臨空面

臨空面是指岩土體滑動時自由空間的邊界面，如斜坡的坡面，硐室的邊牆、壩基下遊河床面等。

基本介紹

• 中文名：臨空面
• 外文名：Free face
• 又稱：自由面
• 分類：水平、豎直、傾斜臨空面
• 舉例：斜坡的坡面、壩基下遊河床面等
• 所屬學科：工程地質學

存在形式

在隧道中臨空面根據空間位置大體上可以分為豎直的、水平的和傾斜的三種形式．豎直的臨空面包括垂直於隧道軸線的掌子面、平行於隧道軸線的邊牆。水平臨空面包括拱部、底部近似水平的臨空面。這些臨空面是通過爆破或其它手段將岩石從山體中挖走形成的。傾斜的臨空面是由地質構造形成的與水平面成一定的夾角的傾斜面，當傾斜面附近岩層滑落或開挖後形成一種傾斜的臨空面。

作用

臨空面的作用按其對隧道施工是否有利可分為積極的和消極的兩種。積極的作用就是有利於在地層內挖出土石，形成坑道。臨空面越大，其單循環進尺就越大。在隧道施工中不斷的利用並創造臨空面（掌子面）的過程是臨空面積極作用的主要表現。對於隧道施工者，臨空面的積極作用很容易被理解的。

消極的作用是被隧道施工者經常忽視、不被重視的一個方面，它是隧道施工圍岩變形的一個必要條件，沒有臨空面再鬆散的岩體也無法實現移動，臨空面誘發了鬆散岩體的移動而形成圍岩的變形。而且在同樣的地質和同樣的施工手段條件下，臨空面越大變形的幾率和規模也越大，沒有臨空面的存在也就根本沒有隧道坍塌的概念了。

套用

臨空面在鑽爆法開挖中的套用

充分利用臨空面的有利一面，加快隧道的施工，是隧道施工技術人員的首要技術工作。

地層中的隧道都是從平緩的地表或具有陡壁的山體進入的，不論從何處進入地層中，其切入點必須是一臨空面，或水平或相對豎直。因為在假定的無限介質中爆破，拋擲和鬆動是無法實現的，而在有臨空面存在的情況下，足夠的炸藥爆炸能量就會在靠近臨空面一側實現爆破拋擲，其結果是形成一個圓錐形的爆破凹坑，即新的臨空面。要想在地層中形成隧道，還必須形成垂直於洞軸線的豎直臨空面（掌子面）。這樣每次爆破破碎後的岩石利用本身自重沿爆破形成的裂隙向臨空面一側坍滑，再次形成新的臨空面。經爆破拋擲岩石和人為清理破碎岩石塊後，在距離原臨空面一段距離內形成新的臨空面。新舊臨空面間形成的空間即隧道洞室。

隧道洞口拉槽及洞口土石方工程均是為隧道進洞提供豎直臨空面，使隧道沿垂直於豎直臨空面的方向延伸。

控制的意義

控制臨空面分兩個方面，其一，為實現設計的使用功能所需的淨空（臨空面），必須對隧道的開挖尺寸進行控制，避免超出設計淨空（臨空面）造成浪費、小於設計尺寸而影響結構設計功能的發揮。其二，隧道內的臨空面又是誘發圍岩變形的一個主要因素。而且隨著臨空面的增大，其變形隨之增大。從安全施工角度講，臨空面的控制也是隧道施工控制圍岩坍塌、變形的一個重要方面。

路基開挖

（1）臨空面開挖高度和荷載作用位置對路基穩定性影響較大，路基最大剪應力分別隨臨空面高度的升高而增大，隨路側距離的增大而減小；為減小高速公路改擴建施工過程中開挖臨空面對路基穩定性和行車安全造成的不利影響，僅考慮正常行車荷載作用下路基穩定性時，開挖臨空面高度應控制在2.0m範圍內，路基高度大於2.0m時可開挖成台階形式，開挖臨空面後路側安全距離應為1.5~2.0m，即距離路基邊緣1.5~2.0m範圍內禁止車輛行駛。

（2）通過計算不同土質、不同工況條件下開挖臨空面的路基穩定係數，結果表明，舊路基填土性質對開挖臨空面穩定性影響相對較小；在相同臨空面高度、路側距離情況下，粘性土路基穩定性最好，依次是砂性土和碎石土。

（3）以穩定係數差異性較小的工況作為一類，將路基高度分為：小於1.0m，1.0~1.5m，1.5~2.0m，
2.0~3.0m和3.0~3.5m等5個等級，採用穩定係數1.80為控制指標，制定了高速公路改擴建施工中路基開挖臨空面的安全控制標準，以便對不同土質、不同等級的路基開挖臨空面進行安全控制。