~2.0m，

2.0~3.0m和3.0~3.5m等5个等级，采用稳定系数1.80为控制指标，制定了高速公路改扩建施工中路基开挖临空面的安全控制标准，以便对不同土质、不同等级的路基开挖临空面进行安全控制。

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