學(xué)習(xí)資料三：認(rèn)識(shí)圍巖的穩(wěn)定性

學(xué)習(xí)資料三認(rèn)識(shí)圍巖的穩(wěn)定性上節(jié)課回顧1.看下面的幾組洞門(mén)圖片，請(qǐng)說(shuō)出洞門(mén)的類(lèi)型。2.明洞是用明挖法修建的隧道，那么明洞根據(jù)地形地質(zhì)情況和危害情況的不同，通常采用哪兩種明洞形式？拱式明洞和棚式明洞為什么要研究圍巖的穩(wěn)定性？一、研究圍巖穩(wěn)定性的意義圍巖的穩(wěn)定性：隧道開(kāi)挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的穩(wěn)定程度。二、什么事隧道工程的頭等大事？研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖的穩(wěn)定。坑道開(kāi)挖后，圍巖會(huì)有那些情形？成洞的三種情形有時(shí)不需要任何支撐就可獲得穩(wěn)定的洞室有時(shí)則需要加以支撐才能獲得穩(wěn)定的洞室由于支撐不及時(shí)或不足而導(dǎo)致圍巖坍塌堵塞洞室是最希望的經(jīng)常要做的要盡量避免第一部分概念1.巖體：在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，經(jīng)過(guò)巖石建造、構(gòu)造形變和次生蛻變而形成的地質(zhì)體。它被許許多多不同方向、不同規(guī)模的斷層面、層理面、節(jié)理面和裂隙面等各種地質(zhì)界面切割成大小不等、形狀各異的各種塊體。工程地質(zhì)學(xué)中將這些地質(zhì)界面稱(chēng)之為結(jié)構(gòu)面或不連續(xù)面，將這些塊體稱(chēng)之為結(jié)構(gòu)體，并將巖體看作是由結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體以及結(jié)構(gòu)面之間的填充物組合而成的具有各種結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)體。

（1）層理：層理是指巖層中物質(zhì)的成分、顆粒大小、形狀和顏色在垂直方向發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生的紋理。巖石層之間的分割面稱(chēng)為層理面。

（2）片理：又稱(chēng)“片狀構(gòu)造”。指巖石形成薄片狀的構(gòu)造。

（3）節(jié)理：巖層受構(gòu)造應(yīng)力作用發(fā)生斷裂，沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)的巖層未發(fā)生移動(dòng)或僅發(fā)生了微小的錯(cuò)動(dòng)的斷裂構(gòu)造稱(chēng)構(gòu)造裂隙或構(gòu)造節(jié)理，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)節(jié)理。

（4）斷層：巖層受構(gòu)造應(yīng)力作用發(fā)生斷裂，沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)巖層發(fā)生了移動(dòng)或明顯錯(cuò)位的斷裂構(gòu)造被稱(chēng)為斷層。2.圍巖：隧道周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)，受隧道工程施工和車(chē)輛荷載影響的那部分巖體。圍巖和巖體的關(guān)系一、組成：

巖體=被挖除的巖體+圍巖+圍巖以外的原狀巖體巖體=結(jié)構(gòu)體+結(jié)構(gòu)面+填充物。二、關(guān)系：①?lài)鷰r是巖體，但巖體不一定是圍巖。②圍巖是主要承載結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性的重要性遠(yuǎn)大于被挖除巖體的挖除難易程度。③圍巖以外的原狀巖體與隧道施工關(guān)系不大。

12巖石和巖體的關(guān)系二、關(guān)系：①巖石是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然體，也就是我們通常所說(shuō)的石頭。而巖體是指一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。它除本身是由巖石構(gòu)成外，還包含了地應(yīng)力及各種地質(zhì)作用于長(zhǎng)期地質(zhì)歷史時(shí)期中在巖石中所形成的各種構(gòu)造痕跡（整合、不整合接觸面，褶皺，斷層，層理、節(jié)理、劈理、片理以及其它隱微裂隙）。②巖體結(jié)構(gòu)的基本要素是構(gòu)成巖體的結(jié)構(gòu)體（巖石）和將結(jié)構(gòu)體分割開(kāi)來(lái)的結(jié)構(gòu)面。其中結(jié)構(gòu)體是被各種構(gòu)造形跡和裂隙分割而成的巖石塊體；結(jié)構(gòu)面就是各種構(gòu)造形跡或裂隙。結(jié)構(gòu)面的存在是巖體不同于巖石概念的根本原因，結(jié)構(gòu)面是巖體的重要組成單元。巖體力學(xué)性質(zhì)的好壞在大多數(shù)情況下都取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，而非巖石本身的性質(zhì)。

概念疑點(diǎn)各向同性：亦稱(chēng)“均質(zhì)性”。指物體的物理、化學(xué)等方面的性質(zhì)不會(huì)因方向的不同而有所變化的特性，即某一物體在不同的方向所測(cè)得的性能數(shù)值完全相同。

各向異性：亦稱(chēng)“非均質(zhì)性”。物體的全部或部分物理、化學(xué)等性質(zhì)隨方向的不同而各自表現(xiàn)出一定的差異的特性。即在不同的方向所測(cè)得的性能數(shù)值不同。質(zhì)地不均勻，各方面強(qiáng)度不一致。

彈性體：在外力作用下，內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)力一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)外力除去后能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的物體。

塑性體：受力能變形，外力消失后不再恢復(fù)原來(lái)形狀的材料。

彈塑性體：物體在外力施加的同時(shí)立即產(chǎn)生全部變形，而在外力解除的同時(shí)，只有一部分變形立即消失，其余部分變形在外力解除后卻永遠(yuǎn)不會(huì)自行消失的性能。第二部分巖體的工程性質(zhì)一、巖體的變形特性1、巖體的受拉變形特性

巖體在拉力作用下，結(jié)構(gòu)面很容易發(fā)生斷裂或脫離，其抗拉性能很低或沒(méi)有抗拉性能。2、巖體的受壓變形特性壓密階段（OA）：主要是由巖體中結(jié)構(gòu)面的閉合和充填物的壓縮而產(chǎn)生的，形成了非線(xiàn)性凹狀曲線(xiàn)，變形模量小，總的壓縮量取決于結(jié)構(gòu)面的性態(tài)，且這部分變形本質(zhì)上是不能恢復(fù)的，屬于不可恢復(fù)的塑性變形。彈性階段（AB）：巖體充分壓密后便進(jìn)入彈性階段。所表現(xiàn)出的彈性變形是巖體的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體共同產(chǎn)生的，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈直線(xiàn)。同時(shí)，巖體的彈性模量也趨近于整體巖石的數(shù)值。塑性階段（BC）：巖體繼續(xù)受力，變形發(fā)展到彈性極限后便進(jìn)入到塑性階段，此時(shí)巖體的變形特征受結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的變形特性共同制約。整體性好的巖體延性小，塑性變形不明顯，達(dá)到強(qiáng)度極限后變迅速破壞。破裂巖體塑性變形大，有甚至的從壓密階段直接發(fā)展到塑性階段，而不經(jīng)過(guò)彈性階段。破裂和破壞階段（CD）：應(yīng)力達(dá)到峰值后，巖體即開(kāi)始破裂和破壞。破壞開(kāi)始時(shí)，應(yīng)力下降比較緩慢，說(shuō)明破裂面上仍具有一定的摩擦力，巖體還能承受一定的荷載。而后，應(yīng)力急劇下降，巖體全面崩潰。通過(guò)單軸受壓圖，比較巖石、巖體和軟弱結(jié)構(gòu)面的受壓變形特性：

①巖石在大部分時(shí)間應(yīng)力-應(yīng)變呈線(xiàn)性關(guān)系，故以彈性變形為主。②軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)遠(yuǎn)大于應(yīng)力增長(zhǎng)，呈非線(xiàn)性關(guān)系，故以塑性變形為主。

彈性體：在外力作用下，內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)力一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)外力除去后能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的物體。

塑性體：受力能變形，外力消失后不再恢復(fù)原來(lái)形狀的材料。

彈塑性體：物體在外力施加的同時(shí)立即產(chǎn)生全部變形，而在外力解除的同時(shí)，只有一部分變形立即消失，其余部分變形在外力解除后卻永遠(yuǎn)不會(huì)自行消失的性能。3、巖體的受剪變形特性

①結(jié)構(gòu)體不參與作用，沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)。

②結(jié)構(gòu)面不參與作用，沿結(jié)構(gòu)體斷裂。

③結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體同時(shí)參與作用，結(jié)構(gòu)體被剪斷。4.巖體的流變特性：巖體在受壓或受剪的情況下，巖體的變形隨著時(shí)間的增長(zhǎng)達(dá)到終值，并不是瞬間完成的。圖a）：應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)?！叭渥儭眻Db）：應(yīng)變不變，應(yīng)力隨時(shí)間降低?！八沙凇本哂辛髯兲匦缘膸r體：①極度軟弱破碎的巖層②含有大量泥質(zhì)軟弱填充物的一般破碎巖體。二、巖體的強(qiáng)度特性1、巖體的抗壓強(qiáng)度

①巖體的抗壓強(qiáng)度比巖石的抗壓強(qiáng)度低得多。②巖體的抗壓強(qiáng)度具有明顯的各向異性。巖體的抗壓強(qiáng)度隨層面傾角的增大而減小。大于50°為層間剪切破壞，小于32°為層內(nèi)軸向劈裂破壞。2、巖體的抗剪強(qiáng)度

①剪切力使得巖體主要沿結(jié)構(gòu)面滑移時(shí)，巖體表現(xiàn)為塑性破壞，抗剪強(qiáng)度低。②剪切力使得巖體主要沿結(jié)構(gòu)體滑移時(shí)，巖體表現(xiàn)為脆性破壞，抗剪強(qiáng)度高。③剪切力使得巖體沿結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面滑移，其抗剪強(qiáng)度介于上述兩者之間。塑性破壞：巖體、土體在外力作用下出現(xiàn)明顯的塑性變形后發(fā)生的破壞。事先有明顯的變形和裂縫預(yù)兆，可以及時(shí)采取措施予以補(bǔ)救，危險(xiǎn)性相對(duì)于脆性破壞稍小。脆性破壞：加載后，無(wú)明顯變形，因此破壞前無(wú)預(yù)兆，斷裂時(shí)斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險(xiǎn)性大。三、巖體的結(jié)構(gòu)特性巖體=結(jié)構(gòu)體+結(jié)構(gòu)面+填充物。

巖體工程性質(zhì)的特點(diǎn)？①巖體的變形特性不同于結(jié)構(gòu)體，也不同于結(jié)構(gòu)面。②巖體的變形表現(xiàn)出或強(qiáng)或弱的流變特性。③巖體的抗壓強(qiáng)度低于巖石的抗壓強(qiáng)度，具有明顯的“各向異性”。④巖體的抗剪強(qiáng)度主要受巖體結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和形態(tài)控制。⑤巖體的結(jié)構(gòu)特征對(duì)其力學(xué)性質(zhì)影響很大，繼而影響巖體的破壞形態(tài)。

上節(jié)課回顧1.巖體是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，經(jīng)過(guò)巖石建造、構(gòu)造形變和次生蛻變而形成的地質(zhì)體。巖體是由

、結(jié)構(gòu)面以及結(jié)構(gòu)面之間的

組合而成的具有各種結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)體。結(jié)構(gòu)體、填充物。2.

是彈性體，

是彈塑性體，

是塑性體。A.軟弱結(jié)構(gòu)面B.巖體C.巖石CBA3.巖體在受壓情況下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)分為那四個(gè)階段？壓密階段、彈性階段、塑性階段、破壞階段。第三部分巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)開(kāi)挖坑道前：圍巖處于相對(duì)穩(wěn)定和平衡狀態(tài)?！霸紤?yīng)力狀態(tài)”開(kāi)挖坑道后：圍巖內(nèi)邊界的約束解除，失去原有的平衡，圍巖表現(xiàn)為“松弛”和向著坑道方向的“位移”。一、巖體原始應(yīng)力組成1）自重應(yīng)力—某一點(diǎn)的自重應(yīng)力是上覆巖層的自重所引起，與上覆巖層的質(zhì)量和藏深度有關(guān)2）構(gòu)造應(yīng)力—地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的地下某點(diǎn)的應(yīng)力。與巖體的特性（節(jié)理分布、巖體彈塑性、粘性特性）和地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象有關(guān)

3）其它作用—地形、地震、水、地溫等均可產(chǎn)生地應(yīng)力以上三種作用中，自重應(yīng)力與地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力是主要的、普遍存在的地應(yīng)力。

(一)自重應(yīng)力場(chǎng)在自重應(yīng)力場(chǎng)中，地表以下任一深度H處的垂直應(yīng)力等與其上覆巖體的重量

以壓應(yīng)力為正，為巖體的容重當(dāng)上覆巖體為多層時(shí)，則為式中—

第i層巖體的容重

—

第i層巖體的厚度

地表水平時(shí)的自重應(yīng)力場(chǎng)圍巖自重應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律：應(yīng)力是隨深度成線(xiàn)性增加(二)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)地質(zhì)力學(xué)認(rèn)為：地殼各處發(fā)生的一切構(gòu)造變形與破裂都是地應(yīng)力作用的結(jié)果。因而地質(zhì)力學(xué)就把構(gòu)造體系和構(gòu)造形式在形成過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)稱(chēng)為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。我國(guó)大陸初始應(yīng)力場(chǎng)(包括自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng))的變化規(guī)律大致可以歸納為如下幾點(diǎn)：①地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)不僅改變了重力應(yīng)力場(chǎng)，而且除以各種構(gòu)造形態(tài)獲得釋放外，還以各種形式積蓄在巖體內(nèi)，這種殘余構(gòu)造應(yīng)力將對(duì)地下工程產(chǎn)生重大影響。②垂直應(yīng)力的量值隨深度增加而增大，而且水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力。二、圍巖初始應(yīng)力場(chǎng)的影響因素

圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，一般受到兩類(lèi)因素的影響：第一類(lèi)因素有重力、溫度、巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及構(gòu)造、地形等經(jīng)常性的因素；第二類(lèi)因素有地殼運(yùn)動(dòng)、地下水活動(dòng)、人類(lèi)的長(zhǎng)期活動(dòng)等暫時(shí)性的或局部性的因素。因此，在眾多的因素中要特別研究下面幾點(diǎn)：

1、地形和地貌。

2、巖體的力學(xué)性質(zhì)。

3、地溫。

4、人類(lèi)活動(dòng)。

第四部分巖體的應(yīng)力歷程及穩(wěn)定性分析一、圍巖的應(yīng)力歷程：“一次應(yīng)力場(chǎng)”：開(kāi)挖坑道前，圍巖處于相對(duì)應(yīng)力平衡和穩(wěn)定狀態(tài)，也稱(chēng)“原始應(yīng)力狀態(tài)”?！岸螒?yīng)力場(chǎng)”：開(kāi)挖坑道后，圍巖自穩(wěn)或支護(hù)前，圍巖失去原有的應(yīng)力平衡和穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)力狀態(tài)改變，形成新的應(yīng)力狀態(tài)?！皯?yīng)力重分布”“三次應(yīng)力場(chǎng)”：圍巖自穩(wěn)或人工支護(hù)后，圍巖獲得新的應(yīng)力平衡和穩(wěn)定狀態(tài)。由此我們看出：一次應(yīng)力場(chǎng)和三次應(yīng)力場(chǎng)是穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，二次應(yīng)力場(chǎng)是從一次應(yīng)力場(chǎng)到三次應(yīng)力場(chǎng)的變化狀態(tài)。地下開(kāi)挖后由于應(yīng)力重新分布，引起洞周產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。①當(dāng)圍巖應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度極限（脆性巖石）或屈服極限（塑性巖石）時(shí)，洞室圍巖穩(wěn)定；②當(dāng)圍巖應(yīng)力超過(guò)了巖體屈服極限時(shí)，圍巖就由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為塑性狀態(tài)，形成一個(gè)塑性松動(dòng)圈。在此過(guò)程中，原來(lái)洞室周邊高應(yīng)力逐漸向外轉(zhuǎn)移，形成新的應(yīng)力升高區(qū)。該區(qū)巖體擠壓得緊密，尤如一圈天然加固體，故稱(chēng)為承載圈。二、圍巖的破壞失穩(wěn)狀態(tài)：脆性破壞整體狀和巨塊狀巖體，在很高地應(yīng)力作用下，巖體會(huì)發(fā)生“巖爆”。穩(wěn)定性很高。塊狀運(yùn)動(dòng)塊狀和層狀巖體，塊間和層間結(jié)合力弱，在二次應(yīng)力和自重應(yīng)力作用下，發(fā)生滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、塌落。彎曲折斷層狀巖體，層間結(jié)合力差，易于錯(cuò)動(dòng)，抗彎能力差，洞頂巖體在自重作用下下沉彎曲，進(jìn)而張裂折斷，形成坍塌。邊墻巖體在水平力作用下易變形擠入洞室，甚至滑塌。松動(dòng)解脫破裂結(jié)構(gòu)或散體結(jié)構(gòu)的巖體，結(jié)構(gòu)松散，開(kāi)挖時(shí)隨挖隨塌，怕擾動(dòng)，具有很強(qiáng)的流變性。塑性變形嚴(yán)重風(fēng)化巖體，強(qiáng)度極低，開(kāi)挖后，塑性變形不能停止。巖爆漸進(jìn)破壞過(guò)程示意圖A、劈裂；B、剪斷；C、彈射

巖爆的漸進(jìn)性破壞過(guò)程很短促.各階段在演化的時(shí)序和發(fā)展的空間部位,都是由洞壁向圍巖深部依次重復(fù)更迭發(fā)生的.因此，巖爆引起的圍巖破壞區(qū)可以分彈射帶、劈裂-剪切帶和劈裂帶等三帶.脆性破壞—巖爆層狀巖體圍巖常呈軟硬巖層相間的互層形式。結(jié)構(gòu)面以層理面為主，并有層間錯(cuò)動(dòng)及泥化夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育。變形破壞主要受巖層產(chǎn)狀及巖層組合等控制，破壞形式主要有：沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內(nèi)鼓等。變形破壞?？捎脧椥粤?、彈性板或材料力學(xué)中的壓桿平衡理論來(lái)分析。

在水平層狀圍巖中，洞頂巖層可視為兩端固定的板梁，在頂板壓力下，將產(chǎn)生下沉彎曲、開(kāi)裂。在傾斜層狀圍巖中，常表現(xiàn)為現(xiàn)為沿傾斜方向一側(cè)巖層彎曲塌落。另一側(cè)邊墻巖塊滑移等破壞形式，形成不對(duì)稱(chēng)的塌落拱。將出現(xiàn)偏壓現(xiàn)象。在直立層狀圍巖中，當(dāng)天然應(yīng)力比值系數(shù)λ＜1/3時(shí)，洞頂發(fā)生沿層面縱向拉裂，被拉斷塌落。側(cè)墻則因壓力平行于層面，常發(fā)生縱向彎折內(nèi)鼓，進(jìn)而危及洞頂安全。碎裂狀巖體圍巖碎裂巖體是指斷層、褶曲、巖脈穿插擠壓和風(fēng)化破碎加次生夾泥的巖體。變形破壞形式常表現(xiàn)為塌方和滑動(dòng)。用松散介質(zhì)極限平衡理論來(lái)分析。在夾泥少、以巖塊剛性接觸為主的碎裂圍巖中，不易大規(guī)模塌方。圍巖中含泥量很高時(shí)，由于巖塊間不是剛性接觸，易產(chǎn)生大規(guī)模塌方或塑性擠入散體狀巖體圍巖散體狀巖體是指強(qiáng)烈構(gòu)造破碎、強(qiáng)烈風(fēng)化的巖體。常表現(xiàn)為彈塑性、塑性或流變性。圍巖結(jié)構(gòu)均勻時(shí)，以拱頂冒落為主。當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)不均勻或松動(dòng)巖體僅構(gòu)成局部圍巖時(shí)，常表現(xiàn)為局部塌方、塑性擠入及滑動(dòng)等變形破壞形式?？捎盟缮⒔橘|(zhì)極限平衡理論配合流變理論來(lái)分析。三、圍巖的穩(wěn)定的影響因素：1.二次應(yīng)力和二次應(yīng)變

二次應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，引起巖體的變形和位移，但是不一定能夠引起圍巖的坍塌。除非變形積累超過(guò)圍巖的變形承載能力，才會(huì)引起圍巖的坍塌。2.局部破壞①整體性較好的圍巖不會(huì)導(dǎo)致圍巖坍塌失穩(wěn)②鑲嵌結(jié)構(gòu)的塊狀圍巖，常因關(guān)鍵巖塊的塌落引起整體失穩(wěn)③一定空間效應(yīng)的散體結(jié)構(gòu)圍巖，可以保持較長(zhǎng)時(shí)間不坍塌，完全沒(méi)有空間效應(yīng)的散體結(jié)構(gòu)圍巖，會(huì)隨挖隨塌。3.結(jié)構(gòu)條件

①隧道坑道形狀用圍巖“自然成拱作用”常將橫斷面設(shè)計(jì)成馬蹄型。（水平應(yīng)力不大，兩側(cè)邊墻可以設(shè)計(jì)成直邊墻，坑道底部無(wú)上鼓力時(shí)，坑道斷面可設(shè)計(jì)成直底板。）

②隧道坑道的斷面越大，圍巖的相對(duì)穩(wěn)定性越小，反之，隧道的相對(duì)穩(wěn)定性越大。4.施工條件

①開(kāi)挖方法（開(kāi)挖次數(shù)越多，應(yīng)力重分布次數(shù)越多，不利于圍巖的穩(wěn)定性）②開(kāi)挖面的支撐作用。（后一次開(kāi)挖對(duì)已開(kāi)挖區(qū)段圍巖的二次應(yīng)力場(chǎng)有影響，掌子面前方未被挖除的巖體對(duì)已開(kāi)挖區(qū)段的圍巖有約束作用。③掘進(jìn)方式。掘進(jìn)方式破巖時(shí)造成的沖擊和振動(dòng)強(qiáng)度越大，對(duì)圍巖的擾動(dòng)越大，圍巖的穩(wěn)定越不利。④施工速度。若開(kāi)挖快，支護(hù)慢，那么圍巖自由變形積累對(duì)圍巖不利。必須做到，開(kāi)挖后立即支護(hù)。⑤風(fēng)化作用。圍巖開(kāi)挖后，暴露時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)圍巖越不利。

圍巖穩(wěn)定的影響因素1、圍巖工程地質(zhì)條件2、隧道工程結(jié)構(gòu)條件3、隧道工程施工條件圍巖所處的原始應(yīng)力狀態(tài)圍巖的破碎程度和結(jié)構(gòu)特征圍巖所處的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境地下水的作用等條件指隧道所處的位置坑道形狀（尤其是頂部形狀）坑道的斷面大小等條件施工方法（擾動(dòng)程度）施工速度（圍巖的暴露時(shí)間）支護(hù)的施作時(shí)間、時(shí)機(jī)支護(hù)的力學(xué)性能支護(hù)與圍巖的協(xié)調(diào)狀態(tài)1.圍巖的結(jié)構(gòu)特征是指什么？①巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出情況，如層理、板理、片理等。②圍巖的完整程度。③軟硬巖性的含量比。2.圍巖的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境是指什么？地殼或巖石圈各個(gè)組成部分的形態(tài)及其相互結(jié)合方式和面貌特征的總稱(chēng)。構(gòu)造是巖石或巖層在地球內(nèi)動(dòng)力的作用下產(chǎn)生的原始面貌。3.隧道所處的位置是指什么？隧道從一側(cè)洞門(mén)到另一側(cè)洞門(mén)所經(jīng)歷的路線(xiàn)。第五部分巖體的穩(wěn)定性分級(jí)

1、為什么要分級(jí)？

①確定初期支護(hù)的類(lèi)型

②確定采用的開(kāi)挖方式和施工方法。規(guī)范規(guī)定在詳測(cè)階段和施工設(shè)計(jì)階段，特別是施工期間必須進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分級(jí)，并應(yīng)根據(jù)勘測(cè)測(cè)試資料和開(kāi)挖揭露的巖體，觀(guān)察量測(cè)資料，對(duì)初步分級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，確定圍巖詳細(xì)分級(jí)。2、新規(guī)范（JTGD70-2004）公路隧道圍巖分級(jí)方法3、新老規(guī)范關(guān)于圍巖級(jí)別劃分的區(qū)別

1）稱(chēng)謂不同

新設(shè)計(jì)規(guī)范――圍巖級(jí)別巖體的完整性：即巖體在遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和淺表生改造后的完整程度。包括兩個(gè)方面一個(gè)就是幾何完整性，另外一個(gè)就是力學(xué)完整性。原設(shè)計(jì)規(guī)范――圍巖類(lèi)別定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)巖體的幾何宏觀(guān)形態(tài)，從結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度出發(fā)來(lái)衡量巖體的完整性。

2）表示符號(hào)雖然相同，但表示穩(wěn)定性的意義相反。

3）堅(jiān)硬性

4）完整性系數(shù)的定性不同

巖體的完整性：即巖體在遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和淺表生改造后的完整程度。巖體的完整性有兩層含義:第1層含義是幾何(宏觀(guān)形態(tài))完整性，即從結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度出發(fā)來(lái)衡量的、肉眼可以看到的巖體完整程度，表征的指標(biāo)有裂隙間距D、巖體體積節(jié)理數(shù)Jv、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD；第2層含義是力學(xué)(工程)完整性(似完整性)，即撇開(kāi)肉眼的完整性判斷，從巖體滿(mǎn)足工程荷載的力學(xué)需求的角度來(lái)評(píng)價(jià)的巖體完整性，表征的指標(biāo)主要有巖體體積節(jié)理數(shù)Jv

、巖體完整性系數(shù)Kv等。巖體完整程度采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。圍巖級(jí)別圍巖或土體主要定性特征圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ或修正的圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ]Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)；較堅(jiān)硬巖，巖體完整，塊狀整體結(jié)構(gòu)550～451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎，巨塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；較堅(jiān)硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu)450～351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎，碎裂結(jié)構(gòu)；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎．破碎，鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整～較破碎，中薄層狀結(jié)構(gòu)350～251土體：1壓密或成巖作用的粘性土及砂性土；2黃土(Ql、Q2)；3一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊右土Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎；極破碎各類(lèi)巖體，碎、裂狀，松散結(jié)構(gòu)≤250一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的碎石上，卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4)。非粘性土呈松散結(jié)構(gòu)，粘性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)Ⅵ軟塑狀粘性土及潮濕、飽和粉細(xì)砂層、軟土等注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級(jí)，如膨脹性圍巖、多年凍土等。

巖體質(zhì)量分類(lèi):巖體=巖石+不連續(xù)結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、裂隙等），同時(shí)考慮圍巖所處的巖土環(huán)境，如地下水、地應(yīng)力、洞室線(xiàn)路方向等?？傊?，巖體質(zhì)量分類(lèi)不是單一因素決定的，也就是說(shuō)巖石強(qiáng)度很大，巖體質(zhì)量分類(lèi)不一定就高，還要看其它東西！巖體質(zhì)量分類(lèi)是通過(guò)巖石的UCS（單軸抗壓）+GSI（地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)，與結(jié)構(gòu)面有關(guān)）+巖石類(lèi)別來(lái)確定巖體的一系列參數(shù)，一定要建立起這個(gè)概念！圍巖級(jí)別與圍巖類(lèi)別的關(guān)系圍巖級(jí)別（新規(guī)范）ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ圍巖類(lèi)別（原設(shè)計(jì)規(guī)范）ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ穩(wěn)定性最好最差圍巖級(jí)別：差異性、量的界定、等級(jí)圍巖類(lèi)別：統(tǒng)一性、質(zhì)的定性評(píng)價(jià)、屬性圍巖級(jí)別與圍巖類(lèi)別的關(guān)系:級(jí)別和類(lèi)別不能直接換算，簡(jiǎn)單的說(shuō)其基本上是相反的關(guān)系，類(lèi)別越大巖層越好,級(jí)別越大巖層越差，即Ⅰ類(lèi)圍巖對(duì)應(yīng)Ⅵ級(jí)圍巖,Ⅱ類(lèi)圍巖對(duì)應(yīng)Ⅴ級(jí)圍巖,Ⅲ類(lèi)圍巖對(duì)應(yīng)Ⅳ級(jí)圍巖,以此類(lèi)推。巖石等級(jí)劃分Rc(MPa)>6060～3030～1515～5<5新規(guī)范堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖原規(guī)范極硬巖硬質(zhì)巖軟質(zhì)巖極軟巖單軸抗壓強(qiáng)度：是在單向受壓條件下，巖石試件破壞時(shí)的極限壓應(yīng)力值。將巖石試驗(yàn)放在壓力機(jī)的上下壓板之間進(jìn)行加壓，直至試樣被壓壞時(shí)測(cè)得的壓力強(qiáng)度值。

新規(guī)范Kv與定性劃分的巖體完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎Jv與Kv對(duì)照表Jv<33～1010～2020～35>35Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.