隧道工程培訓(xùn)課件成套匯總個(gè)四

*1隧道工程第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力*2本章學(xué)習(xí)要求：（1）掌握公路隧道圍巖分級(jí)方法；（2）掌握公路隧道圍巖壓力計(jì)算方法；（3）理解影響圍巖穩(wěn)定性的因素；*35.1隧道圍巖分級(jí)及其作用

5.2圍巖壓力的確定

5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素本章主要內(nèi)容*4●

圍巖：隧道周圍一定范圍內(nèi)，對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體●圍巖壓力：是指隧道開挖后，圍巖作用在隧道支護(hù)上的壓力，是隧道支撐或襯砌結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。其性質(zhì)、大小、方向以及發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，對(duì)正確地進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)與施工有很重要的影響?！竦刭|(zhì)環(huán)境：隧道工程所賦存的地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)涵很廣，包括地層特征、地下水狀況、開挖隧道前就存在于地層中的原始地應(yīng)力狀態(tài)、地溫梯度等。*55.1隧道圍巖分級(jí)及其應(yīng)用●

目前，隧道圍巖分級(jí)是隧道設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)（工程類比法就是建立在圍巖分級(jí)的基礎(chǔ)上的）。*6

認(rèn)識(shí)事物的同一性和差異性的方法就是將事物進(jìn)行分類和分級(jí)●

圍巖分類:主要突出同一性,是質(zhì)的定性評(píng)價(jià),強(qiáng)調(diào)的是屬性特征.●

圍巖分級(jí):主要突出差異性,是量的界定,強(qiáng)調(diào)的是等級(jí)特征.*7●

圍巖分級(jí)的目的

①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益；③確定結(jié)構(gòu)上的荷載（松散荷載）；④給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸；⑤制定勞動(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)等；*8●人們對(duì)圍巖的認(rèn)識(shí)是不斷深入的土石方工程分類法(開挖難易程度)巖石的堅(jiān)固性來分類:如堅(jiān)固性系數(shù)fRQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類來代替多年沿用的堅(jiān)固性為基礎(chǔ)的分類*9從分級(jí)指標(biāo)方面：大多數(shù)從定性描述經(jīng)驗(yàn)判斷定量描述●

以隧道圍巖的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)進(jìn)行分級(jí)是隧道圍巖分類的總趨勢(shì)。*10

1、隧道圍巖分級(jí)的因素指標(biāo)及其選擇

圍巖分級(jí)的指標(biāo)，主要考慮影響圍巖穩(wěn)定性的因素或其組合的因素.

⑴單一的巖性指標(biāo)⑵綜合巖性指標(biāo)

*11⑴單一的巖性指標(biāo)

●巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度作為基本的分級(jí)指標(biāo)，具有試驗(yàn)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn)；

●巖石的抗壓和抗拉強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等物理力學(xué)參數(shù)；

●巖石的抗鉆性、抗爆性等工程指標(biāo)。

*12⑵綜合巖性指標(biāo)

●巖體的彈性波傳播速度：該指標(biāo)反映了巖石的力學(xué)性質(zhì)和巖體的破碎程度的綜合因素，通常用巖體的完整性系數(shù)Kv來評(píng)價(jià),即

*13Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整性完整較完整破碎較破碎極破碎巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(下表)。*14●巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)：是綜合反映巖體的強(qiáng)度和巖體的破碎程度的指標(biāo)。巖石質(zhì)量指標(biāo)是指鉆探時(shí)巖心復(fù)原率，或稱為巖芯采取率:

RQD（％）＝10cm以上巖芯累計(jì)長(zhǎng)度×100

單位鉆孔長(zhǎng)度*15●巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)

巖石質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)認(rèn)為：

RQD>90％為優(yōu)質(zhì)；

75％<RQD<90％為良好；

50％<RQD<75％為好；

25％<RQD<50％為差；

RQD<25％為很差*16●

圍巖的自穩(wěn)時(shí)間

：從隧道開挖到頂部開始發(fā)生可察覺的移動(dòng)、松弛所經(jīng)歷的時(shí)間，被認(rèn)為是綜合巖性指標(biāo)。勞費(fèi)(H.Lauffer)認(rèn)為隧道圍巖的自穩(wěn)時(shí)間ts可用下式表示：

ts=常數(shù)×L－(1＋a)

式中：L－隧道未支護(hù)地段的長(zhǎng)度；

a－視圍巖情況在0～1之間變化，好的巖體可取a=0;極差的a=1

*17勞費(fèi)(H.Lauffer)根據(jù)圍巖的自穩(wěn)時(shí)間和未支護(hù)地段的長(zhǎng)度，將圍巖分為：

穩(wěn)定的、易掉塊的、極易掉塊的、破碎的、很破碎的、有壓力的、有很大壓力等七級(jí)*18●

巖體質(zhì)量指標(biāo)（Q指標(biāo)）Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw/SRF)

RQD

－巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jh－節(jié)理組數(shù)目，巖體愈破碎，Jh取值愈大；Jr－節(jié)理粗糙度，節(jié)理愈光滑，Jr取值愈小；Ja－節(jié)理蝕變值，蝕變愈嚴(yán)重，Ja取值愈大；Jw

－節(jié)理含水折減系數(shù)，節(jié)理滲水量愈大，水壓愈高，Jw取值愈小SRF

－應(yīng)力折減系數(shù)，初始應(yīng)力愈高，SRF取值愈大*19(RQD/Jh)——表達(dá)了巖體的巖塊大小(Jr/Ja)——表示了巖體的巖塊強(qiáng)度(Jw/SRF)——表示了巖體的作用應(yīng)力。

巖體質(zhì)量特別好極好良好好中等不良?jí)臉O壞特別壞Q400～1000100～40040～10010～404～101～40.1～10.01～0.10.001～0.01*20●

指標(biāo)的選擇

⑴首先選擇對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性有重大影響的因素指標(biāo)；⑵選擇測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單、人為因素小、科學(xué)性強(qiáng)的定量指標(biāo)；⑶選擇指標(biāo)要有一定的綜合性。*212、隧道圍題巖分級(jí)的塊方法現(xiàn)行的離許多圍擔(dān)巖分級(jí)至方法中播，分類境基本要些素大致戀有三大拐類：第I類：與巖袍性有關(guān)的枕要素。其分御類指標(biāo)修是采用露巖石強(qiáng)警度和變罩形性質(zhì)歷等：如尺巖石的文單軸抗贊壓強(qiáng)度沒、變形藏模量或增彈性波碌速等。*22第II類：與地銀質(zhì)構(gòu)造有圖關(guān)的要素軋。其分類指練標(biāo)采用諸頌如巖石的婚質(zhì)量指標(biāo)盼、地質(zhì)因翼素平分法惱等，這些批指標(biāo)實(shí)質(zhì)老上是對(duì)巖靠體完整性斤或結(jié)構(gòu)狀期態(tài)的評(píng)價(jià)削。這類指縱標(biāo)在劃分洪圍巖的級(jí)臨別中一般狡占有重要失地位；第III類：與纏地下水際有關(guān)的緊要素。*23目前國(guó)珠內(nèi)外圍刊巖的分謝級(jí)方法撤，考慮填上述三毛大基本哄要素，旅按其性僵質(zhì)主要卷分為：⑴以巖舉石強(qiáng)度或孔物理指標(biāo)與為代表的敢分級(jí)方法⑵以巖典體構(gòu)造特惱征為代表胸的分級(jí)方如法⑶以地屈質(zhì)勘探手礦段相聯(lián)系蔽的分級(jí)方灑法⑷組葬合多種積因素的撕分級(jí)方女法⑸以工蘭程對(duì)象為打代表的分譽(yù)級(jí)法*24⑴以巖石強(qiáng)氣度或物理辦指標(biāo)為代吩表的分級(jí)命方法：①按巖忘石強(qiáng)度奶為單一小巖性指脂標(biāo)的分榆級(jí)法:把巖石林分為堅(jiān)驅(qū)石、次場(chǎng)堅(jiān)石、造松石及須土②以巖臺(tái)石的物性滴指標(biāo)為基縫礎(chǔ)的分級(jí)椒方法：具忽有代表意較義的是我歷國(guó)工程界包廣泛采用癢的巖石堅(jiān)恭固系數(shù)“f”值分級(jí)徹法；●優(yōu)點(diǎn)：棒指標(biāo)單黎一，使疏用方便愛；●缺點(diǎn)：不早能全面反寶映巖體固鍬有的性態(tài)鄰。*25⑵以巖體疾構(gòu)造、堵巖性特芬征為代個(gè)表的分印級(jí)方法：①這類餡分級(jí)法以勻泰沙基分衡級(jí)法為代早表這類分甩類法是金早期提姐出的，室僅把不悟同巖性麥、不同械構(gòu)造條畢件的圍陣巖分成怕九類，飄每類都扛有一個(gè)評(píng)相應(yīng)的沿地壓范鍵圍值和帶支護(hù)措訓(xùn)施建議劃。這類樸分類法撇曾長(zhǎng)期踏被各國(guó)顏采用，脂至今仍游有廣泛墾的影響桃。*26②以巖體綜炭合物性為勉指標(biāo)的分榨級(jí)法60年代我譯國(guó)在積宋累大量訪鐵路隧問道修建族經(jīng)驗(yàn)的復(fù)基礎(chǔ)上鄰，提出嘩了以巖渠體綜合算物性指葉標(biāo)為基住礎(chǔ)的“巖體綜賓合分類抽法”，并于197棒5年經(jīng)修正仁后正式作婚為鐵路隧羞道圍巖分懲類方法?！駜?yōu)點(diǎn)暖：正確絹的考慮了柿地質(zhì)構(gòu)造材特征、風(fēng)帶化狀況、瘦地下水情藍(lán)況等多因市素對(duì)圍巖課的影響。●缺點(diǎn)羨：分級(jí)指伶標(biāo)缺乏定萌量描述。*27⑶以地質(zhì)勘凈探手段相籃聯(lián)系的分梅級(jí)方法：①按彈元性波（縱程波）速度于的分級(jí)方守法圍巖彈性主波速度是神判斷巖性累、巖體結(jié)挨構(gòu)的綜合廉指標(biāo)，它加既可反映財(cái)巖石軟硬鍛，又可表化達(dá)巖體結(jié)借構(gòu)的破碎任程度。1970年前后腐，日本儲(chǔ)提出按裳圍巖彈余性波速宏度進(jìn)行犧分類，要我國(guó)從198檔6年起，也盤開始將圍書巖彈性波偉（縱波）朵速度引入值我國(guó)圍巖廢分類法中經(jīng)。*28⑶以地質(zhì)勘取探手段相裝聯(lián)系的分夸級(jí)方法：②以銅巖石質(zhì)洞量為指更標(biāo)的分完級(jí)方法——R表.Q.壞D.方法●優(yōu)姑點(diǎn)：考臉慮了多半種因素破的影響賭，但分塔級(jí)指標(biāo)脹大體上抗是半定術(shù)量的。●缺點(diǎn)獸：分級(jí)的獵判斷還帶姿有一定的殼主觀性。*29⑷組合多種機(jī)因素的分鍛級(jí)方法評(píng)價(jià)一乏種巖體遣的好壞鄰，既要壁考慮地程質(zhì)構(gòu)造束、巖性幕、巖石沙強(qiáng)度，搏還要考怪慮施工蠶因素，艘如掘進(jìn)家方向與往巖層之錫間的關(guān)史系、開忙挖斷面男的大小撓等。比較完善從的是197輔4年挪威孤地質(zhì)學(xué)浴家巴頓連等人提郊出的“巖體薯質(zhì)量——Q魔”的分類賠方法。軌巖體質(zhì)魔量值Q實(shí)質(zhì)上是俱巖塊尺寸屯、抗剪強(qiáng)扛度和作用艷力復(fù)合指典標(biāo)，根據(jù)酸不同的Q值，可染將巖體老進(jìn)行分婚類。*30⑸以工程牙對(duì)象為纏代表的吉分級(jí)法策：這類分級(jí)呈法如專門頸適用于噴嶺錨支護(hù)的植原國(guó)家建智委頒布的譯圍巖分級(jí)語(yǔ)法(197悼9年)、蘇聯(lián)六在巴庫(kù)振修建地坑下鐵道敵時(shí)所采撿用的圍鄙巖分級(jí)困法(196唉6年)等●優(yōu)點(diǎn)：殺目的明及確，使芒用方便裹，能指云導(dǎo)施工●缺點(diǎn)：鵲分級(jí)指蒜標(biāo)以定咸性描述許為主，庸人為因房誠(chéng)素較大杰。*31圍巖的疼分級(jí)方融法有以汗下幾方漲面的發(fā)沾展趨勢(shì)至：⑴分級(jí)應(yīng)主冶要以巖體薄為對(duì)象。巖體則呀包括巖葡塊和各善巖塊之跑間的軟葵弱結(jié)構(gòu)嘩面。因杯此分類趁應(yīng)重點(diǎn)外放在巖痰體的研鍛究上⑵分謎級(jí)宜與脅地質(zhì)勘忠探手段醫(yī)有機(jī)的閣聯(lián)系起司來有一個(gè)瓶方便而誦又可靠搬的判斷夸手段。禍隨著地業(yè)質(zhì)勘探飄技術(shù)的手發(fā)展，蓄這將使獄分類指瘡標(biāo)更趨港定量化稈。⑶分級(jí)慨要有明確追的工程對(duì)立象和工程塔目的。⑷分級(jí)貌宜逐漸定點(diǎn)量化。*32值得注意叔，近年國(guó)曲內(nèi)外有關(guān)尚學(xué)者提出躁采用模糊磚數(shù)學(xué)分級(jí)句；根據(jù)隧騙道周邊量束測(cè)的收斂瓦值分級(jí)；報(bào)采用人工柳智能－專哈家系統(tǒng)分饞類等建議耳，這些設(shè)必想都將使調(diào)圍巖分級(jí)漁方法日趨理完善。*333、我國(guó)擾公路隧葬道圍巖頓分級(jí)⑴公路必隧道圍巖禾分級(jí)的出研發(fā)點(diǎn)●強(qiáng)調(diào)巖體串的地質(zhì)特丟征的完整察性和穩(wěn)定勤性；●分級(jí)指例標(biāo)應(yīng)采零用定性細(xì)和定量擔(dān)指標(biāo)結(jié)隆合方式緊；●明確工堆程目的中和內(nèi)容屈，并提補(bǔ)出相應(yīng)腐的措施累；●分級(jí)應(yīng)簡(jiǎn)分明，便于廈使用；●考慮吸切收其它閣圍巖分酒級(jí)優(yōu)點(diǎn)罰，并盡限量和我轎國(guó)其它殲工程分裂級(jí)一致里。*342)我國(guó)現(xiàn)行回公路隧道沿圍巖分級(jí)在2004年交通部磨頒布了新投的隧道圍離巖分級(jí)法宅，它總結(jié)債了我國(guó)在救修建鐵路升隧道中所廣積累的經(jīng)很驗(yàn)，并參淡考了國(guó)內(nèi)杜外有關(guān)圍志巖分級(jí)成悉果，與篩強(qiáng)制國(guó)標(biāo)《工程巖庭體分級(jí)判標(biāo)準(zhǔn)》GB驕502織18-秘94相符。(1)圍巖分夕級(jí)的基呈本因素圍巖基響本分級(jí)恩應(yīng)由巖石堅(jiān)提硬程度和巖體完整期程度兩個(gè)基仁本因素樸確定。腥巖石堅(jiān)毯硬程度剃和巖體落完整程瓣度應(yīng)采開用定性蠅劃分和鞋定量指蹤蝶標(biāo)兩種廣方法確坐定。第5章隧挖道圍巖訴分級(jí)與驗(yàn)圍巖壓戲力*35(2)分級(jí)方法：（1）按巖平體基本般質(zhì)量指冠標(biāo)BQ進(jìn)行初步奪分級(jí)；（2）根據(jù)天抱然應(yīng)力、犧地下水和饞結(jié)構(gòu)面方水位等對(duì)BQ進(jìn)行修交正；（3）按修正喂后的［BQ］進(jìn)行詳細(xì)業(yè)分級(jí)；第5章隧興道圍巖費(fèi)分級(jí)與濃圍巖壓缺力*36巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度σcw(MPa)＞6060~3030~1515~5＜5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖巖石堅(jiān)硬瘦程度劃分蓬表巖體完稿整程度童劃分表巖體完整性系數(shù)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第5章隧祝道圍巖羅分級(jí)與釣圍巖壓踢力*371、巖體敢基本質(zhì)火量分級(jí)（新隧規(guī)）分級(jí)指標(biāo)訂：巖體基棗本質(zhì)量指爛標(biāo)BQBQ=術(shù)90+轟3σcw+250箭Kv當(dāng)σcw＞90Kv＋30時(shí)，令σcw＝90Kv＋30當(dāng)Kv＞0.04σcw＋0.4時(shí)，令Kv＝0.04σcw＋0.4Jv與Kv對(duì)照表Jv(條/m3)＜33~1010~2020~35＞35Kv＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15第5章隧道帥圍巖分級(jí)褲與圍巖壓節(jié)力*38基本質(zhì)量級(jí)別巖體質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ或［ＢＱ］Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整＞550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整550~451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖或軟、硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整450~351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎—破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整—較破碎；軟巖，巖體完整—較完整350~251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎—破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖＜250軟塑狀粘性土及飽和粉細(xì)砂土、軟土等Ⅵ新隧規(guī)像圍巖分裹級(jí)表第5章隧盈道圍巖勿分級(jí)與盜圍巖壓掉力*39當(dāng)?shù)叵露袋c(diǎn)室圍巖處侮于高天然應(yīng)恢力區(qū)或圍巖中愁有不利于邊巖體穩(wěn)定倦的軟弱結(jié)構(gòu)陶面和地下水時(shí)，巖體BQ值應(yīng)進(jìn)行硬修正，修危正值［BQ］按下式仇計(jì)算：［BQ］＝BQ－100(營(yíng)K1＋K2＋K3)K1-地下水主影響修鬼正系數(shù)關(guān)；K2-主要軟弱柴面產(chǎn)狀影炒響修正系皇數(shù)；K3-天然應(yīng)逗力影響帖修正系卸數(shù)。根據(jù)修耀正值的［BQ］進(jìn)行重新盛分級(jí)。確你定各級(jí)巖檢體的物理遲力學(xué)參數(shù)器和圍巖自彩穩(wěn)能力。第5章隧道儲(chǔ)圍巖分級(jí)直與圍巖壓基力*40K1BQ＞450450~350350~250＜25地下水狀態(tài)潮濕或點(diǎn)滴狀出水00.10.2~0.30.4~0.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位水量＜10L／min0.10.2~0.30.4~0.60.7~0.9淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位水量＞10L／min0.20.4~0.60.7~0.91.0地下水影修響修正系都數(shù)(K1)表第5章隧道茫圍巖分級(jí)宰與圍巖壓央力*41結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＜30°，傾角β＝30°~75°結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＞60°，傾角β＞75°其他組合K20.4~0.50~0.20.2~0.4主要軟弱健結(jié)構(gòu)面產(chǎn)講狀影響修踐正系數(shù)(K2)表K3BQ

＞550550~450450~350350~250＜250天然應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0天然應(yīng)力不影響修正賺系數(shù)(K3)表第5章隧雹道圍巖膜分級(jí)與教圍巖壓揪力*42初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評(píng)估基準(zhǔn)()極高應(yīng)力硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差＜4軟質(zhì)巖：巖心常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易成洞高應(yīng)力硬質(zhì)巖：開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性較差4～7軟質(zhì)巖：巖心時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成洞性差初始地穴應(yīng)力狀聚態(tài)評(píng)估第5章隧道博圍巖分級(jí)抓與圍巖壓飯力*43各級(jí)巖奧體物理細(xì)力學(xué)參嘆數(shù)及圍孝巖自穩(wěn)綁能力表級(jí)別密度ρ(g/cm3)抗剪強(qiáng)度變形模量E(GPa)泊松比μ圍巖自穩(wěn)能力φ(°)C(MPa)Ⅰ＞2.65＞60＞2.1＞330.2跨度≤20m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ＞2.6560~502.1~1.533~200.2~0.25跨度10~20m，可基本穩(wěn)定，局部可掉塊或小塌方;跨度＜10m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ2.65~2.4550~391.5~0.720~60.25~0.3跨度10~20m，可穩(wěn)定數(shù)日~1月，可發(fā)生小至中塌方；跨度5~10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體移動(dòng)及小至中塌方；跨度＜5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ2.45~2.2539~270.7~0.26~1.30.3~0.35跨度＞5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中至大塌方。埋深小時(shí)，以拱部松動(dòng)為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動(dòng)和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1月Ⅴ＜2.25＜27＜0.2＜1.3＞0.35無自穩(wěn)能力第5章隧道網(wǎng)圍巖分級(jí)乳與圍巖壓傳力*44⑶公路隧道贈(zèng)圍巖分級(jí)

級(jí)參數(shù)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥRQD（％）>9585~7575~8650~7525~50<25BQ>550550~451450~351350~251<250Vp(km/s)>4.53.5~4.52.5~4.01.5~3.01.0~2.0<1.0（飽和粘土）I0.8～1.00.6~0.80.4~0.60.2~0.4<0.2第5章隧道洲圍巖分級(jí)恰與圍巖壓壇力*45⑷隧道施處工圍巖循分級(jí)●施工階嚴(yán)段圍巖顛判定具服有直接吊性、可墓靠性、他重要性捎特征，懼因此，系施工階跟段圍巖狐級(jí)別的讓判定是柏一個(gè)重慌要而現(xiàn)拌實(shí)的問數(shù)題?！裨u(píng)定因素復(fù)采用圍巖任堅(jiān)硬程度戴、圍巖完邊整性程度疼、和地下巧水狀態(tài)三列項(xiàng)因素，削細(xì)分為十抹三個(gè)子因級(jí)素，即3－13評(píng)定;*46⑷隧道施工寧圍巖分級(jí)即3－13評(píng)定*47在三個(gè)因望素中，最困難變的是圍卵巖完整懸性程度益的評(píng)定，重點(diǎn)釋是如何移根據(jù)掌色子面的繭地質(zhì)數(shù)斑據(jù)評(píng)價(jià)村圍巖的并完整程鼓度。根據(jù)對(duì)蜘國(guó)內(nèi)外谷施工階蹦段圍巖慰分級(jí)的跨調(diào)查，皂應(yīng)采用什多種方某法對(duì)圍懷巖完整饒程度進(jìn)云行分級(jí)各，采用硬定性和挺定量相欲結(jié)合的躺方法，額如可采粉用下圖浩的指標(biāo)章：*48*495.2圍巖壓獄力的確附定*501、圍巖壓沉力的概念●圍巖壓力逮：是指引奸起地下打開挖空婦間周圍列巖體和極支護(hù)變極形或破君壞的作音用力。陶它包括泥由地應(yīng)齡力引起桌的圍巖痕應(yīng)力以折及圍巖賤變形受燃阻而作塑用在支江護(hù)結(jié)構(gòu)勵(lì)上的作論用力。戚從狹義廣上來理放解，圍巖壓袖力是指惡圍巖作耀用在支疑護(hù)結(jié)構(gòu)臂上的壓拉力。在工程中爹一般研究逗狹義的圍返巖壓力。*51●圍巖壓力垃按作用力拔發(fā)生形態(tài)饅分為：⑴松數(shù)散壓力烈：⑵形額變壓力羊：⑶膨脹提壓力：⑷沖擊前壓力：*52⑴松散壓高力：常通過下逗列三種情影況發(fā)生：①在整靜體穩(wěn)定的很巖體中，文可能出現(xiàn)對(duì)個(gè)別松動(dòng)吸掉塊的巖花石；②在蒜松散軟鞠弱的巖李體中，留坑道頂作部和兩垃側(cè)片幫般冒落；③在節(jié)飾理發(fā)育邪的裂隙師巖體中形，圍巖烏某些部界位沿弱譽(yù)面發(fā)生末剪切破芹壞或拉調(diào)壞等局夸部塌落鳳。*53⑵形變壓力盾：是指由輕于圍巖衡變形受穗到與之堤密貼的椒支護(hù)如辟錨噴支彎護(hù)等的敗抑制，苦而使圍魔巖與支遲護(hù)結(jié)構(gòu)剩共同變坑形過程毒中，圍邪巖對(duì)支房誠(chéng)護(hù)結(jié)構(gòu)筋施加的塞接觸壓談力。形禾變壓力潑除與圍仆巖應(yīng)力行狀態(tài)有虛關(guān)外，疼還與支護(hù)陜時(shí)間和程支護(hù)剛沙度有關(guān)。⑶膨薯脹壓力斗：是指由于角圍巖吸水笑而膨脹崩從解所引起柳的壓力。涉它與形變廊壓力的基夢(mèng)本區(qū)別在周于它是由婦吸水膨脹聽引起的。*54⑷沖擊壓嘩力：是指圍巖歲中積累了柳大量的彈竿性變性能隙之后，由茫于隧道的面開挖，圍曉巖的約束靜被解除，鑄能量突然飲釋放所產(chǎn)蝴生的壓力竟。沖擊壓孔力是巖保體能量良的積累犬與釋放柱問題，術(shù)所以它距與彈性驢模量直塵接相關(guān)乞。彈性語(yǔ)模量較辱大的巖鞠體，在殲高地應(yīng)糕力作用膨下，易裹于積累囑大量的織彈性變速形能，誦一旦遇餅到適宜殖條件，終就會(huì)突皂然猛烈柜的大量候釋放。*552、圍巖咸松散壓攀力的產(chǎn)浮生開挖隧道弓所引起的攻圍巖松動(dòng)稍和破壞的高范圍有大翁有小，對(duì)園于一般裂岔隙巖體中纏的深埋隧此道，其波表及范圍僅局限在隧嘆道周圍一它定深度，作用在吧支護(hù)結(jié)構(gòu)卸上的圍巖烘松散壓力典遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于廳其上覆巖診層自重所午造成的壓項(xiàng)力，這可興用圍巖的“成拱作祝用”來解釋息。*56圍巖松動(dòng)欠壓力的形供成(a)變形階段(b)松動(dòng)階隨段(c)塌落階段(d)成拱階段*57⑴隧道開挖林后，在圍鈔巖應(yīng)力重呈分布過程壺中，頂板退開始沉陷劣，并出現(xiàn)北拉斷裂紋孩，可視為變形階傅段；⑵頂瘋板的裂畜紋繼續(xù)允發(fā)展并張且張開烤，由于董結(jié)構(gòu)面掙切割等腹原因，舒逐漸轉(zhuǎn)蜻變?yōu)樗珊鮿?dòng)，可戒視為松動(dòng)階熄段；⑶頂板匠巖體視其棚強(qiáng)度的不羊同而逐步專坍塌，可疫視為坍塌階段；⑷頂板捏塌落停止疼，達(dá)到新土的平衡，殘此時(shí)其界蹲面形成一曉近似的拱問形，可視報(bào)為成拱階促段。*58自然拱的樹范圍的大嗽小除受上偽述的圍星巖地質(zhì)跡條件、姓支護(hù)結(jié)僵構(gòu)架設(shè)字時(shí)間、摧剛度以疤及它與揮圍巖的買接觸狀糟態(tài)外，污還取決恨于以下愈諸因素灣：⑴隧顆道的形施狀和尺影寸：隧道拱尺圈越平坦夠，跨度越程大，則自腹然拱越高掛，圍巖松爬散壓力也嚇越大；*59⑵隧道的框埋深：實(shí)踐證在明，只辱有當(dāng)隧作道埋深泊超過某惜一臨界竟值時(shí)，遠(yuǎn)才有可軟能形成偵自然拱墻。習(xí)慣球上稱這零種隧道拍為深埋超隧道，據(jù)否則為顫淺埋隧煮道。⑶施研工因素醬：如爆破所研產(chǎn)生的震幣動(dòng)，常常弦是引起塌粘方的重要尋原因之一誼，造成圍箏巖壓力過鬧大，又如姐分部開挖并多次擾動(dòng)被圍巖，也慣會(huì)引起圍階巖失穩(wěn)，鵝加大自然領(lǐng)拱范圍。*60*61*62地層負(fù)毅溫度*633、圍巖壓攪力的確定狠方法圍巖壓力竹的確定目客前常用有悄下列三種礙方法：●直接量測(cè)讓法●經(jīng)驗(yàn)法或主工程類比每法●理論估算毒法*64●直接量桌測(cè)法：是一種切字合實(shí)際的問方法，對(duì)芒隧道工程淺而言，也楚是研究發(fā)話展的方向鋸；但由于振受量測(cè)設(shè)厭備和技術(shù)征水平的制疏約，目前艷還不能普想遍常用。*65●經(jīng)驗(yàn)法或忘工程類比活法：是根據(jù)大漏量以前工狀程的實(shí)際拘資料的統(tǒng)扇計(jì)和總結(jié)氧，按不同叛圍巖分級(jí)憶提出圍巖弓壓力的經(jīng)廚驗(yàn)數(shù)值，夏作為后建鑄隧道工程聞確定圍巖桃壓力的依帖據(jù)的方法縫。是目前棟使用較多腿的方法。*66●理論估階算法：是在實(shí)踐豬的基礎(chǔ)上劫?gòu)睦碚撋显庋芯繃鷰r鐘壓力的方疤法。由于賊地質(zhì)條件扎的不確定題性，影響喂圍巖壓力寇的因素多者，企圖建免立一種完貧善的和適脾合各種實(shí)燦際情況的飄通用圍巖躍壓力理論毫及計(jì)算方軍法是困難向的。*67⑴深埋隧饑道圍巖木壓力的略確定(工程類剩比法)圍巖豎向基勻布?jí)毫按下式規(guī)計(jì)算：q=艷0.45住×2s-1×γω詳(淘kN/筐m2)式中：S—圍巖級(jí)冤別，如擺屬II級(jí)，則S＝2；γ—圍巖容重振，(kN/患m3)；ω＝1+i預(yù)(B-5)—寬度影脂響系數(shù)蓬；B—隧道寬黃度,(m）；i—以B＝5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)的圍巖熄壓力增減藏率。當(dāng)B<5m，取i＝0.2；當(dāng)B>擇5m,取i＝0.1。*68⑴深埋隧霜道圍巖況壓力的杏確定(工程類比盟法)q=系0.季45種×2s-1×γω晉(kN混/m2)●適用條獲件①H/B用<挨1.7，式中H為隧道抖高度；②深埋聞隧道；③不栗產(chǎn)生顯瞇著偏壓撫力及膨絨脹力的蛋一般隧師道；④采用偷鉆爆法施孟工的隧道通。*69●圍巖的缺水平勻塑布?jí)毫的確定例，按下握表中的擱經(jīng)驗(yàn)公展式計(jì)算圍巖級(jí)別I、IIIIIIVVVI水平勻布?jí)毫?<0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q*70●鐵路新斷規(guī)范：q＝γhh=0.慘41×1治.79S這是全扔國(guó)104祝6座鐵路隧旗道得出的飽經(jīng)驗(yàn)公式主，其中S—新規(guī)范圍雷巖的分級(jí)。注：鐵路隧道槍跨度小于授公路隧道*71圍巖壓聽力分布忍特征作用在藍(lán)支護(hù)結(jié)孟構(gòu)上的鄉(xiāng)豐荷載是菜很不均辯勻的，勻這是因膊為在Ⅰ級(jí)及Ⅱ級(jí)圍巖綢中，局奇部塌方差是主要僵的。根卸據(jù)統(tǒng)計(jì)夢(mèng)資料，礦圍巖豎蹲向松動(dòng)畜壓力的付分布圖掠形大致輛可以概莫括為以姐下六種卷，如圖惕所示。*72⑵淺埋隧道呢圍巖松散爐壓力的計(jì)脂算①深州、淺埋著隧道的仆判定原妙則●隧道埋深裁不同，確哈定圍巖壓住力的計(jì)算然方法不同墳，應(yīng)以隧道床頂部覆探蓋層能烘否形成“自然拱”為原則。*73●深埋隧斗道圍巖胸松散壓攔力值是櫻以施工坍方平均搜高度(等效荷載享高度值)為根據(jù)，折為了形成毛此高度值鐘，隧道上奸覆巖體就霜有一定的嫌厚度。根慕據(jù)經(jīng)驗(yàn)，它這個(gè)深度通常為2～2.5倍的坍方泡平均高度敲值*74①深、淺嫌埋隧道宰的判定語(yǔ)原則Hp＝（2～2.5）hq式中:Hp—深淺埋隧塌道分界深我度;hq—荷載等潑效高度鋒，按下渾式計(jì)算洞：hq＝q/γq—深埋隧道察豎向均布惑壓力kN／m2；γ—圍巖容重史（kN／m2）。*75在礦山法挪施工的條陪件下I～Ⅲ級(jí)圍巖魚取Hp＝2hqⅣ～Ⅵ級(jí)圍巖慕取Hp＝2.5下hq當(dāng)隧道津覆蓋層訂厚度H≥Hp時(shí)為深來埋，H＜Hp時(shí)為淺蓋埋*76②淺埋隧星道圍巖宋壓力的當(dāng)確定方滾法●埋深(H)小于或念等于等更效荷載溪高度hq時(shí)，荷載斗視為均布美豎向壓力q=擱γH式中:q—?jiǎng)虿疾夹Q豎向壓榴力；γ—深度上覆盜圍巖容重鉗；H—隧道埋深爆，抬隧道奸頂至地面釣的距離。*77②淺埋隧寧道圍巖朽壓力的俊確定方獎(jiǎng)法側(cè)向壓力e，按勻腎布考慮汪時(shí)，其檔值為：e=翠γ(睡H+想1/刷2Hi)ta挎n2(450–Φ/2)式中:e—側(cè)向勻布鎮(zhèn)壓力；γ—圍巖容重戀，以kN/m3計(jì)；H—隧道埋深匯，以m計(jì)；Hi—隧道高度欺，以m計(jì)；Φ一圍巖計(jì)妥算摩擦角膛，可查有償關(guān)規(guī)范。*78●埋深大于hq、小于等效于Hp時(shí)采用松刻散介質(zhì)曬極限平抵衡理論叼進(jìn)行分達(dá)析，即荷：圍巖因松動(dòng)壓壯力=滑動(dòng)巖處體重量物－滑面非上的阻彩力*79q淺＝Q淺/B巾=γ另H（1－H/B·臘λtan織θ）e=γ(頃H＋h)λ刊/2式中λ一側(cè)壓云力系數(shù)叼，即遭：λ=(即tan呈β-t葉anΦ泊)/｛tanβ清[1+t升anβ(消tanΦ叨-ta勒nθ)靠+tan營(yíng)Φtan方θ]｝tan薯β=篇ta器nΦ+｛(tan2Φ+1城)ta涂nΦ/鋒(ta系nΦ-梨tan源θ)｝1/2*80⑶圍巖壓迫力的現(xiàn)鉗場(chǎng)量測(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)織測(cè)圍巖維壓力的聚方法很搏多，可腔歸納為少兩類：直接量測(cè)間接量測(cè)*81●直接量測(cè)燃：主要采用批儀器為壓睬力盒、壓奶力傳感器卷等設(shè)備。壓力盒按野工作原理新分為以下輔三類：①機(jī)械作儀用式②電測(cè)式③液壓惠式目前使用辯較多的是導(dǎo)鋼弦式壓譯力盒。*82鋼弦式測(cè)收試技術(shù)屬斬于“非電聯(lián)量電測(cè)法腫”的范疇爺，測(cè)試工超作系統(tǒng)一瞞般由鋼弦嗓式傳感器釋和鋼弦頻餅率測(cè)定儀津組成。測(cè)零試系統(tǒng)如香圖：*83●鋼弦式脹傳感器鵝的基本巧原理由鋼弦內(nèi)乎應(yīng)力的變猜化轉(zhuǎn)化為談鋼弦振動(dòng)跑頻率的變拼化。鋼弦宋應(yīng)力和振邪動(dòng)頻率的感關(guān)系如下?。菏街校簽榘翡撓艺駝?dòng)某頻率為鋼弦的吵長(zhǎng)度為鋼弦肥的密度為鋼弦所話受的張拉村應(yīng)力*84*85*86*87*88*89*90*91*92*93*94●間接量測(cè)踐：利用量法測(cè)隧道攝襯砌的井應(yīng)變、猾變形來尿推算作腳用在其洞上的圍款巖壓力決的方法鞋，即間桃接量測(cè)掘法。如冊(cè)電阻應(yīng)尿變片、劫鋼筋應(yīng)殘變計(jì)、揀遙測(cè)應(yīng)端變計(jì)、腰混凝土帽應(yīng)變磚弊等*95*96*97*98*99*1005.3影響圍巖掃穩(wěn)定性的注因素*101隧道圍巖貨分級(jí)是對(duì)距隧道開挖心后，圍巖波穩(wěn)定程度預(yù)的分級(jí)和蟲評(píng)價(jià)。圍寺巖分級(jí)的澡因素，也華就是影響表隧道圍巖鋤穩(wěn)定性的笛因素。影響隧俱道圍巖池穩(wěn)定性暮的因素下一般認(rèn)裹為有兩愧類：一類是客敗觀存在的眠地質(zhì)因素滾；另一類業(yè)是設(shè)計(jì)和本施工因素特，或稱為典人為因素股。*1021、地質(zhì)陳因素的旋影響⑴巖我土體結(jié)三構(gòu)狀態(tài)⑵巖占石的工尺程性質(zhì)⑶地球下水的錄作用和纖影