5.圍巖分級(jí)匯總課件

1、圍巖分級(jí)圍巖分級(jí)概述1圍巖分級(jí)及其作用2影響圍巖穩(wěn)定的因素3圍巖分級(jí)1概述1.概述 1.地面結(jié)構(gòu)體系和地下結(jié)構(gòu)體系的區(qū)別：地面結(jié)構(gòu)體系：地面結(jié)構(gòu)體系一般都是由結(jié)構(gòu)和地基所組成，地基在結(jié)構(gòu)底部起約束作用，除了自重外，荷載都是來(lái)自外部，如人群、車載、水力、風(fēng)力等等。地面結(jié)構(gòu)1.概述 1.地面結(jié)構(gòu)體系和地下結(jié)構(gòu)體系的區(qū)別：地下結(jié)構(gòu)：是由周邊圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩者組成共同并相互作用的結(jié)構(gòu)體系，即地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖；其中以地層為主，各種圍巖都是具有一定程度的自支承能力的介質(zhì)，即周邊圍巖在很大程度上是地下結(jié)構(gòu)承載的主體，支護(hù)僅用來(lái)約束地層，不使它產(chǎn)生過(guò)大的變形而破壞、坍塌。地下結(jié)構(gòu)所承受的荷載又主要來(lái)自

2、結(jié)構(gòu)體系的本身地層，故稱為地層壓力或圍巖壓力。所以說(shuō)，在地下結(jié)構(gòu)體系中，地層既是承載結(jié)構(gòu)的基本組成部分，又是造成荷載的主要來(lái)源。這種合二為一的作用機(jī)理與地面結(jié)構(gòu)是完全不同的。1.概述 地下結(jié)構(gòu)2.1概述1.圍巖 隧道圍巖是指地殼中受隧道開挖影響的那一部分巖體，或是指對(duì)隧道穩(wěn)定性有影響的那一部分巖體。這部分巖體在隧道開挖和支護(hù)過(guò)程中，將產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，其性質(zhì)也有所變化。 2.1概述2.圍巖分級(jí)的目的 作為選擇施工方法的依據(jù)； 進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益； 確定結(jié)構(gòu)上的荷載（松散荷載）； 給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸； 制定勞動(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)等。圍巖分級(jí)2圍巖分級(jí)及其作用2.1隧道圍巖

3、分級(jí)的因素指標(biāo)及其選擇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。1）圍巖分級(jí)指標(biāo) （1）單一巖性指標(biāo) （2）綜合巖性指標(biāo)（1）單一巖性指標(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)。 2.1隧道圍巖分級(jí)的因素指標(biāo)及其選擇 綜合巖性指標(biāo) 巖體的彈性波傳播速度：彈性波傳播速度與巖體的強(qiáng)度和完整性成正比，其指標(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Kv來(lái)評(píng)價(jià)：Kv0.750.750.550.550.350.350

4、.15 90 為優(yōu)質(zhì)； 75 RQD 90 為良好； 50 RQD 75 為好； 25 RQD 50 為差； RQD 9585757586507525505505504514503513502514.53.54.52.54.01.53.01.02.01.0（飽和粘土）I0.81.00.60.80.40.60.20.40.22.3我國(guó)公路隧道分級(jí)4.隧道施工圍巖分級(jí) 施工階段圍巖判定具有直接性、可靠性、重要性特征，因此，施工階段圍巖級(jí)別的判定是一個(gè)重要而現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。施工中圍巖分級(jí)采用定性與定量相結(jié)合的方法。調(diào)查和測(cè)試內(nèi)容包括掌子面節(jié)理統(tǒng)計(jì)及分析、斷層、層理、片麻理等各種結(jié)構(gòu)面的特征研究，巖石強(qiáng)度

5、點(diǎn)荷載試驗(yàn)、掌子面巖體聲波測(cè)試，掌子面結(jié)構(gòu)面回彈測(cè)試、巖塊容重測(cè)試，地下水情況調(diào)查、地應(yīng)力特征的工程地質(zhì)分析及巖性判別.2.3我國(guó)公路隧道分級(jí)4.隧道施工圍巖分級(jí) 評(píng)定因素采用圍巖堅(jiān)硬程度、圍巖完整性程度、和地下水狀態(tài)三項(xiàng)因素，細(xì)分為十三個(gè)子因素， 即313評(píng)定。 在三個(gè)因素中，最困難的是圍巖完整性程度的評(píng)定，重點(diǎn)是如何根據(jù)掌子面的地質(zhì)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)圍巖的完整程度。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外施工階段圍巖分級(jí)的調(diào)查，應(yīng)采用多種方法對(duì)圍巖完整程度進(jìn)行分級(jí)，采用定性和定量相結(jié)合的方法2.3我國(guó)公路隧道分級(jí)隧道施工圍巖分級(jí) 即313評(píng)定2.3我國(guó)公路隧道分級(jí)捶擊法描述掌子面狀況掌子面節(jié)理統(tǒng)計(jì)掌子面結(jié)構(gòu)面回彈試驗(yàn) 巖體聲波

6、測(cè)試 巖石取樣分析 巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn) 巖石聲波測(cè)試巖石容重試驗(yàn)2.3我國(guó)公路隧道分級(jí)斷面位置樁號(hào)：日期：描述： 定性分級(jí)巖石堅(jiān)硬程度錘擊聲1. 清脆; 2. 較清脆; 3. 不清脆; 4. 啞;回彈強(qiáng)度1.有回彈; 2.有輕微回彈; 3 .無(wú)回彈;手觸感覺1.震手; 2.稍震手;擊碎難易程度1.難擊碎; 2.較難擊碎; 3.較易擊碎; 4.易擊碎; 5.手可捏碎吸水反應(yīng)1.大多無(wú)吸水反應(yīng); 2.有輕微吸水反應(yīng); 3.指甲可刻出印痕; 4.手可掰開; 5.可捏成團(tuán)巖石完整程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度組數(shù)1.1-2組;2. 2-3組;3. 3組以上;4.無(wú)序平均間距m1. 1.0;2.1.0 0.4;3. 0

7、.40.2 4. 0.2主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度 好1.張開度小于1mm,無(wú)充填物; 2.張開度1-3mm,為硅質(zhì)或鐵質(zhì)膠結(jié); 3. 張開度大于3mm,結(jié)構(gòu)面粗糙, 為硅質(zhì)膠結(jié);一般4. 張開度1-3mm,為鈣質(zhì)或泥質(zhì)膠結(jié); 5. 張開度大于3m.結(jié)構(gòu)面粗糙,為鐵質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié);差6. 張開度1-3mm,結(jié)構(gòu)面平直,為泥質(zhì)或泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié); 7. 張開度大于3mm,多為泥質(zhì)或巖屑充填;很差8.泥質(zhì)充填或泥夾巖屑充填,充填物厚度大于起伏度主要結(jié)構(gòu)面類型1.節(jié)理、裂隙、層面；2.節(jié)理、裂隙、層面、小斷層； 3.各種類型結(jié)構(gòu)面相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型1.整體狀或巨厚狀結(jié)構(gòu)2.塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)3.塊狀結(jié)構(gòu)4.裂隙塊狀或

8、中厚層結(jié)構(gòu)5.鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)6. 中、薄層狀結(jié)構(gòu)7. 裂隙塊狀結(jié)構(gòu)8.碎裂狀結(jié)構(gòu) 9.散體結(jié)構(gòu)掌子面地質(zhì)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)記錄表2.3我國(guó)公路隧道分級(jí)定量分級(jí)修正情況地下水1.潮濕或呈滴狀; 2.淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?水壓0.1MPa或單位出水量10L/min.m; 3.淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?水壓0.1MPa或單位出水量10L/min.m主要軟弱結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角結(jié)構(gòu)面傾角初始應(yīng)力極高應(yīng)力區(qū)1.硬質(zhì)巖:開挖過(guò)程中時(shí)有巖爆發(fā)生,有巖塊彈出,洞壁巖體有剝落,新生裂縫多;成洞性差;2.軟質(zhì)巖:巖芯有餅化現(xiàn)象,開挖過(guò)程中洞壁有剝落,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)力區(qū)3.硬質(zhì)巖:開挖過(guò)

9、程中可能出現(xiàn)巖爆,洞壁巖體有剝落和掉塊現(xiàn)象,新生裂縫較多，成洞性差;4.軟質(zhì)巖:巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象,開挖過(guò)程中洞壁巖體位移顯著,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，成洞性差接上表圍巖分級(jí)3影響圍巖穩(wěn)定的因素3.影響圍巖穩(wěn)定的因素1.圍巖穩(wěn)定性：地層被挖成隧道后的穩(wěn)定程度稱為隧道圍巖的穩(wěn)定性，這是一個(gè)反映地質(zhì)環(huán)境的綜合指標(biāo)。2.隧道圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài) 隧道圍巖變形、破壞和巖體結(jié)構(gòu)的關(guān)系十分密切，根據(jù)工程實(shí)踐觀察，大致有以下五種情況：1）脆性破裂2）塊狀運(yùn)動(dòng)3）彎曲折斷破壞4）松動(dòng)解脫5）塑性變形和剪切破壞3.影響圍巖穩(wěn)定的因素3.坑道開挖后的穩(wěn)定性 根據(jù)坑道開挖實(shí)踐，坑道開挖后的穩(wěn)定性可分為以下幾類：1)充分穩(wěn)定的 坑道

10、在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有足夠的自穩(wěn)能力，無(wú)需任何人為支護(hù)而能維持穩(wěn)定，無(wú)坍塌、偶爾有掉塊。 2)基本穩(wěn)定的 坑道會(huì)因爆破、巖塊結(jié)合松弛等而產(chǎn)生局部掉塊，但不會(huì)引起坑道的坍塌，坑道是穩(wěn)定的。 3)暫時(shí)穩(wěn)定的 大多數(shù)坑道是屬于這個(gè)類型的?？拥篱_挖后呈現(xiàn)出不同程度的坍塌現(xiàn)象，坍塌后的坑道呈拱形而處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)。 4)不穩(wěn)定的 3.影響圍巖穩(wěn)定的因素4.影響圍巖穩(wěn)定的因素 影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素一般認(rèn)為有兩類：一類是客觀存在的地質(zhì)因素；另一類是設(shè)計(jì)和施工因素，或稱為人為因素。1）地質(zhì)因素的影響 巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài) 巖石的工程性質(zhì) 地下水的作用和影響 圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)3.影響圍巖穩(wěn)定的因素 巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài) 巖土體結(jié)

11、構(gòu)是長(zhǎng)時(shí)間地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，在地質(zhì)因素的影響中起著主要作用。 圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)通常用其破碎程度或完整狀態(tài)來(lái)表示 巖體的完整狀態(tài)或破碎程度有兩個(gè)含義，一是構(gòu)成巖體的巖塊大小，二是這些巖塊的組合形態(tài)。 巖石的工程性質(zhì) 巖石的工程性質(zhì)是多方面的，一般主要指巖石的強(qiáng)度或堅(jiān)固性。 在巖體結(jié)構(gòu)狀態(tài)成為控制圍巖穩(wěn)定的主要因素時(shí)，強(qiáng)調(diào)巖石強(qiáng)度意義是不大的。 巖石強(qiáng)度在完整的巖體中是起主要作用的。3.影響圍巖穩(wěn)定的因素 地下水的作用和影響 使巖質(zhì)軟化，強(qiáng)度降低，對(duì)軟巖尤為明顯，對(duì)土體則可促使其液化或流動(dòng)； 有軟弱結(jié)構(gòu)面的圍巖，會(huì)沖走充填物或使夾層液化，減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)； 在某些圍巖中，如石膏、巖鹽和蒙脫石

12、為主的粘土巖中，遇水后產(chǎn)生膨脹，在未膠結(jié)或弱膠結(jié)的砂巖中可產(chǎn)生流砂和潛蝕。 圍巖的初應(yīng)力狀態(tài) 圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖體的構(gòu)造一力學(xué)特征是有一定影響的。因此，在圍巖分級(jí)中，如何根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的特征引進(jìn)初應(yīng)力的影響，是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。 3.影響圍巖穩(wěn)定的因素2）設(shè)計(jì)和施工因素，或人為因素 人為因素也是造成隧道喪失穩(wěn)定的重要條件。 隧道的形狀和尺寸，尤其是跨度影響較為顯著 在同類圍巖中，跨度愈大，隧道圍巖的穩(wěn)定性就愈差。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及支護(hù)時(shí)間 隧道自穩(wěn)時(shí)間：是指從開挖后到頂部開始發(fā)生可以察覺到的移動(dòng)、松弛時(shí)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。圍巖的自穩(wěn)時(shí)間對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。 3.影響圍巖穩(wěn)定的因素2）設(shè)計(jì)和施工因素，或人為因素 施工方法 在同類巖體中，采用普通爆破法施工和控制爆破法施工，