隧道工程之第章隧道的围岩分类围岩压力.doc

第四章隧道的围岩分类围岩压力 1围岩的工程性质 ??物理性质：容重、节理的产状等 ??水理性质：岩体的溶水性、透水性、持水性等 ??力学性质：抗压、抗拉、抗剪强度:变形跟强度 岩体的变形特征 ??受拉、受压、剪切、流变 受压变形 ??岩石：线性、弹性 ??软弱结构面：非线性、塑性 ??岩体：弹塑性体 剪切变形 ??主要受结构面控制 ??沿结构面滑动:结构面的变形特性即为岩体的变形特性 ??岩石断裂: 结构面不参与作用，岩石的变形特性起到主导作用 ??在结构面影响下沿岩石剪断,岩体的变形介于上述二者之间 流变特性 ??蠕变：指应力不变，而应变随时间增长。 ??松弛：应变不变，而应力随时间而衰减。 ??问题：围岩流变特性对隧道的影响？ 岩体强度 抗压强度 ??岩石：受微裂隙所制约，强度大 ??岩体：受结构面控制，强度小，并有各向异性 抗剪强度 ??岩体的抗剪强度受到结构面的制约 结论 ??岩体的强度要比岩石的强度低得多，一般情况下，岩体的抗压强度只有岩石的70-80%，结构面发育的岩体，只有5-10% 2??围岩稳定性：隧道开挖后，围岩自身在不支护条件下的稳定程度 影响围岩稳定性的因素 ??地质因素～客观因素 ??人为因素～主观因素、工程因素 1、地质因素 从5个方面来分析： ??岩体结构特征；结构面性质和空间的组合；岩石的力学性质；地下水的影响；围岩的初始应力状态 （1）岩体结构特征 指岩体的破碎程度或完整状态（涉及到节理发育程度、裂缝率等），具体而言，指构成岩体的岩块大小，以及这些岩块的组合排列情况（围岩完整性包括这两方面） ??完整状态：整块状、大块状等 ??破碎程度：裂隙率、裂隙间距 裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面 裂隙间距——表示岩块的大小；指沿裂隙法线方向上裂隙间的距离 （2）结构面性质和空间组合 ??性质?? 1结构面的成因 ??2结构面的光滑程度 ??3结构面的物质组成 ??4结构面的规模 ??5结构面的密集度 空间组合 指结构面的相互位置状态 ??在块状或者层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质和他们在空间的组合状态。 （3）岩石的力学性质：主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度。 （4）围岩的初始应力场 ??初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。 ??铁路隧道已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。 ??在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。 （5）地下水的影响 ??软化围岩； ??减少层间摩阻力促使岩块滑动； ??具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。 2. 人为因素 ??隧道形状和尺寸 ??支护结构类型 ??施工方法 3围岩分级 围岩分级方法 3个基本因素： ??岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 ??地质构造：岩体完整性或结构状态。 ??地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。 1个附加因素： ??初始地应力：适当考虑。 目前国内外围岩的分级方法，考虑上述三大基本要素，按其性质主要分为： 1以岩石强度或物理指标为代表的分级方法 2以岩体构造特征为代表的分级方法 3以地质勘探手段相联系的分级方法 ??4组合多种因素的分级方法 ??5以工程对象为代表的分级法 （1）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法 ??以岩石强度为基础的分级法 ?? 代表：土石分类法～坚石、次坚石、松石、土。 ??以岩石物性指标为基础的分级法 ??代表：岩石坚固性系数(f值)分级法～普氏法 ??f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗爆性、强度等。但核心还是岩石强度。 (2) 以岩体构造、岩性特征为代表的分级 方法代表：泰沙基法～考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。 ??我国交通隧道围岩分级法～借鉴了泰沙基法，考虑岩体综合物性，共6级。 （3）与地质勘探手段相联系的分级方法 代表：弹性波速分级法～波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越高，围岩越 好。 岩石质量指标～RQD指标也是反映岩性与岩体结构的一项综合指标。 ??岩芯复原率= 10cm以上的岩心累计长度/钻孔总长度×100% (4)组合多种因素的分级方法 ??代表： 岩体质量分级法 巴顿等人提出的“岩体质量—Q”分级法。 ??组合了6个参数：岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。 ⑸ 以工程对象为代表的分级法 ??专门适用于喷锚支护的原国家建委颁布的围岩分级法(1979年) ??苏联在巴库修建地下铁道时所采用的围岩分级法(1966年)等 发展趋势 ??分级应主要以岩体为对象。 ??分级宜与地质勘探手段有机的联系起来,有一个方便而又可靠的判断手段。随着地质勘探技术的发展，这将使分类指标更趋定量化。 ??分级要有明确的工程对象和工程目的。 ??分级宜逐渐定量化。 公路隧道围岩分级的出发点 ?