专题二-围岩分级和围岩压力.培训课件.ppt
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1、专题二-围岩分级和围岩压力.二、围岩的分类方法二、围岩的分类方法 分级的基本要素大致有三大类:分级的基本要素大致有三大类:第第类:类:与岩性有关的要素与岩性有关的要素 第第类:类:与地质构造有关的要素与地质构造有关的要素 第第类:类:与地下水有关的要素与地下水有关的要素 (一一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法级方法 1.1.以岩石强度为基础的分级方法以岩石强度为基础的分级方法 认为坑道开挖后,其稳定性主要取决于岩认为坑道开挖后,其稳定性主要取决于岩石的强度。岩石愈坚硬,坑道愈稳定;反之,石的强度。岩石愈坚硬,坑道愈稳定;反之,岩石愈松软,坑道的稳
2、定性就愈差。岩石愈松软,坑道的稳定性就愈差。2.2.以岩石的物性指标为基础的分级方法以岩石的物性指标为基础的分级方法 “岩岩石石坚坚固固性性系系数数 f”是是一一个个综综合合的的物物性性指指标标值值,表表示示岩岩石石在在采采矿矿中中各各个个方方面面的的相相对对坚坚固固性,如岩石的抗钻性、抗爆性、强度性,如岩石的抗钻性、抗爆性、强度等。等。为岩石饱和单轴极限抗压强度为岩石饱和单轴极限抗压强度(二二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 1.1.泰沙基分级法泰沙基分级法 把把不不同同岩岩性性、不不同同构构造造条条件件的的围围岩岩分分成成九九类类,每类都有一个相应
3、的地压范围值和支护措施建议。每类都有一个相应的地压范围值和支护措施建议。1.1.按弹性波按弹性波(纵波纵波)速度的分级方法速度的分级方法 围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标,它既可反映岩石软硬,又可表达岩体结合指标,它既可反映岩石软硬,又可表达岩体结构的破碎程度。构的破碎程度。2.2.以岩体综合物性为指标的分级方法以岩体综合物性为指标的分级方法(三三)与地质勘探手段相联系的分级方法与地质勘探手段相联系的分级方法 2.2.以岩石质量为指标的分级方法以岩石质量为指标的分级方法RQDRQD方法方法 所谓岩石质量指标所谓岩石质量指标RQDRQD是指钻探时
4、岩芯复原是指钻探时岩芯复原率,或称岩芯采取率:即单位长度钻孔中率,或称岩芯采取率:即单位长度钻孔中10cm10cm以上的岩芯占有的比例,可写为:以上的岩芯占有的比例,可写为:“岩体质量岩体质量Q”Q”的分类方法:的分类方法:(四四)组合多种因素的分级方法组合多种因素的分级方法 式中式中 RQDRQD岩石质量指标;岩石质量指标;Jh 节理组数目;节理组数目;Jr节理粗糙度;节理粗糙度;Ja节理蚀变值;节理蚀变值;Jw节理含水折减系数;节理含水折减系数;SRF 应力折减系数。应力折减系数。RQD/Jh表示岩块的大小;表示岩块的大小;Jr/Ja表示岩块间的表示岩块间的抗剪强度;抗剪强度;Jw/SRF
5、表示作用应力。所以岩体质表示作用应力。所以岩体质量值量值QQ实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力的实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力的复合指标。复合指标。综上所述,围岩分级有以下几方面发展趋势:综上所述,围岩分级有以下几方面发展趋势:分级应主要以岩体为对象。分级应主要以岩体为对象。分级宜与地质勘探手段有机地联系起来。分级宜与地质勘探手段有机地联系起来。分级要有明确的工程对象和工程目的。分级要有明确的工程对象和工程目的。分级宜逐渐定量化。分级宜逐渐定量化。三、我国铁路隧道围岩分级方法三、我国铁路隧道围岩分级方法1.1.围岩分级的基本因素围岩分级的基本因素(1)(1)岩石坚硬程度岩石坚硬程度 根据单
6、轴饱和极限抗压强度根据单轴饱和极限抗压强度Rc分为分为5 5级,即极级,即极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极软岩,如硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极软岩,如表表。我国现行的铁路隧道设计规范中明确规我国现行的铁路隧道设计规范中明确规定,目前铁路隧道围岩分级采用两种方法,即以定,目前铁路隧道围岩分级采用两种方法,即以围岩稳定为基础的分级方法和按弹性波围岩稳定为基础的分级方法和按弹性波(纵波纵波)速速度的分级方法。度的分级方法。(一一)以围岩稳定性为基础的分级方法以围岩稳定性为基础的分级方法(2)(2)岩体的完整程度岩体的完整程度 主要是指围岩被各种结构面切割成单元体的主要是指围岩被各种结构面切割成单元
7、体的特征及其被切割后的块度大小。它是评价围岩稳特征及其被切割后的块度大小。它是评价围岩稳定程度最直接、最重要的指标。定程度最直接、最重要的指标。为为了了衡衡量量围围岩岩的的完完整整程程度度要要考考虑虑以以下下几几方方面面的因素:的因素:按按照照软软弱弱面面的的产产状状、贯贯通通性性以以及及充充填填物物的的情情况况,可可将将围围岩岩分分为为:完完整整、较较完完整整、较较破破碎碎、破破碎碎、极破碎。极破碎。按按照照围围岩岩受受地地质质构构造造影影响响的的程程度度,可可将将围围岩岩分分为:构造变动轻微、较重、严重、很严重。为:构造变动轻微、较重、严重、很严重。按按照照节节理理(裂裂隙隙)发发育育程程
8、度度的的不不同同又又分分为为:节节理理不发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。不发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。按按照照岩岩体体风风化化程程度度的的不不同同将将围围岩岩分分为为:风风化化轻轻微、较重、严重、极严重四级。微、较重、严重、极严重四级。岩体完整程度应按岩体完整程度应按表表划分。划分。2.2.围岩基本分级及其修正围岩基本分级及其修正(1)(1)基本分级基本分级 根根据据以以上上分分级级因因素素及及指指标标,给给出出各各类类围围岩岩的的主主要要工工程程地地质质特特征征、结结构构特特征征和和完完整整性性及及围围岩岩开开挖挖后后的的稳稳定定状状态态等等要要素素。铁铁路路隧隧道道设设
9、计计规规范范将单、双线铁路隧道的围岩划分为六级。将单、双线铁路隧道的围岩划分为六级。地下水影响的修正地下水影响的修正 地下水对围岩的影响主要表现在:地下水对围岩的影响主要表现在:软化围岩软化围岩 软化结构面软化结构面 承压水作用承压水作用 根据单位时间的渗水量可将地下水状态分为根据单位时间的渗水量可将地下水状态分为3 3级,如级,如表表。根据地下水状态对围岩级别的修正如根据地下水状态对围岩级别的修正如表表。(2)(2)隧道级别的修正隧道级别的修正 围岩初始地应力状态修正围岩初始地应力状态修正 围围岩岩初初始始地地应应力力状状态态,当当无无实实测测资资料料时时,可可根根据据隧隧道道工工程程埋埋深
10、深、地地貌貌、地地形形、地地质质、构构造造运运动动史史、主主要要构构造造线线与与开开挖挖过过程程中中出出现现的的岩岩爆爆、岩岩芯饼化等特殊地质现象,按芯饼化等特殊地质现象,按表表做出评估。做出评估。初始地应力对围岩级别的修正宜按初始地应力对围岩级别的修正宜按表表进行。进行。风化作用的影响风化作用的影响(二二)弹性波速度的分级方法弹性波速度的分级方法 弹性波弹性波(纵波纵波)速度与围岩级别的关系见速度与围岩级别的关系见表表。岩石坚硬程度的划分岩石坚硬程度的划分 岩石岩石岩石岩石类别类别类别类别单轴饱和单轴饱和单轴饱和单轴饱和抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度R R R Rc c c c/MPa/M
11、Pa/MPa/MPa代表性岩石代表性岩石代表性岩石代表性岩石硬硬硬硬质质质质岩岩岩岩极硬极硬极硬极硬岩岩岩岩60606060花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩;花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩;花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩;花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩;硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩;等沉积岩;等沉积岩;等沉积岩;片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩片麻岩、石英岩
12、、大理岩、板岩、片岩等变质岩 硬岩硬岩硬岩硬岩3060306030603060软软软软质质质质岩岩岩岩较软较软较软较软岩岩岩岩1530153015301530凝灰岩等喷出岩;凝灰岩等喷出岩;凝灰岩等喷出岩;凝灰岩等喷出岩;砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰岩、泥岩、煤等沉积岩;岩、泥岩、煤等沉积岩;岩、泥岩、煤等沉积岩;岩、泥岩、煤等沉积岩;云母片岩或千枚岩等变质岩云母片岩或千枚岩等变质岩云母片岩或千枚岩等变质岩云母片岩或千枚岩等变质岩 软岩软岩软岩软岩5155
13、15515515极软极软极软极软岩岩岩岩5550.750.750.750.75较完较完较完较完整整整整结构面结构面结构面结构面23232323组,以构造型节理、层面为主,裂组,以构造型节理、层面为主,裂组,以构造型节理、层面为主,裂组,以构造型节理、层面为主,裂隙多呈密闭型,部分为微张型,少有充填物隙多呈密闭型,部分为微张型,少有充填物隙多呈密闭型,部分为微张型,少有充填物隙多呈密闭型,部分为微张型,少有充填物块状结构块状结构块状结构块状结构0.550.750.550.750.550.750.550.75较破较破较破较破碎碎碎碎结构面一般为结构面一般为结构面一般为结构面一般为3 3 3 3组,
14、以节理及风化裂隙为主,组,以节理及风化裂隙为主,组,以节理及风化裂隙为主,组,以节理及风化裂隙为主,在断层附近受构造作用影响较大,裂隙以微在断层附近受构造作用影响较大,裂隙以微在断层附近受构造作用影响较大,裂隙以微在断层附近受构造作用影响较大,裂隙以微张型和张开型为主,多有充填物张型和张开型为主,多有充填物张型和张开型为主,多有充填物张型和张开型为主,多有充填物层状结构、层状结构、层状结构、层状结构、块石碎石块石碎石块石碎石块石碎石结构结构结构结构0.350.550.350.550.350.550.350.55破碎破碎破碎破碎结构面大于结构面大于结构面大于结构面大于3 3 3 3组,多以风化型
15、裂隙为主,在断组,多以风化型裂隙为主,在断组,多以风化型裂隙为主,在断组,多以风化型裂隙为主,在断层附近受构造作用影响大,裂隙宽度以张开层附近受构造作用影响大,裂隙宽度以张开层附近受构造作用影响大,裂隙宽度以张开层附近受构造作用影响大,裂隙宽度以张开型为主,多有充填物型为主,多有充填物型为主,多有充填物型为主,多有充填物碎石角砾碎石角砾碎石角砾碎石角砾状结构状结构状结构状结构0.150.350.150.350.150.350.150.35极破极破极破极破碎碎碎碎结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影结构面杂乱无序,在断
16、层附近受断层作用影响大,宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填,响大,宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填,响大,宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填,响大,宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填,充填物厚度大充填物厚度大充填物厚度大充填物厚度大散体状结散体状结散体状结散体状结构构构构0.150.150.150.15地下水状态的分级地下水状态的分级级别级别级别级别状态状态状态状态渗水量渗水量渗水量渗水量(l/(min10m)(l/(min10m)(l/(min10m)(l/(min10m)干燥或湿润干燥或湿润干燥或湿润干燥或湿润10101010偶有渗水偶有渗水偶有渗水偶有渗水1025102510251025经常渗水经常渗
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