隧道工程第二章 隧道工程地質(zhì)環(huán)境及圍巖分級(jí)

1、第二章是關(guān)于隧道工程地質(zhì)環(huán)境和圍巖分類、褶皺、斷層、節(jié)理以及所有方法的基礎(chǔ)，這些方法直觀，但成本高，對(duì)施工影響大。適用于已基本查明的對(duì)施工干擾較大的不良地質(zhì)地段。應(yīng)力隨深度呈線性變化，水平應(yīng)力總是小于垂直應(yīng)力，垂直應(yīng)力最多只能等于水平應(yīng)力，并且更常用。第四部分是圍巖分類。根據(jù)隧道開挖實(shí)踐，隧道開挖后的穩(wěn)定性可分為以下幾類：1)完全穩(wěn)定的隧道具有足夠長(zhǎng)時(shí)間的自穩(wěn)能力，無需任何人工支撐就能保持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)塌方和偶發(fā)性掉塊。2)基本穩(wěn)定的隧道會(huì)因爆破、巖塊松散組合等原因而失去局部塊體。但它不會(huì)引起隧道的坍塌，而且隧道是穩(wěn)定的。3)大多數(shù)臨時(shí)穩(wěn)定隧道屬于這種類型。開挖后，隧道出現(xiàn)不同程度的坍塌，坍塌

2、的隧道呈拱形，處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)。4)不穩(wěn)定，(1)以巖石強(qiáng)度或物理性質(zhì)指數(shù)表示的分級(jí)方法。在這種分級(jí)方法中，前蘇聯(lián)的莫諾索教授提出的“巖石堅(jiān)固系數(shù)”分級(jí)法(或“價(jià)值分級(jí)法”，或“普拉茨分級(jí)法”)具有代表性。這種分類方法已在我國(guó)隧道工程中廣泛應(yīng)用。我國(guó)工程部門在隧道工程設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)用分級(jí)法時(shí)，已經(jīng)注意到必須考慮巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、地下水條件等因素，單個(gè)巖石強(qiáng)度確定的值應(yīng)適當(dāng)降低，即中間值由巖石強(qiáng)度確定，這是一個(gè)考慮地質(zhì)條件的降低系數(shù)，一般為1.0。圍巖分類方法(2)以巖石結(jié)構(gòu)和巖性特征為代表的分類方法20世紀(jì)60年代，我國(guó)在積累大量鐵路隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了基于巖體綜合物理性質(zhì)的“

3、巖體綜合分類方法”，并于1975年修訂為我國(guó)鐵路工程(隧道)技術(shù)規(guī)范所采用。該分類方法將隧道圍巖分為6個(gè)等級(jí)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是正確考慮了地質(zhì)構(gòu)造特征、風(fēng)化條件、地下水條件等因素對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響，提出了各種圍巖的支護(hù)類型和施工方法。此外，該分類方法首先考慮了埋深對(duì)圍巖等級(jí)的影響。其缺點(diǎn)是分類指標(biāo)缺乏定量描述，沒有提供可靠的方法預(yù)測(cè)隧道圍巖級(jí)別，只能在隧道開挖到一定程度后才能確定。第三，分類方法與地質(zhì)勘探手段相結(jié)合，圍巖彈性波速度是判斷巖性和巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標(biāo)，它不僅能反映巖石的硬度，還能表達(dá)巖體結(jié)構(gòu)的破碎程度。因此，在彈性波速度的基礎(chǔ)上，考慮與隧道開挖和土壓力相關(guān)的因素(巖性、風(fēng)化程度、破碎

4、狀態(tài)、含水率和涌水狀態(tài)等)。)，圍巖可分為7個(gè)等級(jí)。我國(guó)1986年實(shí)施的鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范將彈性波(P波)速度引入隧道圍巖分類，將圍巖分為6個(gè)等級(jí)(表4-4)。表4-4彈性波(縱波)速度分級(jí)；(4)綜合各種因素的分級(jí)法該分級(jí)法認(rèn)為評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量不僅要考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖性和巖石強(qiáng)度，還要考慮施工因素，如掘進(jìn)方向與巖層的關(guān)系、開挖斷面的大小等。所以它需要基于對(duì)各種因素的分析。在這些分類方法中，挪威地質(zhì)學(xué)家巴頓等人于1974年提出的“巖體質(zhì)量Q”分類方法更為完善。Q與指示巖體質(zhì)量的6個(gè)地質(zhì)參數(shù)有關(guān)，具體表現(xiàn)為：根據(jù)不同的Q值，巖體質(zhì)量等級(jí)為9級(jí)，詳見表4-5。表4-5巖體我國(guó)現(xiàn)行鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中的圍巖分

5、類方法明確規(guī)定，目前鐵路隧道圍巖分類采用基于圍巖穩(wěn)定性的分類方法。圍巖分類基本要素和圍巖基本分類1。圍巖分類的基本因素應(yīng)由兩個(gè)基本因素決定：巖石硬度和巖體完整性。巖石硬度和巖體完整性應(yīng)通過定性劃分和定量指標(biāo)來確定。巖石硬度分為五類：極硬巖石、硬巖石、相對(duì)軟巖石、軟巖石和極軟巖石(表2-4-1)。表2-4-1巖石硬度分類，巖體完整性分為五類：完整、相對(duì)完整、相對(duì)破碎、破碎和極度破碎(表2-4-2)。表2-4-2，2。圍巖基本分類。根據(jù)巖石硬度和巖體完整性，圍巖分為6個(gè)等級(jí)(見下表)。圍巖分類的影響因素及分類1的修訂。地下水對(duì)隧道圍巖分類的影響不容忽視。在同一水平的圍巖中，遇水后應(yīng)適當(dāng)降低圍巖等級(jí)。縮小范圍主要取決于圍巖巖性和結(jié)構(gòu)面狀態(tài)；確定了地下水的性質(zhì)、規(guī)模、循環(huán)條件、入滲條件和對(duì)圍巖的危害程度。圍巖分類中地下水影響的修正見表2-4-4和表2-4-5。表2-4-4地下水狀態(tài)分類，表2-4-5地下水影響修正，2。初始應(yīng)力場(chǎng)圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性有一定的影響。因此，