隧道围岩分级与围岩压力.pptx

会计学1隧道围岩分级隧道围岩分级(fn j)与围岩压力与围岩压力第一页，共96页。5.1 5.1 隧道围岩分级及其作用隧道围岩分级及其作用 5.2 5.2 围岩压力围岩压力(yl)(yl)的确定的确定 5.3 5.3 影响围岩稳定性的因素影响围岩稳定性的因素第2页/共96页第二页，共96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：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、的压力，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，对正确地进行隧道设大小、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。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：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广，包括包括(boku)(boku)地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在地层特征、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、地温梯度等于地层中的原始地应力状态、地温梯度等 。第3页/共96页第三页，共96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、施工施工(sh gng)(sh gng)的基础（工程的基础（工程类比法就是建立在围岩分级的类比法就是建立在围岩分级的基础上的）。基础上的）。第4页/共96页第四页，共96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 作为选择施工方法的作为选择施工方法的依据；依据；进行科学管理及正确评进行科学管理及正确评价经济效益；价经济效益；确定结构确定结构(jigu)(jigu)上的上的荷载（松散荷载）；荷载（松散荷载）；给出衬砌结构给出衬砌结构(jigu)(jigu)的类型及其尺寸；的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消制定劳动定额、材料消耗标准基础等；耗标准基础等；第5页/共96页第五页，共96页。人们对围岩(wi yn)的认识是不断深入的 从在国外的情况看：土石方工程分土石方工程分类法类法(开挖难易开挖难易(nn y)(nn y)程度程度)岩石的坚固岩石的坚固(jing)(jing)性来性来分类分类:如坚固如坚固(jing)(jing)性系性系数数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6页/共96页第六页，共96页。从分级从分级(fn j)指标方面：指标方面：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围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。岩分类的总趋势。第7页/共96页第七页，共96页。1 1、隧道围岩分级的因素、隧道围岩分级的因素(yn s)(yn s)指标及其选择指标及其选择 围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素(yn s)(yn s)或其组合的因素或其组合的因素(yn s).(yn s).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8页/共96页第八页，共96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岩石的单轴饱和极限抗压强度作为(zuwi)(zuwi)基本的分级指标，具有试验简单，数据基本的分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；可靠的优点；岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数比等物理力学参数 ；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9页/共96页第九页，共96页。综合岩性指标综合岩性指标 岩体的弹性波传播速度：弹性波传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，其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破碎指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎(p su)(p su)程度的综合因素，通常用程度的综合因素，通常用KvKv来评来评价：价：第10页/共96页第十页，共96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 RQD 50 RQD 50 为差；为差；RQD 25 RQD 25 为很差为很差 第12页/共96页第十二页，共96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，隧：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，不道开挖后，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可用下式可用下式表示：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(chngd)(chngd)；a a 视围岩情况在视围岩情况在0 01 1之间变化，好的岩体可取之间变化，好的岩体可取 a a=0;=0;极差的极差的 a=1 a=1 第13页/共96页第十三页，共96页。劳费（劳费（H.LaufferH.Lauffer）根据围岩）根据围岩(wi yn)(wi yn)的自稳的自稳时间和未支护地段的长度，将围岩时间和未支护地段的长度，将围岩(wi yn)(wi yn)分为：分为：稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力等七级破碎的、有压力的、有很大压力等七级第14页/共96页第十四页，共96页。岩体质量指标岩体质量指标(zhbio)(zhbio)（Q Q指标指标(zhbio)(zhbio)）Q（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)RQD 岩石质量指标；岩石质量指标；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(ynzhng)，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取取值愈小值愈小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取值愈大。取值愈大。第15页/共96页第十五页，共96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(shz)；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(shz)；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(shz)；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，节理渗水量愈大，水压愈高，Jw取值愈小，可参考下列经验数值(shz)；微量渗水，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33页/共96页第三十三页，共96页。隧道施工围岩分级隧道施工围岩分级 施工阶段围岩判定施工阶段围岩判定(pndng)(pndng)具有直具有直接性、可靠性、重要性特征，因此，施接性、可靠性、重要性特征，因此，施工阶段围岩级别的判定工阶段围岩级别的判定(pndng)(pndng)是一是一个重要而现实的问题。个重要而现实的问题。评定因素采用围岩坚硬程度、围岩评定因素采用围岩坚硬程度、围岩完整性程度、和地下水状态三项因素，完整性程度、和地下水状态三项因素，细分为十三个子因素，细分为十三个子因素，即即3 31313评定评定;第34页/共96页第三十四页，共96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35页/共96页第三十五页，共96页。在三个因素中，最困难的是围岩完整性程度(chngd)的评定，重点是如何根据掌子面的地质数据评价围岩的完整程度(chngd)。根据对国内外施工阶段围岩分级的调查，应采用多种方法对围岩完整程度(chngd)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36页/共96页第三十六页，共96页。第37页/共96页第三十七页，共96页。5.2 5.2 围岩围岩(wi yn)(wi yn)压力压力的确定的确定 第38页/共96页第三十八页，共96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变形或破坏的作用力。它包括由岩体和支护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形受阻而地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。从狭义上来理作用在支护结构上的作用力。从狭义上来理解解(lji)(lji)，围岩压力是指围岩作用在支护结，围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩构上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩压力。压力。第39页/共96页第三十九页，共96页。围岩压力围岩压力(yl)(yl)按作用力发生形态分为：按作用力发生形态分为：松散压力松散压力(yl)(yl)：是指由于开挖而松动或坍塌的：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岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力(yl)(yl)。形变压力形变压力(yl)(yl)：是指由于围岩变形受到与之密：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过程中，贴的支护的抑制，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围岩对支护结构施加的接触压力(yl)(yl)。膨胀压力膨胀压力(yl)(yl)：是指由于围岩吸水而膨胀崩解：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力所引起的压力(yl)(yl)。冲击压力冲击压力(yl)(yl)：是指围岩中积累了大量的弹性：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，变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，第40页/共96页第四十页，共96页。松散压力：常通过下列三种情况发生：在整体稳定的岩体中，可能出现(chxin)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；在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。第41页/共96页第四十一页，共96页。形变压力：是指由于围岩(wi yn)变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩(wi yn)与支护结构共同变形过程中，围岩(wi yn)对支护结构施加的接触压力。形变压力除与围岩(wi yn)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(wi yn)吸水而膨胀崩解所引起的压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。第42页/共96页第四十二页，共96页。冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后(zhhu)，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能，一旦遇到适宜条件，就会突然猛烈的大量释放。第43页/共96页第四十三页，共96页。2 2、围岩松散压力的产生、围岩松散压力的产生 开挖隧道所引起的围岩松动和破坏的范围有开挖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道，其波大有小，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，作用在支护及范围仅局限在隧道周围一定深度，作用在支护结构结构(jigu)(jigu)上的围岩松散压力远远小于其上覆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44页/共96页第四十四页，共96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，在围岩应力隧道开挖后，在围岩应力(yngl)(yngl)重分重分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段；视为变形阶段；顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结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，可视为松动构面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段；阶段；顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视为坍塌阶段；可视为坍塌阶段；顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其顶板塌落停止，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。界面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。第45页/共96页第四十五页，共96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、刚度以及它与围岩的接触(jich)状态外，还取决于以下诸因素：第46页/共96页第四十六页，共96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埋置深度(shnd)直接相关。施工因素：如爆破所产生的震动，常常是引起塌方的重要原因之一，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47页/共96页第四十七页，共96页。第48页/共96页第四十八页，共96页。第49页/共96页第四十九页，共96页。地层地层(dcng)负温度负温度第50页/共96页第五十页，共96页。3 3、围岩压力的确定方法、围岩压力的确定方法 围岩压力的确定目前常用有下列围岩压力的确定目前常用有下列三种方法：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 理论理论(lln)(lln)估算法估算法第51页/共96页第五十一页，共96页。直接量测法：直接量测法：是一种切合实际的是一种切合实际的方法，对隧道工程方法，对隧道工程(gngchng)(gngchng)而而言，也是研究发展的方向；但由于言，也是研究发展的方向；但由于受量测设备和技术水平的制约，目受量测设备和技术水平的制约，目前还不能普遍常用。前还不能普遍常用。第52页/共96页第五十二页，共96页。经验法或工程类比法：经验法或工程类比法：是根据大是根据大量以前工程的实际资料的统计和总结，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力的经验按不同围岩分级提出围岩压力的经验数值数值(shz)(shz)，作为后建隧道工程确定，作为后建隧道工程确定围岩压力的依据的方法。是目前使用围岩压力的依据的方法。是目前使用较多的方法。较多的方法。第53页/共96页第五十三页，共96页。理论估算法：是在实践的基础理论估算法：是在实践的基础上从理论上研究围岩压力的方法。上从理论上研究围岩压力的方法。由于由于(yuy)(yuy)地质条件的不确定性，地质条件的不确定性，影响围岩压力的因素多，企图建立影响围岩压力的因素多，企图建立一种完善的和适合各种实际情况的一种完善的和适合各种实际情况的通用围岩压力理论及计算方法是困通用围岩压力理论及计算方法是困难的。难的。第54页/共96页第五十四页，共96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)影响系影响系数；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时的围时的围岩压力增减率。岩压力增减率。当当B5mB 5m,B 5m,取取i i 0.10.1。第55页/共96页第五十五页，共96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 q=0.45 2 s-1 (kN/m2)(kN/m2)适用条件适用条件 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；采用采用(ciyng)(ciyng)钻爆法施工的隧道。钻爆法施工的隧道。第56页/共96页第五十六页，共96页。围岩的水平匀布压力围岩的水平匀布压力e e 的确定的确定(qudng)(qudng)，按下表中的经验公式计算，按下表中的经验公式计算 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57页/共96页第五十七页，共96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 新新规范围岩的分级。规范围岩的分级。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58页/共96页第五十八页，共96页。围围岩岩压压力力(yl)分分布布特征特征第59页/共96页第五十九页，共96页。第60页/共96页第六十页，共96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，确定围岩压力的计隧道埋深不同，确定围岩压力的计算方法不同，应以隧道顶部覆盖层能否算方法不同，应以隧道顶部覆盖层能否(nn fu)(nn fu)形成形成“自然拱自然拱”为原则。为原则。第61页/共96页第六十一页，共96页。深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方方(tn fng)(tn fng)平均高度平均高度(等效荷载高度值等效荷载高度值)为根据，为了形成此高度值，隧道上覆为根据，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，这个岩体就有一定的厚度。根据经验，这个深度通常为深度通常为2 22.52.5倍的坍方倍的坍方(tn fng)(tn fng)平均高度值平均高度值第62页/共96页第六十二页，共96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深浅深浅(shnqin)(shnqin)埋隧道分界深度埋隧道分界深度;hq hq荷载等效高度，按下式计算：荷载等效高度，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（kNkNm2m2）。）。第63页/共96页第六十三页，共96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64页/共96页第六十四页，共96页。浅埋隧道围岩压力浅埋隧道围岩压力(yl)(yl)的确定方法的确定方法 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，荷时，荷载视为均布竖向压力载视为均布竖向压力(yl)(yl)q=H q=H式中式中:q:q匀布布竖向压力匀布布竖向压力(yl)(yl)；深度上覆围岩容重；深度上覆围岩容重；H H隧道埋深，抬隧道顶至地面的距离。隧道埋深，抬隧道顶至地面的距离。第65页/共96页第六十五页，共96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 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 隧道隧道(sudo)(sudo)埋深，以埋深，以m m计；计；Hi Hi 隧道隧道(sudo)(sudo)高度，以高度，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66页/共96页第六十六页，共96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(ciyng)松散介质极限平衡理论进行分析，即：围岩松动压力=滑动岩体重量滑面上的阻力第67页/共96页第六十七页，共96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68页/共96页第六十八页，共96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很多，可实测围岩压力的方法很多，可归纳归纳(gun)(gun)为两类：为两类：直接量测直接量测 间接量测间接量测第69页/共96页第六十九页，共96页。直接量测：主要采用压力盒、压力直接量测：主要采用压力盒、压力传感器等，压力盒按工作原理分为机传感器等，压力盒按工作原理分为机械械(jxi)(jxi)作用式、电测式和液压式作用式、电测式和液压式等，目前使用较多的是钢弦式压力盒。等，目前使用较多的是钢弦式压力盒。第70页/共96页第七十页，共96页。第71页/共96页第七十一页，共96页。第72页/共96页第七十二页，共96页。第73页/共96页第七十三页，共96页。第74页/共96页第七十四页，共96页。第75页/共96页第七十五页，共96页。第76页/共96页第七十六页，共96页。间接量测：利用量测隧道衬砌的应间接量测：利用量测隧道衬砌的应变变(yngbin)(yngbin)、变形来推算作用在其、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法，即间接量测法。上的围岩压力的方法，即间接量测法。如电阻应变如电阻应变(yngbin)(yngbin)片、钢筋应变片、钢筋应变(yngbin)(yngbin)计、遥测应变计、遥测应变(yngbin)(yngbin)计、混凝土应变计、混凝土应变(yngbin)(yngbin)砖等砖等第77页/共96页第七十七页，共96页。第78页/共96页第七十八页，共96页。第79页/共96页第七十九页，共96页。第80页/共96页第八十页，共96页。5.3 5.3 影响围岩影响围岩(wi yn)(wi yn)稳定性稳定性的因素的因素第81页/共96页第八十一页，共96页。隧道围岩分级是对隧道开挖后，围岩隧道围岩分级是对隧道开挖后，围岩稳定程度的分级和评价。围岩分级的因素，稳定程度的分级和评价。围岩分级的因素，也就是影响隧道围岩稳定性的因素。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有两类：一类是客观存在的地质(dzh)(dzh)因因素；另一类是设计和施工因素，或称为人素；另一类是设计和施工因素，或称为人为因素。为因素。第82页/共96页第八十二页，共96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 岩石的工程岩石的工程(gngchng)(gngchng)性质性质 地下水的作用和影响地下水的作用和影响 围岩的初应力状态围岩的初应力状态第83页/共96页第八十三页，共96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84页/共96页第八十四页，共96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。主要指岩石的强度或坚固性。在岩体结构状态成为在岩体结构状态成为(chngwi)(chngwi)控控制围岩稳定的主要因素时，强调岩石强制围岩稳定的主要因素时，强调岩石强度意义是不大的。度意义是不大的。岩石强度在完整的岩体中是起主要岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的。作用的。第85页/共96页第八十五页，共96页。地下水的作用和影响地下水的作用和影响 使岩质软化，强度使岩质软化，强度(qingd)(qingd)降低，对软降低，对软岩尤为明显，对土体则可促使其液化或流动；岩尤为明显，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；夹层液化，减少层间摩阻力促使岩块滑动；在某些围岩中，如石膏、岩盐和蒙脱石在某些围岩中，如石膏、岩盐和蒙脱石为主的粘土岩中，遇水后产生膨胀，在未胶为主的粘土岩中，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。结或弱胶结的砂岩中可产生流砂和潜蚀。第86页/共96页第八十六页，共96页。围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一围岩的初应力状态对岩体的构造一力学特征是有一定影响的。因此，在力学特征是有一定影响的。因此，在围岩分级中，如何根据围岩分级中，如何根据(gnj)(gnj)地质构地质构造的特征引进初应力的影响，是需要造的特征引进初应力的影响，是需要进一步研究的问题。进一步研究的问题。第87页/共96页第八十七页，共96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定(wndng)(wndng)的重要条件的重要条件 第88页/共96页第八十八页，共96页。隧道的形状和尺寸，尤其是跨隧道的形状和尺寸，尤其是跨度影响度影响(yngxing)(yngxing)较为显著较为显著 在同类围岩中，跨度愈大，隧在同类围岩中，跨度愈大，隧道围岩的稳定性就愈差道围岩的稳定性就愈差 第89页/共96页第八十九页，共96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：是指从开挖后到顶隧道自稳时间：是指从开挖后到顶部开始发生可以察觉到的移动、松弛部开始发生可以察觉到的移动、松弛时为止所经历的时间。时为止所经历的时间。围岩围岩(wi yn)(wi yn)的自稳时间对隧道围的自稳时间对隧道围岩岩(wi yn)(wi yn)的稳定性产生重要影响。的稳定性产生重要影响。第90页/共96页第九十页，共96页。施工方法施工方法 在同类岩体中，采用普通爆破在同类岩体中，采用普通爆破(bop)(bop)法施工和控制爆破法施工和控制爆破(bop)(bop)法施工，采用矿山法施工和盾构法法施工，采用矿山法施工和盾构法或掘进机施工，采用大断面开挖和或掘进机施工，采用大断面开挖和小断面分部开挖，对隧道稳定性的小断面分部开挖，对隧道稳定性的影响都不相同且相差较大。影响都不相同且相差较大。第91页/共96页第九十一页，共96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出现诸如岩爆或大变程中也可能出现诸如岩爆或大变形现象。因此，在高应力场或极形现象。因此，在高应力场或极高应力场的条件高应力场的条件(tiojin)(tiojin)下，下，围岩级别应适当降低。围岩级别应适当降低。第92页/共96页第九十二页，共96页。隧道围岩稳定性与围岩分级是息隧道围岩稳定性与围岩分级是息息相关的。隧道稳定性的分类对选择息相关的。隧道稳定性的分类对选择和确立围岩的分级指标有直接意义。和确立围岩的分级指标有直接意义。因此，所作的分析和说明也仅是与其因此，所作的分析和说明也仅是与其有关有关(yugun)(yugun)的一些方面。有关的一些方面。有关(yugun)(yugun)隧道围岩稳定性的详细讨隧道围岩稳定性的详细讨论请参考有关论请参考有关(yugun)(yugun)专著。专著。第93页/共96页第九十三页，共96页。习题：习题：某公路某公路(gngl)(gngl)隧道进口隧道进口3030米米处围岩是处围岩是IVIV级，容重级，容重25kN/m325kN/m3，开挖断面宽度开挖断面宽度1212米，隧道上覆岩米，隧道上覆岩体厚度体厚度8 8米，试计算并判断该处隧米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？道属深埋还是浅埋？第94页/共96页第九十四页，共96页。谢谢谢谢(xi xie)(xi xie)！第95页/共96页第九十五页，共96页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第96页/共96页第九十六页，共96页。