a第一讲__围岩分级与围岩压力.ppt

隧道工程施工技术; 第一讲围岩分级及围岩压力;铁路隧道 特长隧道——10000m以上； 长隧道——3000～10000m； 中长隧道——500～3000m; 短隧道——500m以下;岩石：;沉积岩： 主要物质成分为颗粒和胶结物。胶结物成分为钙质、硅质、铁质以及泥质： 碎屑岩类：砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩、 泥岩、页岩等 化学及生物化学岩类：石灰岩、白云岩、硅质岩、石膏等。;岩体;二、岩石的力学性质; (2) 弹性模量 初始切线模量，平均切线模量和割线模量。; (3) 横向变形和横向变形比 ;(5) 循环荷载条件下岩块的变形特征 线弹性或可逆性的岩石，例如左图 对于非线弹性的岩石，例如中、右图; 如果多次反复加载、卸载循环，每次施加的最大荷载比前一次循环的最大荷载大，则可得右图的曲线。 ;2、三轴压缩下岩石的强度及变形特性;σ(MPa);(2) 影响三轴压缩试验结果的主要因素;(3) 三轴压缩下试件的破坏形式 ;（二）岩体力学性质;;岩体构造对强度的削弱系数;岩体抗压强度与弹性波速度之间的关系;;3、岩体的工程性质; 岩体中由于岩石的结构、构造具有方向性，使岩体强度、变形，甚至渗透等性质在不同方向上显示出差异，称为岩体的各向异性。 ;岩体具有可变性;岩体的初始应力状态;一、概述 围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体(这里所指的岩体是土体与岩体的总称)。 在不同的岩体中开挖隧道后岩体所表现出的性态是不同的，可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳定和不稳定四种。; ; ;二、围岩分级方法(4类）;(三)与地质勘探手段相联系的分级方法 ;“岩体质量——Q”的分类方法。;：综上所述，围岩分级有以下几方面发展趋势： 分级要以岩体为对象。 分级要与地质勘探手段有机地联系起来，这样才有一个方便而又较可靠的判断手段 分级要有明确的工程对象和工程目的。 分级逐渐定量化。;三、我国铁路隧道围岩分级方法;岩石坚硬程度的划分 ; (2)岩体的完整程度： ; 岩体完整程度的划分 ;2.围岩基本分级及其修正 ;地下水状态的分级;地下水影响的修正;围岩初始地应力状态修正 根据围岩初始地应力状态，按下做出评估。;围岩初始地应力状态修正 初始地应力对围岩级别的修正宜按下表进行。;风化作用的影响 当围岩为风化层时应按风化层的围岩基本分级考虑 围岩仅受地表影响时，应较相应围岩降低1~2级。 ;四、我国公路隧道围岩分级方法;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;公路隧道围岩分级;五、施工现场围岩级别判定;第三节、围岩压力; 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上的压力称为松动压力。 松动压力常通过下列三种情况发生： 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，坑道顶部和两侧边帮冒落； 在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。 ;2.形变压力;影响围岩压力的因素很多，通常可分为两大类。 地质因素: 工程因素：;三、围岩松动压力的形成和确定方法; (2)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；;(4)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。;(二)确定围岩松动压力的方法;1.深埋隧道围岩松动压力的确定方法;适用条件为： H/B＜1.7(H为坑道的高度)； 深埋隧道； 不产生显著的偏压力及膨胀压力的一般围岩； 采用钻爆法施工的隧道。;水平压力 产生竖向压力的同时，隧道也会有侧向压力出现，即围岩水平分布松动压力e，可用表中的经验公式计算，其适用条件同前式。 ;竖向压力的分布;(2)普氏理论 普氏认为，所有的岩体都不同程度被节理、裂隙所切割，因此可视为散粒体。但岩体又不同于一般的散粒体，其结构面上存在着不同程度的粘结力。;自然拱高度为：;hk;围岩垂直均布松动压力：;(3)泰沙基理论 泰沙基也将岩体视为散粒体，他认为坑道开挖后，其上方的岩体因坑道的变形而下沉，并产生的错动面OAB。假定作用在任何水平面上的竖向压应力 是匀布的，相应的水平力 ;H; 在地面深度为h处取出一厚度为dh的水平条带单元体，考虑其平衡条件 ，得出 ; ;泰沙基据实验结果，得出K＝1～1.5，取K＝1，则;侧向均布压力则仍按朗金公式计算：