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1、隧 道 工 程 施 工第1章 隧道围岩的分级与围岩压力1.3水准测量的成果计算1.1 隧道围岩的分级1.2 围岩压力与成拱作用了解隧道围岩分级的基本知识和基本理论。掌握常用的围岩分级方法。掌握围岩压力的定义及分类。了解围岩压力的计算及实测方法。知识目标第1章 隧道围岩的分级与围岩压力1.1 隧道围岩的分级1.1.1 概 述 判断隧道围岩的稳定性，并针对围岩稳定的程度制定相应的工程措施是研究隧道地质环境时需要解决的两个基本问题。对此，工程界历来都并存着两种可供采用的截然不同的方法：经验方法和理论方法。由于隧道工程所处的地质环境十分复杂，人们对它的认识远没有达到完善的地步，因此，经验方法至今在隧道
2、工程中仍然占有一定的地位。1.1 隧道围岩的分级1.1.3围岩的分级方法 1.以岩石强度或岩石的物性指标为基础的分级方法。2.与地质勘探手段相联系的分级方法。3.以多种因素进行组合的分级方法。4.以工程对象为代表的分级法。1.1 隧道围岩的分级1.围岩分级的基本因素及围岩基本分级 1）围岩分级的基本因素。围岩分级的基本因素包括岩石的坚硬程度和岩体的完整程度。详情见表1-3、1-4。1.1.4我国铁路隧道围岩的分级1.1 隧道围岩的分级1.1 隧道围岩的分级1.1 隧道围岩的分级续表1.1 隧道围岩的分级2.围岩分级的影响因素及分级的修正 1）地下水 隧道施工的大量实践证明，水是造成施工塌方、使
3、坑道围岩丧失稳定的重要原因之一。在不同的围岩中水的影响是不同的。围岩分级中关于地下水状态的分级和地下水影响的修正参照表1-6和表1-7。1.1 隧道围岩的分级2.围岩分级的影响因素及分级的修正 2）初始地应力状态。围岩的初始地应力状态对岩体的构造和力学特征有一定的影响。因此，围岩分级中考虑了初始地应力状态的影响，采用修正系数的方法对围岩级别予以降级，见表1-8和表1-9。1.1 隧道围岩的分级1.2 围岩压力与成拱作用1.2.1 围岩压力概述1.松 动 压 力 2.形 变 压 力3.膨 胀 压 力 4.冲 击 压 力1.2 围岩压力与成拱作用1.2.2坑道开挖前后围岩的应力状态1.坑道开挖前围
4、岩的应力状态 坑道开挖前，地层处于相对静止状态。地层中任何一处的土石都受到其上、下、左、右、前、后土石的挤压，保持着相对的平衡，称为原始应力状态。它是由上覆地层自重、地壳运动的残余应力以及地下水活动等因素决定的。1.2 围岩压力与成拱作用2.坑道开挖后围岩的应力状态 坑道开挖后，围岩原来保持的平衡状态受破坏，由相对的静止状态变成显著的变动状态，于是围岩在应力和变形方面开始了一个新的变化运动，出现了围岩应力的重分布和围岩向开挖的坑道空间变形，力图达到新的平衡。1.2 围岩压力与成拱作用1.2.3 围岩的成拱作用 通过工程实践发现，当隧道在多裂隙围岩（包括一般土层）中埋置较深时，作用在支护结构上的
5、围岩松散压力远小于其上覆岩层自重所造成的压力，这可用围岩的“成拱作用”来解释。当坑道开挖后，如果让其任意变形、松动和坍塌，最后将看到在坑道上方形成一个相对稳定的拱形洞穴，人们常称之为“天然拱”或“平衡拱”。它上方的一部分岩体承受着上覆地层全部重力，如同一个承载环，将荷载重力向两侧传递下去，这就是所谓的围岩的成拱作用。1.2 围岩压力与成拱作用1.2.4 影响围岩压力的因素因素3.坑道的埋置深度1.时 间5.爆 破4.支 护2.坑道的形状和尺寸6.超挖回填1.深埋隧道围岩压力的确定1）垂直匀布压力 2）水平匀布压力1.3 围岩压力的确定和实测方法1.3 围岩压力的确定和实测方法2.浅埋隧道围岩压力的确定 对浅埋隧道而言，由于不能形成天然拱，因此不能套用确定深埋隧道围岩压力的方法，而是应通过研究浅埋隧道岩体的平衡条件找出新的方法。1.3 围岩压力的确定和实测方法1.3.2 围岩压力的实测方法