華科地下工程圍巖分級(jí)與工程類比設(shè)計(jì)

1、圍體分級(jí)(fn j)與工程類比設(shè)計(jì)共二十七頁(yè) 我國(guó)高速公路隧道圍巖分級(jí)(fn j)方法 （JTG D70-2004）共二十七頁(yè)幾個(gè)基本概念：巖體基本質(zhì)量巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度結(jié)構(gòu)面巖體內(nèi)開(kāi)裂和易開(kāi)裂的面，又稱不連續(xù)面巖體完整性指數(shù) 巖體彈性縱波速度與巖石彈性縱波速度之比的平方巖體體積節(jié)理數(shù)單位巖體體積內(nèi)的節(jié)理數(shù)目(shm)點(diǎn)荷載強(qiáng)度直徑50mm圓柱形試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度巖體自穩(wěn)能力在不支護(hù)條件下，巖體不產(chǎn)生任何形式破壞的能力共二十七頁(yè)巖體基本質(zhì)量的分級(jí)因素1.巖石堅(jiān)硬(jinyng)程度定性劃分：堅(jiān)硬巖、較堅(jiān)硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。定量劃分：與巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度對(duì)應(yīng)。2.巖

2、體完整程度定性劃分：完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。定量劃分：與巖體完整性指數(shù)對(duì)應(yīng)。共二十七頁(yè)巖石堅(jiān)硬程度的定性(dng xng)劃分名稱定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖錘擊聲清脆，有回彈，振手，難擊碎；浸水后大多無(wú)吸水反應(yīng)未風(fēng)化微風(fēng)化的花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質(zhì)板巖、石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、石英砂巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較堅(jiān)硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍振手，較難擊碎;浸水后有輕微吸水反應(yīng)1.弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2.未風(fēng)化微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、 板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂頁(yè)巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無(wú)回彈，較易擊碎，浸水后指甲可刻出印痕1.

3、強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2.弱風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖3.未風(fēng)化微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖等軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后手可掰開(kāi)1.強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2.弱風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖3.弱風(fēng)化的較軟巖4.未風(fēng)化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后可捏成團(tuán)1.全風(fēng)化的各種巖石2.各種半成巖共二十七頁(yè)巖石堅(jiān)硬程度定量(dngling)劃分巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度（MPa）60603030151555堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖共二十七頁(yè)巖體完整程度(chngd)的定性劃分名稱結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度主要結(jié)構(gòu)面類型相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型組數(shù)平

4、均間距（m）完整120.1好或一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結(jié)構(gòu)較完整120.1差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)231.00.4好或一般塊狀結(jié)構(gòu)較破碎231.00.4差節(jié)理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層結(jié)構(gòu)30.40.2好鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)一般中、薄層狀結(jié)構(gòu)破碎30.40.2差各種類型結(jié)構(gòu)面裂隙塊狀結(jié)構(gòu)0.2一般或差碎裂狀結(jié)構(gòu)極破碎無(wú)序很差散體塊結(jié)構(gòu)共二十七頁(yè)體積節(jié)理(jil)數(shù)與完整性指數(shù)對(duì)照表體積節(jié)理數(shù)（條/m3）33101020203535完整性指數(shù)0.750.750.550.550.350.350.150.15巖體完整性指數(shù)(zhsh)與完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系完整性指數(shù)0.750.7

5、50.550.550.350.350.150.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎共二十七頁(yè)巖體基本質(zhì)量分級(jí)(fn j)1.巖體基本質(zhì)量分級(jí)是根據(jù)巖體基本質(zhì)量的定性特征和巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ綜合確定；2.BQ的計(jì)算如下：當(dāng) 時(shí)，應(yīng)以 和 代入計(jì)算BQ值；當(dāng) 時(shí)，應(yīng)以 和 代入計(jì)算BQ值。 共二十七頁(yè)公路隧道圍巖(wi yn)分級(jí)圍巖級(jí)別圍巖或土體主要定性特征BQ或BQ堅(jiān)硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu) 550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)550451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)

6、450351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)；較軟巖或較硬巖互層，且以軟巖體為主，巖體較完整較破碎，中薄層狀結(jié)構(gòu)350251土體： 壓密或成巖作用的粘性土或砂性土； 黃土（Q1、Q2）； 一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎破碎；極破碎的各類巖體，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土、卵石土、圓礫、角礫土及黃土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散結(jié)構(gòu)，粘性土及黃土呈松散結(jié)構(gòu)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、多年凍土等共二十七頁(yè)工

7、程巖體級(jí)別的確定1.BQ修正：地下水；巖體穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響；高初始(ch sh)應(yīng)力2.修正公式：共二十七頁(yè)地下水影響修正(xizhng)系數(shù)地下水出水狀態(tài)BQ450450351350251250潮濕或點(diǎn)滴狀出水00.10.20.30.40.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水?.1MPa或單位出水量10L/minm0.10.20.30.40.60.70.9淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水?.1MPa或單位出水量10L/minm0.20.40.60.70.91.0共二十七頁(yè)主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正(xizhng)系數(shù)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角30，結(jié)構(gòu)面傾角3075結(jié)構(gòu)面走

8、向與洞軸線的夾角60，結(jié)構(gòu)面傾角75其他組合0.40.600.20.20.4共二十七頁(yè)圍巖初始應(yīng)力(yngl)狀態(tài)影響修正系數(shù)K3初始應(yīng)力狀態(tài)BQ 550550451450351350251 250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.01.51.01.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.51.00.51.0高初始應(yīng)力地區(qū)(dq)圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的主要現(xiàn)象應(yīng)力情況主 要 現(xiàn) 象極高應(yīng)力（1）硬質(zhì)巖石：開(kāi)挖過(guò)程中有巖爆發(fā)生，有巖塊被彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性能差；（2）軟質(zhì)巖石：巖芯常有餅狀現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)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 4高應(yīng)力（1

9、）硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體發(fā)生剝離、石塊墜落現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性能差；（2）軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)成洞性能差47注： 為垂直洞軸線方向的最大初始應(yīng)力。共二十七頁(yè)巖體分級(jí)的應(yīng)用1.圍巖的物理力學(xué)(l xu)參數(shù)各級(jí)圍巖的物理力學(xué)(l xu)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值圍巖級(jí)別重度（Kn/m3）彈性抗力系數(shù)（MPa/m）變形模量（GPa）泊松比內(nèi)摩擦角（）粘聚力（MPa）計(jì)算摩擦角（）262818002800330.2602.17825271200180020330.20.2550601.52.17078232550012006200.250.3395

10、00.71.5607020232005001.360.30.3527390.20.750601720100200120.350.4520270.050.24050151710010.40.5200.23040共二十七頁(yè)2. 確定結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度（根據(jù)(gnj)巖石堅(jiān)硬程度和結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度）巖體結(jié)構(gòu)(jigu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度序號(hào)兩側(cè)巖體的堅(jiān)硬程度及結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角（）粘聚力（MPa）1堅(jiān)硬巖，結(jié)合好370.222堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖，結(jié)合一般；較軟巖，結(jié)合好37290.220.123堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖，結(jié)合差；較軟巖軟巖，結(jié)合一般29190.120.084較堅(jiān)硬較軟巖，結(jié)合差結(jié)合很差；軟巖，結(jié)合差；

11、軟質(zhì)巖的泥化面19130.080.055較堅(jiān)硬巖及全部軟質(zhì)巖，結(jié)合很差；軟質(zhì)巖泥化層本身130.05共二十七頁(yè)3.確定各級(jí)圍巖(wi yn)的自穩(wěn)能力隧道各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力(nngl)判斷圍巖級(jí)別自穩(wěn)能力跨度20m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊，無(wú)塌方跨度10m 20m，可基本穩(wěn)定，局部可發(fā)生掉塊或小塌方；跨度10m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊；跨度10 20m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個(gè)月，可發(fā)生小中塌方；跨度5 10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小中塌方跨度5m,可基本穩(wěn)定跨度5m，一般無(wú)自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中大塌方。埋深小時(shí)，以拱部松動(dòng)破壞為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動(dòng)變

12、形和擠壓破壞 跨度小于5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個(gè)月無(wú)自穩(wěn)能力，跨度5m或更小時(shí)，可穩(wěn)定數(shù)日無(wú)自穩(wěn)能力共二十七頁(yè)兩車道隧道(sudo)復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)共二十七頁(yè)三車道(chdo)隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)共二十七頁(yè)復(fù)合式襯砌初期(chq)支護(hù)的預(yù)留變形量共二十七頁(yè)兩車道(chdo)小凈距隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表共二十七頁(yè)兩車道(chdo)連拱隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表共二十七頁(yè)三車道(chdo)連拱隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表共二十七頁(yè)豎井(shjng)襯砌參數(shù)共二十七頁(yè)斜井、平行導(dǎo)坑、橫洞及風(fēng)道(fn do)襯砌參數(shù)共二十七頁(yè)例：某地下工程巖體，巖石點(diǎn)荷載(hzi)強(qiáng)度IS(50)=4.2MPa，波速比為0.91，巖體處于潮濕狀態(tài)，主要軟弱結(jié)構(gòu)面傾角550，結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角200，巖體地應(yīng)力場(chǎng)中最大主應(yīng)力為12MPa，試根據(jù)修正的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)判斷巖體的級(jí)別。答：Rc=66.95，Kv=0.828，BQ=497.85，K1=0K2=0.5，K3=0.5，BQ=397.85，級(jí)共二十七頁(yè)內(nèi)容摘要圍體分級(jí)與工程類比設(shè)計(jì)(shj)。巖體基本質(zhì)量巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度。結(jié)構(gòu)面巖體內(nèi)開(kāi)裂和易開(kāi)裂的面，又稱不連續(xù)面。巖體體積節(jié)理數(shù)單位巖體體積內(nèi)的節(jié)理數(shù)目。點(diǎn)荷載強(qiáng)度直徑50mm圓柱形試件