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1、会计学1隧道隧道(sudo)工程第工程第5章章第一页，共94页。围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体岩体 围岩压力围岩压力(yl)(yl)：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力支护上的压力(yl)(yl)，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广，地质环境：隧
2、道工程所赋存的地质环境的内涵很广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态、地温梯度等的原始地应力状态、地温梯度等 。第2页/共94页第二页，共94页。5.1 5.1 隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级及其应用 目前，隧道围岩分级是设计目前，隧道围岩分级是设计(shj)(shj)、施工的基础（工程类、施工的基础（工程类比法就是建立在围岩分级的基比法就是建立在围岩分级的基础上的）。础上的）。第3页/共94页第三页，共94页。5.1 5.1 隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级及其应用 围岩分级的目的围岩分级的目的 作为选择施工
3、方法的依作为选择施工方法的依据；据；进行科学管理及正确评价进行科学管理及正确评价经济效益；经济效益；确定结构上的荷载确定结构上的荷载(hzi)(hzi)（松散荷载（松散荷载(hzi)(hzi)）；）；给出衬砌结构的类型及其给出衬砌结构的类型及其尺寸；尺寸；制定劳动定额、材料消耗制定劳动定额、材料消耗标准基础等；标准基础等；第4页/共94页第四页，共94页。人们(rn men)对围岩的认识是不断深入的 从在国外的情况看：土石方工程土石方工程(gngchng)(gngchng)分类法分类法(开挖开挖难易程度难易程度)岩石的坚固性岩石的坚固性来分类来分类(fn(fn li):li):如坚固如坚固性系
4、数性系数f fRQD从围岩稳定性出发分类来代从围岩稳定性出发分类来代替多年沿用的坚固性为基础替多年沿用的坚固性为基础的分类的分类第5页/共94页第五页，共94页。从分级指标从分级指标(zhbio)方面：方面：大多数从大多数从定性描述定性描述经验经验(jngyn)判断判断定量定量(dngling)描述描述 以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是隧道以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是隧道围岩分类的总趋势。围岩分类的总趋势。第6页/共94页第六页，共94页。1 1、隧道、隧道(sudo)(sudo)围岩分级的因素指标及其选择围岩分级的因素指标及其选择 围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组围
5、岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素合的因素.单一的岩性指标单一的岩性指标 综合岩性指标综合岩性指标 第7页/共94页第七页，共94页。单一的岩性指标单一的岩性指标 岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，具有试验简单，数据的分级指标，具有试验简单，数据(shj)(shj)可可靠的优点；靠的优点；岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数松比等物理力学参数 ；岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。第8页/共94页第八页，共94页。综合岩性指标综合岩性指标 岩体的弹性
6、波传播速度：弹性波岩体的弹性波传播速度：弹性波传播速度与岩体的强度和完整性成正比，传播速度与岩体的强度和完整性成正比，其指标反映了岩石的力学性质和岩体的其指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素破碎程度的综合因素(yn s)(yn s)，通常用，通常用KvKv来评价：来评价：第9页/共94页第九页，共94页。K Kv v0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.15 90RQD 90 为优质；为优质；7575 RQD 90 RQD 90 为良好；为良好；5050 RQD 75 RQD 75 为好；为好；2525
7、 RQD 50 RQD 50 为差；为差；RQD 25 RQD 25 为很差为很差 第11页/共94页第十一页，共94页。围岩的自稳时间围岩的自稳时间 ：被认为是综合岩性指标，：被认为是综合岩性指标，隧道开挖后，围岩通常都有一段暂时稳定的时间，隧道开挖后，围岩通常都有一段暂时稳定的时间，不同的地质环境，自稳时间是不同的，劳费不同的地质环境，自稳时间是不同的，劳费（H.LaufferH.Lauffer）认为隧道围岩的自稳时间）认为隧道围岩的自稳时间tsts可用下可用下式表示：式表示：ts=ts=常数常数 L L(1(1a)a)式中：式中：L L 隧道未支护地段的长度；隧道未支护地段的长度；a a
8、 视围视围岩情况在岩情况在0 01 1之间变化之间变化(binhu)(binhu)，好的岩体可取，好的岩体可取 a=0;a=0;极差的极差的 a=1 a=1 第12页/共94页第十二页，共94页。劳费（劳费（H.LaufferH.Lauffer）根据围岩的自稳时间）根据围岩的自稳时间(shjin)(shjin)和未支护地段的长度，将围岩和未支护地段的长度，将围岩分为：分为：稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力的、很破碎的、有压力的、有很大压力等七级等七级第13页/共94页第十三页，共94页。岩体质量指标岩体质量指标(zhbio)
9、(zhbio)（Q Q指标指标(zhbio)(zhbio)）Q（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)RQD 岩石岩石(ynsh)质量指标；质量指标；Jh 节理组数目，岩体愈破碎，节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大；取值愈大；Jr 节理粗糙度，节理愈光滑，节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小；取值愈小；Ja 节理蚀变值，蚀变愈严重，节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大；取值愈大；Jw 节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，Jw取值愈小取值愈小SRF 应力折减系数，围岩初始应力愈高，应力折减系数，围岩初始应力愈高，SRF取值愈取值愈大。大
10、。第14页/共94页第十四页，共94页。Q（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)式中：RQD 岩石质量指标，其取值方法见式（51）；Jh 节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大，可参考下列经验数值；没有或很少节理，Jh 0.51.0；两个节理组时，Jh 4；破碎岩体时，Jh 20。Jr 节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小，可参考下列经验数值；不连续节理，Jr 4；平整光滑节理，Jr 0.5等。Ja 节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大，可参考下列经验数值；节理面紧密结合，节理中填充物坚硬不软化，Ja 0.75；节理中填充物是膨胀性粘土，如蒙脱土，Ja 812等。Jw 节理含水折减系数，
11、节理渗水(shn shu)量愈大，水压愈高，Jw取值愈小，可参考下列经验数值；微量渗水(shn shu)，水压 958575758650752550 550550451450351350251 4.53.54.52.54.01.53.01.02.0 1.0（饱和粘土）（饱和粘土）I0.81.00.60.80.40.60.20.4 0.2第32页/共94页第三十二页，共94页。隧道施工围岩分级隧道施工围岩分级 施工阶段围岩判定具有直接性、施工阶段围岩判定具有直接性、可靠性、重要性特征，因此，施工阶可靠性、重要性特征，因此，施工阶段围岩级别的判定是一个重要而现实段围岩级别的判定是一个重要而现实的问
12、题。的问题。评定因素采用围岩坚硬评定因素采用围岩坚硬(jinyng)(jinyng)程度、围岩完整性程度、程度、围岩完整性程度、和地下水状态三项因素，细分为十三和地下水状态三项因素，细分为十三个子因素，个子因素，即即3 31313评定评定;第33页/共94页第三十三页，共94页。隧道隧道(sudo)(sudo)施工围岩分级施工围岩分级 即即3 31313评定评定第34页/共94页第三十四页，共94页。在三个因素中，最困难的是围岩(wi yn)完整性程度的评定，重点是如何根据掌子面的地质数据评价围岩(wi yn)的完整程度。根据对国内外施工阶段围岩(wi yn)分级的调查，应采用多种方法对围岩(
13、wi yn)完整程度进行分级，采用定性和定量相结合的方法，如可采用下图的指标：第35页/共94页第三十五页，共94页。第36页/共94页第三十六页，共94页。5.2 5.2 围岩围岩(wi yn)(wi yn)压力压力的确定的确定 第37页/共94页第三十七页，共94页。1 1、围岩压力的概念、围岩压力的概念 围岩压力：是指引起地下开挖空间周围围岩压力：是指引起地下开挖空间周围岩体和支护岩体和支护(zh h)(zh h)变形或破坏的作用力。变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变它包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护形受阻而作用在支护(zh h)(zh h)
14、结构上的作用结构上的作用力。从狭义上来理解，围岩压力是指围岩作力。从狭义上来理解，围岩压力是指围岩作用在支护用在支护(zh h)(zh h)结构上的压力。在工程中结构上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩压力。一般研究狭义的围岩压力。第38页/共94页第三十八页，共94页。围岩压力按作用力发生形态分为：围岩压力按作用力发生形态分为：松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力。体以重力形式直接作用在支护结构的压力。形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护的抑制，而使围岩与支护结构共同变形
15、过程的支护的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。中，围岩对支护结构施加的接触压力。膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。引起的压力。冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束(yush)(yush)被解除，被解除，第39页/共94页第三十九页，共94页。松散压力：常通过下列三种情况发生(fshng)：在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石；在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片帮冒落；在节理发育的裂隙
16、岩体中，围岩某些部位沿弱面发生(fshng)剪切破坏或拉坏等局部塌落。第40页/共94页第四十页，共94页。形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。形变压力除与围岩应力状态有关外，还与支护时间和支护刚度有关。膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。它与形变压力的基本区别(qbi)在于它是由吸水膨胀引起的。第41页/共94页第四十一页，共94页。冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量突然释放所产生的压力。冲击压力是岩体能量的积累与释放问题，所以它与弹性
17、模量直接相关。弹性模量较大的岩体，在高地应力作用下，易于积累大量的弹性变形(bin xng)能，一旦遇到适宜条件，就会突然猛烈的大量释放。第42页/共94页第四十二页，共94页。2 2、围岩松散压力的产生、围岩松散压力的产生 开挖开挖(ki w)(ki w)隧道所引起的围岩松动和破坏隧道所引起的围岩松动和破坏的范围有大有小，对于一般裂隙岩体中的深埋隧的范围有大有小，对于一般裂隙岩体中的深埋隧道，其波及范围仅局限在隧道周围一定深度，作道，其波及范围仅局限在隧道周围一定深度，作用在支护结构上的围岩松散压力远远小于其上覆用在支护结构上的围岩松散压力远远小于其上覆岩层自重所造成的压力，这可用围岩的岩层
18、自重所造成的压力，这可用围岩的“成拱作成拱作用用”来解释。来解释。第43页/共94页第四十三页，共94页。2 2、围岩松散压力的产生、围岩松散压力的产生 隧道开挖后，在围岩应力重分布隧道开挖后，在围岩应力重分布(fnb)(fnb)过过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段；形阶段；顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段；面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段；顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视为坍塌阶段；视为坍塌阶段
19、；顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。第44页/共94页第四十四页，共94页。自然拱的范围的大小除受上述的围岩地质条件、支护结构架设时间(shjin)、刚度以及它与围岩的接触状态外，还取决于以下诸因素：第45页/共94页第四十五页，共94页。隧道的形状和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，则自然拱越高，围岩松散压力也越大；隧道的埋深：实践证明，只有当隧道埋深超过某一临界值时，才有可能形成自然拱。习惯上称这种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。由于浅埋隧道不能形成自然拱，所以，它的围岩压力的大小与
20、埋置深度直接相关。施工因素：如爆破所产生的震动，常常是引起塌方(t fng)的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大自然拱范围。第46页/共94页第四十六页，共94页。第47页/共94页第四十七页，共94页。第48页/共94页第四十八页，共94页。地层地层(dcng)负温度负温度第49页/共94页第四十九页，共94页。3 3、围岩压力的确定、围岩压力的确定(qudng)(qudng)方法方法 围岩压力的确定围岩压力的确定(qudng)(qudng)目前常用目前常用有下列三种方法：有下列三种方法：直接量测法直接量测法 经验法或工程类比法经验法或工程类比法
21、 理论估算法理论估算法第50页/共94页第五十页，共94页。直接量测法：直接量测法：是一种切合实际是一种切合实际的方法，对隧道工程而言，也是研的方法，对隧道工程而言，也是研究发展的方向；但由于究发展的方向；但由于(yuy)(yuy)受受量测设备和技术水平的制约，目前量测设备和技术水平的制约，目前还不能普遍常用。还不能普遍常用。第51页/共94页第五十一页，共94页。经验法或工程类比法：经验法或工程类比法：是根据是根据大量以前工程的实际资料的统计和大量以前工程的实际资料的统计和总结，按不同围岩分级提出围岩压总结，按不同围岩分级提出围岩压力的经验数值，作为后建隧道工程力的经验数值，作为后建隧道工程
22、确定确定(qudng)(qudng)围岩压力的依据的围岩压力的依据的方法。是目前使用较多的方法。方法。是目前使用较多的方法。第52页/共94页第五十二页，共94页。理论估算法：是在实践的基础上理论估算法：是在实践的基础上从理论上研究围岩压力的方法。由从理论上研究围岩压力的方法。由于地质条件的不确定性，影响围岩于地质条件的不确定性，影响围岩压力的因素多，企图建立一种完善压力的因素多，企图建立一种完善的和适合的和适合(shh)(shh)各种实际情况的通各种实际情况的通用围岩压力理论及计算方法是困难用围岩压力理论及计算方法是困难的。的。第53页/共94页第五十三页，共94页。深埋隧道围岩压力的确定深
23、埋隧道围岩压力的确定(工程类比法工程类比法)围岩竖向匀布压力围岩竖向匀布压力q q按下式计算：按下式计算：q=0.45 2 s-1 (kN/m2)q=0.45 2 s-1 (kN/m2)式中式中 ：SS围岩级别，如属围岩级别，如属IIII级，则级，则S S2 2；围岩容重，围岩容重，(kN/m3)(kN/m3)；1+i(B-5)1+i(B-5)宽度宽度(kund)(kund)影响系数；影响系数；B B 隧道宽度隧道宽度(kund)(kund)，（，（m m）；）；i i 以以B B5m5m为基准，为基准，B B每增减每增减1m1m时的围岩时的围岩压力增减率。压力增减率。当当B5mB 5m,B
24、5m,取取i i 0.10.1。第54页/共94页第五十四页，共94页。深埋隧道围岩压力的确定深埋隧道围岩压力的确定(工程类比工程类比 法法)q=0.45 2 s-1 (kN/m2)q=0.45 2 s-1 (kN/m2)适用适用(shyng)(shyng)条件条件 H/B 1.7 H/B 1.7，式中式中H H 为隧道高度；为隧道高度；深埋隧道；深埋隧道；不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道；不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道；采用钻爆法施工的隧道。采用钻爆法施工的隧道。第55页/共94页第五十五页，共94页。围岩的水平匀布压力围岩的水平匀布压力(yl)e(yl)e 的确定，按下表的确定，按下
25、表中的经验公式计算中的经验公式计算 围岩围岩级别级别I、IIIIIIVVVI水平匀水平匀布压力布压力00.15q(0.150.3)q(0.30.5)q(0.51.0)q第56页/共94页第五十六页，共94页。铁路新规范：铁路新规范：q qhh h=0.411.79S h=0.411.79S 这是全国这是全国10461046座铁路隧道得出座铁路隧道得出(d ch)(d ch)的经验公式，其中的经验公式，其中S S 新规新规范围岩的分级。范围岩的分级。注：铁路隧道跨度小于公路隧道注：铁路隧道跨度小于公路隧道第57页/共94页第五十七页，共94页。围围岩岩压压力力(yl)分分布布特特征征第58页/共
26、94页第五十八页，共94页。第59页/共94页第五十九页，共94页。浅埋隧道围岩松散压力的计算浅埋隧道围岩松散压力的计算 深、浅埋隧道的判定原则深、浅埋隧道的判定原则 隧道埋深不同隧道埋深不同(b tn)(b tn)，确定围岩，确定围岩压力的计算方法不同压力的计算方法不同(b tn)(b tn)，应以，应以隧道顶部覆盖层能否形成隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱自然拱”为为原则。原则。第60页/共94页第六十页，共94页。深埋隧道围岩松散压力值是以施工深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方坍方(tn fng)(tn fng)平均高度平均高度(等效荷载高等效荷载高度值度值)为根据，为了形成此高度值，隧为
27、根据，为了形成此高度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。根据经验，道上覆岩体就有一定的厚度。根据经验，这个深度通常为这个深度通常为2 22.52.5倍的坍方倍的坍方(tn(tn fng)fng)平均高度值平均高度值第61页/共94页第六十一页，共94页。深、浅埋隧道的判定原则深、浅埋隧道的判定原则 Hp Hp（2 22.52.5）hq hq 式中式中:Hp:Hp深浅埋隧道分界深度深浅埋隧道分界深度;hq hq荷载荷载(hzi)(hzi)等效高度，按下式计算：等效高度，按下式计算：hq hqq/q/q q深埋隧道竖向均布压力深埋隧道竖向均布压力 kN kNm2m2；围岩容重（围岩容重（kNkNm2m
28、2）。）。第62页/共94页第六十二页，共94页。在矿山(kungshn)法施工的条件下I一III级围岩取 Hp2hqIVVI级围岩取 Hp2.5hq 当隧道覆盖层厚度HHp时为深埋，HHp时为浅埋第63页/共94页第六十三页，共94页。浅埋隧道浅埋隧道(sudo)(sudo)围岩压力的确定方法围岩压力的确定方法 埋深埋深(H)(H)小于或等于等效荷载高度小于或等于等效荷载高度hqhq时，荷载时，荷载视为均布竖向压力视为均布竖向压力 q=H q=H式中式中:q:q匀布布竖向压力；匀布布竖向压力；深度上覆围岩容重；深度上覆围岩容重；H H隧道隧道(sudo)(sudo)埋深，抬隧道埋深，抬隧道(
29、sudo)(sudo)顶至顶至地面的距离。地面的距离。第64页/共94页第六十四页，共94页。浅埋隧道围岩压力的确定方法浅埋隧道围岩压力的确定方法(fngf)(fngf)侧向压力侧向压力e e，按匀布考虑时，其值为：，按匀布考虑时，其值为：e=(H+1/2 Hi)tg2(450 /2)e=(H+1/2 Hi)tg2(450 /2)式中式中:e:e 侧向匀布压力；侧向匀布压力；围岩容重，以围岩容重，以kN/m3kN/m3计；计；H H 隧道埋深，以隧道埋深，以m m计；计；Hi Hi 隧道高度，以隧道高度，以m m计；计；一围岩计算摩擦角，可查有关规范。一围岩计算摩擦角，可查有关规范。第65页/
30、共94页第六十五页，共94页。埋深大于埋深大于hqhq、小于等于、小于等于(dngy)Hp(dngy)Hp时时 采用松散介质极限平衡理论进行分析(fnx)，即：围岩松动压力=滑动岩体重量滑面上的阻力第66页/共94页第六十六页，共94页。q浅浅 Q浅浅/B=H（1H/Btg）e=(Hh)/2式中式中一侧压力一侧压力(yl)系数系数，即：，即：=(tg-tg)/tg1+tg(tg-tg)+tgtg tg=tg+(tg2+1)tg/(tg-tg)1/2 第67页/共94页第六十七页，共94页。围岩应力的现场量测围岩应力的现场量测 实测围岩压力的方法实测围岩压力的方法(fngf)(fngf)很多，很
31、多，可归纳为两类：可归纳为两类：直接量测直接量测 间接量测间接量测第68页/共94页第六十八页，共94页。直接量测：主要采用压力盒、压力传直接量测：主要采用压力盒、压力传感器等，压力盒按工作原理分为机械感器等，压力盒按工作原理分为机械(jxi)(jxi)作用式、电测式和液压式等，目作用式、电测式和液压式等，目前使用较多的是钢弦式压力盒。前使用较多的是钢弦式压力盒。第69页/共94页第六十九页，共94页。第70页/共94页第七十页，共94页。第71页/共94页第七十一页，共94页。第72页/共94页第七十二页，共94页。第73页/共94页第七十三页，共94页。第74页/共94页第七十四页，共94
32、页。第75页/共94页第七十五页，共94页。间接量测：利用量测隧道衬砌的应变、间接量测：利用量测隧道衬砌的应变、变形变形(bin xng)(bin xng)来推算作用在其上的围来推算作用在其上的围岩压力的方法，即间接量测法。如电阻岩压力的方法，即间接量测法。如电阻应变片、钢筋应变计、遥测应变计、混应变片、钢筋应变计、遥测应变计、混凝土应变砖等凝土应变砖等第76页/共94页第七十六页，共94页。第77页/共94页第七十七页，共94页。第78页/共94页第七十八页，共94页。第79页/共94页第七十九页，共94页。5.3 5.3 影响影响(yngxing)(yngxing)围岩稳围岩稳定性的因素定
33、性的因素第80页/共94页第八十页，共94页。隧道围岩分级是对隧道开挖后，围岩稳定隧道围岩分级是对隧道开挖后，围岩稳定程度程度(chngd)(chngd)的分级和评价。围岩分级的因的分级和评价。围岩分级的因素，也就是影响隧道围岩稳定性的因素。素，也就是影响隧道围岩稳定性的因素。影响隧道围岩稳定性的因素一般认为有两影响隧道围岩稳定性的因素一般认为有两类：一类是客观存在的地质因素；另一类是设类：一类是客观存在的地质因素；另一类是设计和施工因素，或称为人为因素。计和施工因素，或称为人为因素。第81页/共94页第八十一页，共94页。1 1、地质因素的影响、地质因素的影响 岩土体结构状态岩土体结构状态
34、岩石的工程性质岩石的工程性质 地下水的作用和影响地下水的作用和影响 围岩围岩(wi yn)(wi yn)的初应力状的初应力状态态第82页/共94页第八十二页，共94页。岩土体结构状态岩土体结构状态(zhungti)(zhungti)岩土体结构是长时间地质运动的产物，岩土体结构是长时间地质运动的产物，在地质因素的影响中起着主要作用。在地质因素的影响中起着主要作用。围岩的结构状态围岩的结构状态(zhungti)(zhungti)通常用其通常用其破碎程度或完整状态破碎程度或完整状态(zhungti)(zhungti)来表示来表示 岩体的完整状态岩体的完整状态(zhungti)(zhungti)或破碎
35、程或破碎程度有两个含义，一是构成岩体的岩块大小，度有两个含义，一是构成岩体的岩块大小，二是这些岩块的组合形态。二是这些岩块的组合形态。第83页/共94页第八十三页，共94页。岩石的工程性质岩石的工程性质 岩石的工程性质是多方面的，一般主岩石的工程性质是多方面的，一般主要指岩石的强度或坚固性。要指岩石的强度或坚固性。在岩体结构状态成为控制围岩稳定在岩体结构状态成为控制围岩稳定(wndng)(wndng)的主要因素时，强调岩石强度的主要因素时，强调岩石强度意义是不大的。意义是不大的。岩石强度在完整的岩体中是起主要作岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的。用的。第84页/共94页第八十四页，共94页。
36、地下水的作用和影响地下水的作用和影响 使岩质软化，强度降低，对软岩尤为明显，使岩质软化，强度降低，对软岩尤为明显，对土体则可促使其液化或流动；对土体则可促使其液化或流动；有软弱结构面的围岩，会冲走充填物或使夹有软弱结构面的围岩，会冲走充填物或使夹层液化，减少层间摩阻力促使岩块滑动；层液化，减少层间摩阻力促使岩块滑动；在某些围岩中，如石膏在某些围岩中，如石膏(shgo)(shgo)、岩盐和蒙、岩盐和蒙脱石为主的粘土岩中，遇水后产生膨胀，在未脱石为主的粘土岩中，遇水后产生膨胀，在未胶结或弱胶结的砂岩中可产生流砂和潜蚀。胶结或弱胶结的砂岩中可产生流砂和潜蚀。第85页/共94页第八十五页，共94页。围
37、岩的初应力状态围岩的初应力状态 围岩的初应力状态对岩体的构造围岩的初应力状态对岩体的构造一力学一力学(l xu)(l xu)特征是有一定影响的。特征是有一定影响的。因此，在围岩分级中，如何根据地质因此，在围岩分级中，如何根据地质构造的特征引进初应力的影响，是需构造的特征引进初应力的影响，是需要进一步研究的问题。要进一步研究的问题。第86页/共94页第八十六页，共94页。2 2、设计和施工因素，或人为因素、设计和施工因素，或人为因素 人为因素也是造成隧道丧失稳人为因素也是造成隧道丧失稳定的重要定的重要(zhngyo)(zhngyo)条件条件 第87页/共94页第八十七页，共94页。隧道的形状和尺
38、寸，尤其是跨度隧道的形状和尺寸，尤其是跨度(kud)(kud)影响较为显著影响较为显著 在同类围岩中，跨度在同类围岩中，跨度(kud)(kud)愈大，愈大，隧道围岩的稳定性就愈差隧道围岩的稳定性就愈差 第88页/共94页第八十八页，共94页。支护结构的类型及支护时间支护结构的类型及支护时间 隧道自稳时间：是指从开挖后到隧道自稳时间：是指从开挖后到顶部开始发生可以顶部开始发生可以(ky)(ky)察觉到的察觉到的移动、松弛时为止所经历的时间。移动、松弛时为止所经历的时间。围岩的自稳时间对隧道围岩的稳围岩的自稳时间对隧道围岩的稳定性产生重要影响。定性产生重要影响。第89页/共94页第八十九页，共94
39、页。施工方法施工方法 在同类岩体中，采用普通爆在同类岩体中，采用普通爆破法施工和控制爆破法施工，采破法施工和控制爆破法施工，采用矿山法施工和盾构法或掘进机用矿山法施工和盾构法或掘进机施工，采用大断面施工，采用大断面(dun min)(dun min)开开挖和小断面挖和小断面(dun min)(dun min)分部开挖，分部开挖，对隧道稳定性的影响都不相同且对隧道稳定性的影响都不相同且相差较大。相差较大。第90页/共94页第九十页，共94页。隧道的埋深隧道的埋深 随着埋深的增加，初始应力随着埋深的增加，初始应力场也随之增大，因此，在施工过场也随之增大，因此，在施工过程中也可能程中也可能(knng
40、)(knng)出现诸如岩出现诸如岩爆或大变形现象。因此，在高应爆或大变形现象。因此，在高应力场或极高应力场的条件下，围力场或极高应力场的条件下，围岩级别应适当降低。岩级别应适当降低。第91页/共94页第九十一页，共94页。隧道围岩稳定性与围岩分级隧道围岩稳定性与围岩分级(fn j)(fn j)是息息相关的。隧道稳定是息息相关的。隧道稳定性的分类对选择和确立围岩的分级性的分类对选择和确立围岩的分级(fn j)(fn j)指标有直接意义。因此，指标有直接意义。因此，所作的分析和说明也仅是与其有关所作的分析和说明也仅是与其有关的一些方面。有关隧道围岩稳定性的一些方面。有关隧道围岩稳定性的详细讨论请参考有关专著。的详细讨论请参考有关专著。第92页/共94页第九十二页，共94页。习题：习题：某公路隧道进口某公路隧道进口3030米处围岩是米处围岩是IVIV级，容重级，容重25kN/m325kN/m3，开挖断面宽，开挖断面宽度度1212米，隧道上覆岩体厚度米，隧道上覆岩体厚度8 8米，米，试计算并判断试计算并判断(pndun)(pndun)该处隧道该处隧道属深埋还是浅埋？属深埋还是浅埋？第93页/共94页第九十三页，共94页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第94页/共94页第九十四页，共94页。