第4章 隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力計(jì)算

1、學(xué)習(xí)本章的學(xué)習(xí)本章的目的目的： （1 1）要求掌握有關(guān)隧道的勘查、設(shè)計(jì)、構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方）要求掌握有關(guān)隧道的勘查、設(shè)計(jì)、構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方法；法； （2 2）理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及其與施工方法的關(guān)系；）理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及其與施工方法的關(guān)系； （3 3）了解隧道圍巖分級(jí)時(shí)考慮的因素。）了解隧道圍巖分級(jí)時(shí)考慮的因素。4.1 4.1 隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)隧道圍巖的概念與工程性質(zhì) 4.2 4.2 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性 4.3 4.3 圍巖分級(jí)圍巖分級(jí) 4.4 4.4 圍巖壓力的確定圍巖壓力的確定 第第4 4章章 隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力 Surro

2、unding rock classification and pressure4.1 隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)4.1.14.1.1圍巖的概念圍巖的概念 圍巖圍巖: :是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開挖后對(duì)其或指隧道開挖后對(duì)其穩(wěn)定性穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖產(chǎn)生影響的那部分巖( (土土) )體。體。說明：說明：圍巖既指巖體也指土體。圍巖既指巖體也指土體。圍巖的范圍： 圍巖的邊界應(yīng)劃在開挖隧道面引起的應(yīng)力變化可以圍巖的邊界應(yīng)劃在開挖隧道面引起的應(yīng)力變化可以忽略不計(jì)的地方，或者說在圍巖的邊界上因開挖隧道而

3、忽略不計(jì)的地方，或者說在圍巖的邊界上因開挖隧道而產(chǎn)生的位移應(yīng)該為零。一般在橫斷面上為產(chǎn)生的位移應(yīng)該為零。一般在橫斷面上為6-8倍的洞徑。倍的洞徑。4.1.2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì) 物理物理 工程性質(zhì)工程性質(zhì) 水理水理 力學(xué)力學(xué) ：圍巖抵抗變形和破壞的性能。：圍巖抵抗變形和破壞的性能。 巖巖 體體結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面巖石巖石結(jié)構(gòu)面：包括節(jié)理、裂隙、孔隙、斷面、孔洞、層面巖體的力學(xué)特征主要取決于巖體的結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)體巖巖體的力學(xué)特征主要取決于巖體的結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)體巖石的特征以及結(jié)構(gòu)面的特征：石的特征以及結(jié)構(gòu)面的特征： 軟弱節(jié)理發(fā)育和完整連續(xù)的巖體，巖石的結(jié)構(gòu)特征軟弱節(jié)理發(fā)育和完整連續(xù)的巖體，巖石的結(jié)

4、構(gòu)特征決定巖體力學(xué)特征。堅(jiān)硬塊狀巖體中，結(jié)構(gòu)面為主導(dǎo)。決定巖體力學(xué)特征。堅(jiān)硬塊狀巖體中，結(jié)構(gòu)面為主導(dǎo)。巖體：由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組合而成的具有結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)體。巖石與巖體的區(qū)別：巖石與巖體的區(qū)別： 巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性 巖體：非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體：非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性 巖體力學(xué)性質(zhì)獲取的方式：巖體力學(xué)性質(zhì)獲取的方式： 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢 室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差 1 1、巖體的變形特性、巖體的變形特性 受拉、受壓、剪切、流變受拉、受壓、剪切、流變 問題：巖體能受拉嗎？問題：巖體能受拉嗎？

5、1) 1) 受壓變形受壓變形 巖石：線性、彈性巖石：線性、彈性 軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性 巖體：彈塑性體，見下圖。巖體：彈塑性體，見下圖。 ABC巖 體巖 石軟 弱 結(jié) 構(gòu) 面0圖圖4-1 4-1 典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線巖體：巖體： 壓密階段壓密階段(OA) (OA) 彈性階段彈性階段(AB) (AB) 塑性階段塑性階段(BC) (BC) 破裂和破壞階段破裂和破壞階段(CD(CD) ) 2) 剪切變形剪切變形 (1) (1) 沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) (2) (2) 巖石的斷裂巖石的斷裂 (3) (3) 在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷在結(jié)構(gòu)面的影響下沿

6、巖石剪斷 3) 流變特性流變特性 ： 蠕變：蠕變：指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)。指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)。 松弛：松弛：應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減 問題：圍巖流變特性對(duì)隧道的影響？問題：圍巖流變特性對(duì)隧道的影響？ 圖圖4-2 4-2 巖體的流變巖體的流變2 2、巖體強(qiáng)度、巖體強(qiáng)度 巖石強(qiáng)度：通過試件獲得。巖石強(qiáng)度：通過試件獲得。 巖體強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：巖體強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：由結(jié)構(gòu)面特征決定由結(jié)構(gòu)面特征決定低于巖石低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的70708080。 抗剪強(qiáng)度：主要由結(jié)構(gòu)面特征決定?？辜魪?qiáng)度：主要由結(jié)構(gòu)面特征決定。 4.2 圍巖的穩(wěn)定性

7、圍巖的穩(wěn)定性4.2.1 研究圍巖穩(wěn)定性的意義研究圍巖穩(wěn)定性的意義 圍巖的穩(wěn)定性：圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 問題：什么是隧道工程的頭等大事？問題：什么是隧道工程的頭等大事？ 研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定。研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定。圍巖級(jí)別的工程作用：圍巖級(jí)別的工程作用： 判斷圍巖穩(wěn)定性。判斷圍巖穩(wěn)定性。 判斷施工難易程度，投資依據(jù)。判斷施工難易程度，投資依據(jù)。 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù) 地質(zhì)因素客觀因素地質(zhì)因素客觀因素 人為因素主觀因素、工程因素人為因素主觀因素、工程因素4.2.2 4.2.2 影響

8、圍巖穩(wěn)定性的因素影響圍巖穩(wěn)定性的因素1 1、地質(zhì)因素、地質(zhì)因素 從從5 5個(gè)方面來分析：個(gè)方面來分析： 巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì) 地下水的影響地下水的影響 圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征 指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。 破碎程度：破碎程度：裂隙率、裂隙間距。對(duì)穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。裂隙率、裂隙間距。對(duì)穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。 裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。 按這裂隙間距將巖體分為：按這裂隙間距將巖體分為：

9、 圍巖巖體整體塊d1.0cm 大塊體 d=0.4-1.0cm 塊石狀d=0.2-0.4cm碎石塊 d0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.15 0.90.75 R 0.90.5 R 0.750.25 R 0.5R 30 30 硬巖硬巖 5 R5 Rb b30 30 軟巖軟巖 R Rb b 5 5 極軟巖極軟巖 圍巖完整程度圍巖完整程度 指標(biāo)指標(biāo)1 1：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度 指標(biāo)指標(biāo)2 2：地質(zhì)構(gòu)造影響程度：地質(zhì)構(gòu)造影響程度 由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為5 5個(gè)級(jí)別，見下表：個(gè)

10、級(jí)別，見下表： 巖體完整程度的劃分巖體完整程度的劃分完整程度完整程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度地質(zhì)構(gòu)造影響程度地質(zhì)構(gòu)造影響程度完整完整不發(fā)育不發(fā)育輕微輕微較完整較完整較發(fā)育、不發(fā)育較發(fā)育、不發(fā)育較重、輕微較重、輕微較破碎較破碎發(fā)育、較發(fā)育發(fā)育、較發(fā)育嚴(yán)重嚴(yán)重破碎破碎極發(fā)育、發(fā)育極發(fā)育、發(fā)育極嚴(yán)重、嚴(yán)重極嚴(yán)重、嚴(yán)重極破碎極破碎極發(fā)育極發(fā)育極嚴(yán)重極嚴(yán)重 圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級(jí)劃分圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級(jí)劃分 等級(jí)等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無(wú)斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育較重較重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可有

11、小斷層，節(jié)理較發(fā)育嚴(yán)重嚴(yán)重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(yán)重很嚴(yán)重位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有的呈粉末泥土狀圍巖節(jié)理（裂隙）發(fā)育程度劃分圍巖節(jié)理（裂隙）發(fā)育程度劃分等級(jí)等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理不發(fā)育 節(jié)理（裂隙）1-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理較發(fā)育 節(jié)理（裂隙）2-3組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育 節(jié)理（裂隙）3組以上，

12、不規(guī)則，呈x型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分微張開，部分張開，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理很發(fā)育 節(jié)理（裂隙）3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀(4) (4) 鐵路隧道圍巖分級(jí)表鐵路隧道圍巖分級(jí)表 基本分級(jí)基本分級(jí)+ +圍巖彈性縱波速度圍巖彈性縱波速度= =鐵路隧道圍巖分級(jí)鐵路隧道圍巖分級(jí) 特點(diǎn)特點(diǎn) 給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。 尚未考慮地下水和地應(yīng)力。尚未考慮地下水和地應(yīng)力。 修正分級(jí)修正分級(jí) 地下水地下水 地下水的地

13、下水的3 3種處理方法：種處理方法： 分級(jí)時(shí)按無(wú)水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，分級(jí)時(shí)按無(wú)水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降低圍巖等級(jí)適當(dāng)降低圍巖等級(jí)(1(12 2級(jí)級(jí)) )； 分級(jí)時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無(wú)水則提高圍分級(jí)時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無(wú)水則提高圍巖等級(jí)；巖等級(jí)； 直接將地下水狀況直接將地下水狀況( (水質(zhì)、水量、流通條件、水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓力等靜水壓力等) )作為一個(gè)分級(jí)指標(biāo)。作為一個(gè)分級(jí)指標(biāo)。u初始地應(yīng)力影響的修正初始地應(yīng)力影響的修正圍巖基本分級(jí)圍巖基本分級(jí) 修正級(jí)別修正級(jí)別 初始地應(yīng)力狀態(tài)初始地應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力極高應(yīng)力或或高應(yīng)力高應(yīng)力或或 兩點(diǎn)說明：兩點(diǎn)說明： 設(shè)計(jì)階

14、段：采用修正后的圍巖分級(jí)。設(shè)計(jì)階段：采用修正后的圍巖分級(jí)。 施工階段：根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步判定施工階段：根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步判定圍巖分級(jí)，依據(jù)仍然是：圍巖分級(jí)，依據(jù)仍然是： 巖石堅(jiān)硬程度巖石堅(jiān)硬程度 圍巖完整狀態(tài)圍巖完整狀態(tài) 地下水地下水 初始地應(yīng)力初始地應(yīng)力 2.2.公路隧道公路隧道初步分級(jí)相當(dāng)于鐵路的基本分級(jí)初步分級(jí)相當(dāng)于鐵路的基本分級(jí) 依據(jù)：圍巖主要定性特征依據(jù)：圍巖主要定性特征 該特征由兩個(gè)基本因素組成：該特征由兩個(gè)基本因素組成： 巖石堅(jiān)硬程度巖石堅(jiān)硬程度R Rc c( (即強(qiáng)度即強(qiáng)度) ) 巖體完整性巖體完整性K Kv v( (即彈性波速即彈性波速) ) 根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程

15、度將圍巖分為根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6 6級(jí)。級(jí)。圍巖級(jí)別巖 體 特 征土 體 特 征圍巖彈性縱波速度(km/s)極硬巖，巖體完整-4.5極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整-3.54.5極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整-2.54.0極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎(卵)石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)1.53.0軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶)一般第四

16、系堅(jiān)硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎(卵)石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)1.02.0受構(gòu)造影響很嚴(yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等1.0(飽和狀態(tài)的土1.5)詳細(xì)分級(jí)相當(dāng)于鐵路的修正分級(jí)詳細(xì)分級(jí)相當(dāng)于鐵路的修正分級(jí)當(dāng)有以下當(dāng)有以下3 3方面影響時(shí)，應(yīng)予修正：方面影響時(shí)，應(yīng)予修正： 地下水地下水K K1 1 軟弱結(jié)構(gòu)面軟弱結(jié)構(gòu)面( (比鐵路多此條比鐵路多此條)K)K2 2 高初始地應(yīng)力高初始地應(yīng)力K K3 3 4.4 4.4 圍巖壓力圍巖壓力4.4.1 4.4.1 巖體初始應(yīng)力狀態(tài)巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 自重應(yīng)力自重應(yīng)力 構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力

17、 地下水壓力地下水壓力 溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力原巖原巖 毛洞毛洞穩(wěn)定洞室穩(wěn)定洞室開挖開挖支護(hù)支護(hù)一、圍巖壓力及其分類一、圍巖壓力及其分類 ( (一一) )圍巖壓力圍巖壓力 圍巖壓力圍巖壓力地層對(duì)洞室的作用力地層對(duì)洞室的作用力廣義：包括有、無(wú)支護(hù)時(shí)的壓力廣義：包括有、無(wú)支護(hù)時(shí)的壓力狹義：僅指對(duì)支護(hù)的壓力狹義：僅指對(duì)支護(hù)的壓力（二）圍巖壓力分類（二）圍巖壓力分類 1 1松動(dòng)壓力松動(dòng)壓力圍巖變形過大，發(fā)生松動(dòng)而形成的壓力。圍巖變形過大，發(fā)生松動(dòng)而形成的壓力。 2 2形變壓力形變壓力圍巖變形在有限范圍內(nèi)而形成的壓力。圍巖變形在有限范圍內(nèi)而形成的壓力。 這是最重要的兩種壓力形態(tài)。這是最重要的兩種壓力形態(tài)。3

18、3膨脹壓力膨脹性巖層。膨脹壓力膨脹性巖層。 4 4沖擊壓力明洞，落石；沖擊壓力明洞，落石； 暗洞，坍方、巖爆。暗洞，坍方、巖爆。4.4.2 4.4.2 影響圍巖壓力的因素影響圍巖壓力的因素 地質(zhì)因素地質(zhì)因素 1.1.巖體初始應(yīng)力狀態(tài)巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 2.2.巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì) 3.3.巖體結(jié)構(gòu)面巖體結(jié)構(gòu)面 4.4.地下水等地下水等 工程因素工程因素 1.1.施工方法施工方法 2.2.支護(hù)設(shè)置時(shí)間支護(hù)設(shè)置時(shí)間 3.3.支護(hù)本身剛度支護(hù)本身剛度 4.4.隧道斷面形狀等隧道斷面形狀等1.1.圍巖松動(dòng)壓力的形成圍巖松動(dòng)壓力的形成 自然拱的概念：自然拱的概念：圍巖的變形不能得到有效的控制，當(dāng)變圍巖

19、的變形不能得到有效的控制，當(dāng)變形超過一定限度后，圍巖發(fā)生松動(dòng)、坍落，最終在洞室上方形超過一定限度后，圍巖發(fā)生松動(dòng)、坍落，最終在洞室上方形成拱形。形成拱形。 (a) (a) 變形階段；變形階段； (b) (b) 松動(dòng)階段；松動(dòng)階段； (c) (c) 塌落階段；塌落階段； (d) (d) 成拱階段。成拱階段。 4.4.3 圍巖松動(dòng)壓力的形成和確定方法圍巖松動(dòng)壓力的形成和確定方法自然拱 影響自然拱的因素：影響自然拱的因素： 隧道埋深隧道埋深成拱的必要條件成拱的必要條件 隧道斷面形狀和大小隧道斷面形狀和大小拱的范圍拱的范圍 施工因素施工因素對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度2 2、圍巖壓力的確定方法、圍

20、巖壓力的確定方法 直接量測(cè)法直接量測(cè)法 理論估算法理論估算法 統(tǒng)計(jì)法（經(jīng)驗(yàn)法、工程類比法）統(tǒng)計(jì)法（經(jīng)驗(yàn)法、工程類比法） 1) 1)深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法 (1) (1) 統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法我國(guó)我國(guó)隧規(guī)隧規(guī)所推薦的方法所推薦的方法 whhqsqq1245.0式中式中 圍巖容重；圍巖容重； h hq q坍落拱高度；坍落拱高度； s s 圍巖級(jí)別；圍巖級(jí)別； w w 寬度影響系數(shù)，由寬度影響系數(shù)，由 w=1+iw=1+i（B-5B-5）計(jì)算：）計(jì)算： B B 坑道寬度，當(dāng)坑道寬度，當(dāng) B B5m5m時(shí)，取時(shí)，取 i =0.2i =0.2，當(dāng)，當(dāng) B B5m5m時(shí)，取時(shí)

21、，取i =0.1i =0.1。雙線單線51245. 079. 141. 01Bihhss水平壓力見表：水平壓力見表：表圍巖水平均布?jí)毫Ρ韲鷰r水平均布?jí)毫鷰r級(jí)別圍巖級(jí)別、 水平均布?jí)毫λ骄級(jí)毫? 0 0.15q 0.15q ( 0.15( 0.150.3)q0.3)q(0.3(0.30.5)q 0.5)q (0.5(0.51.0)q 1.0)q 統(tǒng)計(jì)法公式的適用條件：統(tǒng)計(jì)法公式的適用條件： H/BH/B1.71.7，H H為坑道的高度；為坑道的高度； 深埋隧道；深埋隧道； 不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般圍巖；不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般圍巖； 采用礦山法施工。采用礦山法施工。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，圍

22、巖垂直松動(dòng)壓力的分布可概括為據(jù)統(tǒng)計(jì)，圍巖垂直松動(dòng)壓力的分布可概括為4 4種，如種，如圖。圖。 圖圖 圍巖豎向松動(dòng)壓力的分布圖形圍巖豎向松動(dòng)壓力的分布圖形統(tǒng)計(jì)法公式僅針對(duì)圖中第一種情況。統(tǒng)計(jì)法公式僅針對(duì)圖中第一種情況。 圖 4-7例 某單線隧道處于圍巖，埋深20 m，寬度7.4m，高度8.8 m,容重21.5KN/m3,試計(jì)算豎值壓力和水平壓力。圍巖級(jí)別水平均布?jí)毫?0.15q(0.150.3)q(0.30.5)q(0.51.0)q4.21m79. 141. 0. 14hkN/m15.275 .133 . 015. 0. 3qekN/m5 .9021. 45 .21. 2 hq雙線單線51245

23、. 079. 141. 01Bihhss(2) (2) 普氏理論普氏理論 散粒體理論：巖體被節(jié)理、裂隙所切割，視為散粒體理論：巖體被節(jié)理、裂隙所切割，視為散粒體。散粒體。 普氏系數(shù)普氏系數(shù)f(f(巖體堅(jiān)固性系數(shù)巖體堅(jiān)固性系數(shù)):):0tantancf巖體堅(jiān)固性系數(shù)巖體堅(jiān)固性系數(shù) f f 的概念：的概念： f f是一個(gè)以巖體強(qiáng)度為主的指標(biāo)，兼顧抗鉆性、抗爆性、是一個(gè)以巖體強(qiáng)度為主的指標(biāo)，兼顧抗鉆性、抗爆性、地下水等性質(zhì)。地下水等性質(zhì)。 前述自然拱概念最早由普氏前述自然拱概念最早由普氏提出：提出： fbhq圖圖4-8 4-8 自然拱的兩種形態(tài)自然拱的兩種形態(tài)B hkBthk BbHt 堅(jiān)硬巖體堅(jiān)硬

24、巖體: : 松散破碎巖體：松散破碎巖體： 245tan0ttHbb式中式中 為隧道凈跨度的一半；為隧道凈跨度的一半； 為隧道凈高度。為隧道凈高度。tbtHtbb 一般來說，普氏理論比較適用于松散、破碎的圍巖中。一般來說，普氏理論比較適用于松散、破碎的圍巖中。 埋深小于或等于塌落拱的高度Hq豎向應(yīng)力245tan2102tHHe水平應(yīng)力 2) 2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法 深、淺埋隧道的判定原則深、淺埋隧道的判定原則 Hp（22.5）hq I I一一IIIIII級(jí)圍巖取級(jí)圍巖取: : H Hp p2h2hq q IV IVVIVI級(jí)圍巖取級(jí)圍巖取: : H Hp p2.5h2.5hq q HHpHHp時(shí)為深埋時(shí)為深埋 H HHpHp時(shí)為淺埋時(shí)為淺埋 H H 為覆蓋層厚度為覆蓋層厚度 (2) (2) 淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法 土柱法土柱法 要點(diǎn)：忽略滑動(dòng)面上的阻力。要點(diǎn)：忽略滑動(dòng)面上的阻力。 適于：埋深適于：埋深 H hqH hq 垂直壓力：垂直壓力：q=Hq=H 水平壓力按朗金公式：水平壓力按朗金公式：e = (H + 1/2 Ht)tg2(450 /2) Ht 為隧道凈高。為隧道凈高?；瑒?dòng)巖