隧道工程培訓(xùn)課件成套匯總個(gè)11

隧道工程復(fù)習(xí)與回顧隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造主體構(gòu)造物附屬構(gòu)造物洞身襯砌洞門構(gòu)造物洞身襯砌洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀由隧道的幾何設(shè)計(jì)確定

襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定明洞通風(fēng)照明排水、消防、通訊等隧道工程的地質(zhì)環(huán)境1隧道工程地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)概念2隧道圍巖的工程性質(zhì)4隧道圍巖分級(jí)5初始應(yīng)力場(chǎng)及圍巖壓力3圍巖的穩(wěn)定性內(nèi)容隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念1主要相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖地層圍巖穩(wěn)定性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地上結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對(duì)比約束約束位于巖土體以上位于巖土體以內(nèi)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對(duì)比隧道是一種結(jié)構(gòu)體系隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道是一種地下結(jié)構(gòu)體系隧道是地下工程的一種主要形式地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖地層是地下結(jié)構(gòu)承載的主體用于約束地層限制變形和坍塌地層是地下結(jié)構(gòu)荷載的主要來(lái)源地層起主導(dǎo)作用圍巖壓力地下水壓力地質(zhì)勘探、地形線路勘測(cè)、地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工重要理念圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)有嵌固作用隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念是地層的一部分，是隧道開挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響那部分巖(土)體?；蛩淼篱_挖影響的那部分巖體。在隧道開挖和支護(hù)過(guò)程中，圍巖將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，其性質(zhì)也發(fā)生變化。圍巖的邊界：開挖引起的應(yīng)力變化可以忽略不計(jì)的地方。圍巖圍巖是直接影響隧道穩(wěn)定性的因素，圍巖的好壞直接影響隧道的設(shè)計(jì)施工及造價(jià)。約為6~10倍隧道直徑說(shuō)明：圍巖既指巖體也指土體圍巖相關(guān)內(nèi)容圍巖工程性質(zhì)圍巖初始應(yīng)力圍巖壓力圍巖分級(jí)圍巖穩(wěn)定性巖體構(gòu)造物理、力學(xué)特征地層、圍巖與隧道的關(guān)系地層隧道圍巖(6-10)DD隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)2隧道圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體的變形特性巖體的強(qiáng)度巖體結(jié)構(gòu)分類隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)物理性質(zhì)水理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)斷層層面面、、層層理理面面、、節(jié)節(jié)理理面面、、裂裂隙隙面面等等結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體巖體巖體體概概念念被結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面切切割割的的塊塊體體由結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體組組成成的的具具有有結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特征征的的地地質(zhì)質(zhì)體體巖體體力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)取取決決于于巖巖體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特征征和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面特特性性地下下水水對(duì)對(duì)巖巖體體力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)影影響響很很大大??！巖體體性性質(zhì)質(zhì)容重重、、節(jié)節(jié)理理產(chǎn)產(chǎn)狀狀等等溶水水性性、、透透水水性性和和持持水水性性等等抗拉拉、、抗抗壓壓、、抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度等等對(duì)圍圍巖巖穩(wěn)穩(wěn)定定性性影影響響最最大大的的是是力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)！圍巖巖抵抵抗抗變變形形和和破破壞壞的的性性質(zhì)質(zhì)*了了解解巖巖體體的的工工程程性性質(zhì)質(zhì),有助助于于理理解解隧隧道道圍圍巖巖穩(wěn)穩(wěn)定定性性隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)層理理面面斷層層面面節(jié)理理面面斷層層帶帶中中軟軟弱弱夾夾層層隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)自然然界界中中的的巖巖體體隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)自然然界界中中的的巖巖體體隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)巖體體與與巖巖石石圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖體：具有明顯的非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體體力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)獲獲取取現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)巖體體的的變變形形特特性性1.巖體體的的變變形形特特性性：：2.受壓壓變變形形問(wèn)題題：：巖巖體體能能受受拉拉嗎嗎？？受拉拉、、受受壓壓、、剪剪切切、、流流變變巖石石：：線線性性、、彈彈性性巖體體：：彈彈塑塑性性體體、、四四個(gè)個(gè)階階段段軟弱弱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面：：非非線線性性、、塑塑性性巖體體既既不不是是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的彈彈性性體體，，也也不不是是純純粹粹的的塑塑性性體體完整整性性好好，，接接近近彈彈性性體體而是是復(fù)復(fù)雜雜的的彈彈塑塑性性體體破裂裂和和松松散散，，接接近近塑塑性性體體有限限，，一一般般不不考考慮慮隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)典型型巖巖體體全全應(yīng)應(yīng)力力應(yīng)應(yīng)變變曲曲線線巖體體：：①壓壓密密階階段段(OA)②彈性性階階段段(AB)③塑性性階階段段(BC)④破裂裂和和破破壞壞階階段段(CD)esABC巖體巖石軟弱結(jié)構(gòu)面0峰值值強(qiáng)強(qiáng)度度高高軟弱弱結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)3.剪切切變變形形巖體體的的變變形形特特性性沿結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面滑滑動(dòng)動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面起起主主導(dǎo)導(dǎo)作作用用沿巖巖石石斷斷裂裂巖石石起起主主導(dǎo)導(dǎo)作作用用在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面的的影影響響下下沿沿巖巖石石剪剪斷斷介于于上上述述二二者者之之間間隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---2圍巖巖的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)4.流變變特特性性流變變：：巖體的變形或或應(yīng)力隨時(shí)間間而變化－時(shí)時(shí)間效應(yīng)巖體的變形特特性蠕變：指應(yīng)力不變變，而應(yīng)變隨隨時(shí)間增長(zhǎng)松弛：應(yīng)變不變，，而應(yīng)力隨時(shí)時(shí)間而衰減問(wèn)題：圍巖流變特特性對(duì)隧道的的影響？應(yīng)變應(yīng)力tt00應(yīng)變=常數(shù)應(yīng)力=常數(shù)蠕變曲線松弛曲線隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---2圍巖的工程性性質(zhì)巖體的強(qiáng)度1.巖石強(qiáng)度：通過(guò)試件獲得得2.巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度度，約為巖石石強(qiáng)度的70～80％?？辜魪?qiáng)度：受結(jié)構(gòu)面的制制約結(jié)構(gòu)面發(fā)育的的巖體，只有有抗壓的5~10%抗壓強(qiáng)度：巖石：受微裂裂隙制約，強(qiáng)強(qiáng)度大巖體：受結(jié)構(gòu)構(gòu)面制約，強(qiáng)強(qiáng)度小，具有有各向異性巖體結(jié)構(gòu)分類類巖體的結(jié)構(gòu)不同塊度、形形狀、產(chǎn)狀的的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成成不同類型整體結(jié)構(gòu)、塊塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)、板板狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)、鑲鑲嵌結(jié)構(gòu)、層層狀碎裂結(jié)構(gòu)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---2圍巖的工程性性質(zhì)巖石試驗(yàn)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性性研究圍巖穩(wěn)定定性的意義3圍巖的穩(wěn)定性性影響圍巖穩(wěn)定定性的因素圍巖失穩(wěn)破壞壞性態(tài)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性性答：研究圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性，如何何促使圍巖穩(wěn)穩(wěn)定!研究圍巖穩(wěn)定定性的意義圍巖的穩(wěn)定性性：隧道開挖后，，在不支護(hù)條條件下圍巖的的穩(wěn)定程度問(wèn)題：什么是隧道道工程的頭等等大事？圍巖級(jí)別的工工程應(yīng)用：判斷圍巖穩(wěn)定定性判斷施施工難難易程程度，，投資資依據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)分分析計(jì)計(jì)算的的依據(jù)據(jù)隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素兩大類類：地質(zhì)因因素—客觀因因素人為因因素－－主觀觀因素素、工工程因因素⑴巖體結(jié)構(gòu)特征⑵結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合⑶巖石的力學(xué)性質(zhì)⑷地下水的影響⑸圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)⑴隧道尺寸⑵支護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)：強(qiáng)、弱⑶隧道開挖方法隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素●破碎程程度：裂隙隙率、、裂隙隙間距距。裂隙是是廣義義的：包括括層理理、節(jié)節(jié)理、、斷裂裂及夾夾層等等結(jié)構(gòu)構(gòu)面。?！裢暾麪顮顟B(tài)：整塊塊狀、、大塊塊狀等等。⑴巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征指巖體體的破破碎程程度或或完整整狀態(tài)態(tài)。按這2個(gè)指標(biāo)標(biāo)：圍巖巖體整體塊d>1.0cm

大塊體

d=0.4-1.0cm

塊石狀d=0.2-0.4cm碎石塊

d<0.2cm土石塊松散狀松軟狀土體歸入土類d為裂縫間距1.地質(zhì)因因素隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性巖體的的破碎碎程度度或完完整狀狀態(tài)。。隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素●性質(zhì)1)結(jié)構(gòu)面面的成成因；；2)結(jié)構(gòu)面面的光光滑程程度；；3)結(jié)構(gòu)面面的物物質(zhì)組組成；；4)結(jié)構(gòu)面面的規(guī)規(guī)模；；5)結(jié)構(gòu)面面的密密集度度?！窨臻g組組合指結(jié)構(gòu)構(gòu)面的的相互互位置置狀態(tài)態(tài)。⑵結(jié)結(jié)構(gòu)面面性質(zhì)質(zhì)和空空間組組合問(wèn)題：軟弱弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面有有怎樣樣的害害處？？什么么是不不利空空間組組合？？隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性充分認(rèn)認(rèn)識(shí)巖巖體的的復(fù)雜雜性及及危害害性!隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素節(jié)理較較發(fā)育育張家界界圖隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素主要指指巖石石的單單軸飽飽和極極限抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度Rb。巖石強(qiáng)強(qiáng)度越越高，，隧道道越穩(wěn)穩(wěn)定。。⑶巖巖石的的力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)初始應(yīng)應(yīng)力是是隧道道圍巖巖變形形、破破壞的的根本本作用用力。。已初步步將初初始應(yīng)應(yīng)力考考慮進(jìn)進(jìn)圍巖巖分級(jí)級(jí)之中中。在高的的初始始應(yīng)力力場(chǎng)條條件下下，圍圍巖級(jí)級(jí)別應(yīng)應(yīng)適當(dāng)當(dāng)降低低。(4)圍巖的的初應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)軟化圍圍巖；；減少層層間摩摩阻力力促使使巖塊塊滑動(dòng)動(dòng)；具膨脹脹性的的圍巖巖，遇遇水后后產(chǎn)生生膨脹脹等。。⑸地地下水水的影影響隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素2.人為因因素1)坑道尺尺寸和和形狀狀尺寸：：跨度度越大大，圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性越差差形狀：：圓形形或橢橢圓形形圍巖巖以壓壓應(yīng)力力為主主，利利于圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性矩形或或梯形形，頂頂板處處的圍圍巖出出現(xiàn)拉拉應(yīng)力力，不不利于于圍巖巖穩(wěn)定定性2)支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類類型強(qiáng)支護(hù)護(hù)：在軟弱弱、松松散圍圍巖條條件下下利于于圍巖巖穩(wěn)定定性；；在膨脹脹性（（擠壓壓性））圍巖巖條件件下支支護(hù)受受力較較大；；弱支護(hù)護(hù)：在軟弱弱、松松散圍圍巖條條件下下不利利于圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性；在膨脹脹性（（擠壓壓性））圍巖巖條件件下利利于釋釋放變變形，，減輕輕支護(hù)護(hù)受力力3)開挖方方法普通爆爆破法法、控控制爆爆破法法、盾盾構(gòu)及及掘進(jìn)進(jìn)機(jī)法法、全全斷面面一次次開挖挖、小小斷面面分部部開挖挖等對(duì)對(duì)圍巖巖穩(wěn)定定性有有不同同的影影響⑴隧隧道形形狀和和尺寸寸⑵支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類類型⑶施施工方方法隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性隧道圍圍巖失失穩(wěn)破破壞形形態(tài)1)脆性斷斷裂整體狀狀、塊塊狀巖巖體、、巖性性堅(jiān)硬硬，局局部掉掉塊、、“巖巖爆””2)塊狀運(yùn)運(yùn)動(dòng)塊狀或或?qū)訝顮顜r體體、塊塊體向向臨空空面運(yùn)運(yùn)動(dòng)（（趨勢(shì)勢(shì)）3)彎曲折折斷破破壞洞頂層層狀巖巖體、、下沉沉彎曲曲－斷斷裂；；變墻側(cè)側(cè)向鼓鼓出彎彎曲變變形－－折斷斷4)松動(dòng)解脫碎裂結(jié)構(gòu)巖巖體、在各各種作用下下松動(dòng)、潰潰散－脫落落5)塑性變形和和剪切破壞壞碎裂巖體、、在較多軟軟弱結(jié)構(gòu)面面下，產(chǎn)生生塑性變形形和剪切破破壞表現(xiàn)：塌方方、邊墻擠擠入、底鼓鼓、洞徑縮縮小等，膨膨脹性圍巖巖表現(xiàn)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4初始應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍巖壓壓力隧道圍巖失失穩(wěn)破壞形形態(tài)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4初始應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍巖壓壓力隧道圍巖失失穩(wěn)破壞形形態(tài)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---2圍巖的工程程性質(zhì)巖體的結(jié)構(gòu)構(gòu)性導(dǎo)致的的破壞隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)概述4隧道圍巖分分級(jí)隧道圍巖分分級(jí)方法我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)圍巖分級(jí)的概念工程目的發(fā)展過(guò)程圍巖分級(jí)考慮的因素以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系以多種因素進(jìn)行組合鐵路隧道公路隧道隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)隧道圍巖分分級(jí)概述1.概念圍巖分級(jí)：：根據(jù)巖體的的若干指標(biāo)標(biāo)（一個(gè)或或幾個(gè)），，按照穩(wěn)定定性將圍巖巖（無(wú)限巖巖體）分成成不同的級(jí)級(jí)別（有限限），將穩(wěn)定性相似似的圍巖劃分為一級(jí)級(jí)。2.工程目的：：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)依據(jù)（2）施工方法法依據(jù)（3）工程造價(jià)價(jià)依據(jù)3.發(fā)展過(guò)程：：綜合物性分類法土石分類法單一因素分類法組合多因素分類法與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類法早期～僅巖巖石強(qiáng)度；；現(xiàn)在～綜合合多種因素素，如巖體體構(gòu)造、巖石強(qiáng)度、、RQD指標(biāo)等。開挖后穩(wěn)定定程度：充分穩(wěn)定基本穩(wěn)定暫時(shí)穩(wěn)定不穩(wěn)定隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)4.圍巖分級(jí)考考慮的因素素：隧道圍巖分分級(jí)方法3個(gè)基本因素素：①巖性：抗壓強(qiáng)度度、彈性模模量、彈性性波速等。。②地質(zhì)構(gòu)造：巖體完整整性或結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)。③地下水：地下水發(fā)發(fā)育時(shí)，圍圍巖級(jí)別應(yīng)應(yīng)降低。1個(gè)附加因素素：④初始地應(yīng)應(yīng)力：適當(dāng)當(dāng)考慮。隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)（一）以巖巖石強(qiáng)度或或巖石的物物性指標(biāo)為為代表的分分級(jí)方法隧道圍巖分分級(jí)方法1.以巖石強(qiáng)度度為基礎(chǔ)的分分級(jí)法代表：土石石分類法～～堅(jiān)石、次次堅(jiān)石、松松石、土2.以巖石物性性指標(biāo)為基基礎(chǔ)的分級(jí)法代表：巖石石堅(jiān)固性系系數(shù)(f值)分級(jí)法～普氏法f值：一個(gè)綜綜合的物性性指標(biāo)值，，如巖石的的抗鉆性、、抗爆性、、強(qiáng)度等但但核心心還是巖石石強(qiáng)度。代表●泰沙基法～考慮圍巖巖的完整狀狀態(tài)和巖性性，共9級(jí)?！裎覈?guó)交通隧道圍圍巖分級(jí)法～借鑒泰泰沙基法，，考慮巖體體綜合物性性，共6級(jí)。（二）以巖巖體構(gòu)造、、巖性特征征為代表的的分級(jí)方法法隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)●彈性波速分分級(jí)法～波速是反反映巖性與與巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)的一項(xiàng)綜綜合指標(biāo)，，波速越高高，圍巖越越好。波速Kv>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（三）與地地質(zhì)勘探手手段相聯(lián)系系的分級(jí)方方法隧道圍巖分分級(jí)方法●巖石質(zhì)量指指標(biāo)～RQD指標(biāo)也是反反映巖性與與巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)的一項(xiàng)綜綜合指標(biāo)。。RQD指標(biāo)的具體體含義為巖巖芯復(fù)原率率:代表R>0.90.75<R<0.90.5<R<0.750.25<R<0.5R<0.25優(yōu)良好差很差隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)隧道圍巖分分級(jí)方法巖芯隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)組合了6個(gè)參數(shù)：巖石質(zhì)量指指標(biāo)RQD節(jié)理組數(shù)目目Jh節(jié)理粗糙度度Jr（四）組合合多種因素素的分級(jí)方方法隧道圍巖分分級(jí)方法●巖體質(zhì)量分分級(jí)法～巴頓等人人提出的““巖體質(zhì)量量—Q”分級(jí)法。表表達(dá)如下：：代表節(jié)理蝕變值值Ja節(jié)理含水折折減系數(shù)Jw應(yīng)力折減系系數(shù)SRF。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隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)（一）鐵路路隧道圍巖巖分級(jí)（1）歷史沿革革●巖體綜合分分類～60年代，成昆昆線，五類類●隧道圍巖巖分類～～74年版，首首部鐵路路隧道規(guī)規(guī)范，六六類。●隧道圍巖巖分類～～86年版，加加入圍巖巖彈性波波速指標(biāo)標(biāo)?！袼淼绹鷰r巖分級(jí)～～99年版，采采用國(guó)標(biāo)標(biāo)分級(jí)排排序，改改稱“圍圍巖分級(jí)級(jí)”，六六級(jí)。●隧道圍巖巖分級(jí)～2001年版，不不變?！袼淼绹鷰r巖分級(jí)～2005年版，不不變。隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖巖分級(jí)①巖石堅(jiān)堅(jiān)硬程度度②圍巖完完整狀態(tài)態(tài)基本分級(jí)修正基本分級(jí)基本分級(jí)修正基本分級(jí)最終分級(jí)（2）分級(jí)的的理論基基礎(chǔ)我國(guó)現(xiàn)行行的隧道道圍巖分分級(jí)（一）鐵鐵路隧道道圍巖分分級(jí)●以圍巖的的穩(wěn)定性性判斷為為基礎(chǔ)。屬于“以以巖體構(gòu)構(gòu)造和巖巖性特征征為代表表”的分分級(jí)方法法?！裰饕紤]慮4種因素：：③地下水水④圍巖初初始地應(yīng)應(yīng)力隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖巖分級(jí)（3）基本分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)依據(jù)：圍巖主主要工程地質(zhì)條件件，由兩條組成成：①巖石堅(jiān)硬程程度軟硬巖分界指指標(biāo)（抗壓強(qiáng)強(qiáng)度）：30MPaRb>30硬巖5<Rb≤≤30軟巖Rb<5極軟巖②圍巖完整程程度指標(biāo)1：結(jié)構(gòu)面發(fā)育育程度指標(biāo)2：地質(zhì)構(gòu)造影影響程度由此兩指標(biāo)，，將巖體完整整程度分為5個(gè)級(jí)別見下表：隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)完整程度(Ⅰ)結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度(Ⅱ)地質(zhì)構(gòu)造影響程度完整不發(fā)育輕微較完整較發(fā)育、不發(fā)育較重、輕微較破碎發(fā)育、較發(fā)育嚴(yán)重破碎極發(fā)育、發(fā)育極嚴(yán)重、嚴(yán)重極破碎極發(fā)育極嚴(yán)重巖體完整程度度的劃分隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理（裂隙）1-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理（裂隙）2-3組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，不規(guī)則，呈x型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分微張開，部分張開，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀(Ⅰ)圍巖結(jié)構(gòu)面發(fā)發(fā)育程度劃分分隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無(wú)斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育較重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可有小斷層，節(jié)理較發(fā)育嚴(yán)重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(yán)重位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有的呈粉末泥土狀(Ⅱ)圍巖受地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造影響程度度等級(jí)劃分隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（6）修正分級(jí)級(jí)地下水修正下水的3種處處理方法：①分級(jí)時(shí)按無(wú)無(wú)水考慮，而而是根據(jù)地下下水的狀態(tài)，，適當(dāng)降低圍圍巖等級(jí)(1～2級(jí))；；②分級(jí)時(shí)按有有水考慮，當(dāng)當(dāng)確認(rèn)圍巖無(wú)無(wú)水則提高圍圍巖等級(jí)；③直接將地下下水狀況(水水質(zhì)、水量、、流通條件、、靜水壓力等等)作為一個(gè)個(gè)分級(jí)指標(biāo)。。（4）鐵路隧道圍巖巖分級(jí)表基本分級(jí)+圍巖彈性縱波波速=鐵路隧道圍巖巖分級(jí)表◆給出了單線線隧道圍巖開開挖后的穩(wěn)定定狀態(tài)?！羯形纯紤]地地下水和地應(yīng)應(yīng)力。（5）特點(diǎn)地下水修正地應(yīng)力修正隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)地下水狀態(tài)的的分級(jí)表級(jí)別狀態(tài)滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或濕潤(rùn)<10Ⅱ偶有滲水10~25Ⅲ經(jīng)常滲水25~125

圍巖基本分級(jí)地下水狀態(tài)分級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ—ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ—ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ—鐵路隧道分級(jí)級(jí)按第1種方法處理：：地下水影響的的修正我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評(píng)估基準(zhǔn)（Rc/σmax）極高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開挖過(guò)程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差<42.軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開挖過(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)，不易成洞高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖:開挖過(guò)程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂紋較多，成洞性較差4-72.軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過(guò)程中洞壁巖體位移極顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成洞性差初始地應(yīng)力（6）修正分級(jí)級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)ⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅢⅢ或ⅣⅢⅣ或ⅤⅤⅣⅥⅥⅤ高應(yīng)力極高應(yīng)力圍巖基本分級(jí)修正級(jí)別初始地應(yīng)力狀態(tài)初始地應(yīng)力影影響的修正（6）修正分級(jí)級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（一）鐵路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（6）修正分級(jí)級(jí)兩點(diǎn)說(shuō)明：設(shè)計(jì)階段：采用修正后后的圍巖分級(jí)級(jí)。施工階段：根據(jù)實(shí)際情情況，進(jìn)一步步判定圍巖分分級(jí)，依據(jù)仍仍然是：巖石堅(jiān)硬程度度圍巖完整狀態(tài)態(tài)地下水初始地應(yīng)力隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)圍巖級(jí)別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整-＞4.5Ⅱ極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整-3.5～4.5Ⅲ極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整較軟巖，巖體完整-2.5～4.0Ⅳ極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎(卵)石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)1.5～3.0Ⅴ軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶)一般第四系堅(jiān)硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎(卵)石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)1.0～2.0Ⅵ受構(gòu)造影響很嚴(yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等＜1.0(飽和狀態(tài)的土＜1.5)鐵路隧道圍巖巖基本分級(jí)隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---4隧道圍巖分級(jí)級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)（二）公路隧隧道圍巖分級(jí)級(jí)⑴初步分級(jí)～～相當(dāng)于鐵路路的基本分級(jí)級(jí)推出圍巖基本質(zhì)量量指標(biāo)BQ=90+3Rc+250Kv依據(jù)：圍巖主要定定性特征該特征由兩個(gè)個(gè)基本因素組組成：●巖石堅(jiān)硬程度度Rc(即強(qiáng)度)●巖體完整性Kv(即彈性波速)⑵詳細(xì)分級(jí)～～相當(dāng)于鐵路路的修正分級(jí)級(jí)修正BQ值：當(dāng)有以下3方面影響時(shí)，，應(yīng)予修正：：①地下水K1②軟弱結(jié)構(gòu)面(比鐵路多此條條)K2③高初始地應(yīng)力力K3[BQ]=修正BQ值=BQ-100(K1+K2+K3)K1～K3各值可查公路隧道規(guī)規(guī)范附錄A.0.2-1～A.0.2-3公路圍巖分分級(jí)表：指指標(biāo)：①圍巖主要要定性特征征②BQ值，，或[BQ]值(當(dāng)當(dāng)需要修正正時(shí))隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)（二）公路路隧道圍巖巖分級(jí)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)公路隧道圍圍巖分類級(jí)別圍巖主要工程地質(zhì)條件圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)主要工程地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)特征和完整狀態(tài)V1硬質(zhì)巖石(飽和抗壓極限強(qiáng)度Rb＞60MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育，無(wú)軟弱面(或夾層)；層狀巖層為厚層，層間結(jié)合良好呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定、無(wú)坍塌，可能產(chǎn)少巖爆V硬質(zhì)巖石(Rb＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，有少量軟弱面(或夾層)和貫通微張節(jié)理，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系不致產(chǎn)生滑動(dòng)，層狀巖層為中層或厚層，層間結(jié)合一般，很少有分離現(xiàn)象，或?yàn)橛操|(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)暴露時(shí)間長(zhǎng)，可能出現(xiàn)局部小坍塌；側(cè)壁穩(wěn)定；層間結(jié)合差的平緩巖層，頂板易塌落軟質(zhì)巖石(Rb≈30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育；層狀巖層為厚層，層間結(jié)合良好呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)IV硬質(zhì)巖石(Rb＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育，有層伏軟弱面(或夾層)，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系尚不致產(chǎn)生滑動(dòng)；層狀巖層為薄層或中層，層間結(jié)合差，多有分離現(xiàn)象；或?yàn)橛?、軟質(zhì)巖石互層呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)拱部無(wú)支護(hù)時(shí)可產(chǎn)中小坍塌，則壁基本穩(wěn)定，爆破振動(dòng)過(guò)大易塌軟質(zhì)巖石(Rb＝5以上~30MPu)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理較發(fā)育；層狀巖層為薄層、中層或厚層，層間結(jié)合一般呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)III硬質(zhì)巖石(Rb(＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響很嚴(yán)重，節(jié)理很發(fā)育，層狀軟弱面(或夾層)巳基本被破壞呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)拱部無(wú)支護(hù)時(shí)，可產(chǎn)生較大的坍塌；側(cè)壁有時(shí)失去穩(wěn)定軟質(zhì)巖石((Rb＝5以上～3．0助Pa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)1．略具壓密或成巖作用的粘性土及砂性土2．一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎、卵石土、大塊石土3．黃土(Q1，Q2)1．呈大塊狀壓密結(jié)構(gòu)2．呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)3．呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)II石質(zhì)圖巖位于擠壓強(qiáng)烈的斷裂帶內(nèi)，裂隙雜亂，呈石夾土或土夾石狀呈角(礫)碎(石)狀松散結(jié)構(gòu)圍巖易坍塌，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌；淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉(陷)或坍至地表一般第四系的半干硬～硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的一般碎、卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4)非鉆性土呈松散結(jié)構(gòu)，粘性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)I石質(zhì)圍巖位于擠壓極強(qiáng)烈的斷裂帶內(nèi)，呈角礫、砂、泥松軟體呈松軟結(jié)構(gòu)圍巖極易坍塌變形，有水時(shí)土砂常與水一齊涌出；淺埋時(shí)易坍至地表軟塑狀粘性土及潮濕的粉細(xì)砂等粘性土呈易蠕動(dòng)的松軟結(jié)構(gòu)砂性土呈潮濕松散結(jié)構(gòu)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)（二）公路路隧道圍巖巖分級(jí)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)（二）公路路隧道圍巖巖分級(jí)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)我國(guó)現(xiàn)行的的隧道圍巖巖分級(jí)（二）公路路隧道圍巖巖分級(jí)隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍巖分分級(jí)1.問(wèn)題指標(biāo)定性的的多、定量量的少。如如何做到準(zhǔn)準(zhǔn)確、方便便、好用？？2.研究⑴發(fā)展物探探手段，增增加定量指指標(biāo)。⑵發(fā)展分析析理論模糊數(shù)學(xué)～～圍巖分級(jí)級(jí)；隧道位移～～圍巖分級(jí)級(jí)；人工工智智能能專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)～～圍圍巖巖分分級(jí)級(jí)等等。。問(wèn)題題及及研研究究方方向向圍巖巖分分級(jí)級(jí)實(shí)實(shí)例例－－煙煙臺(tái)臺(tái)西西山山隧隧道道5圍巖巖的的初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)及及圍圍巖巖壓壓力力圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)圍巖巖壓壓力力組成自重應(yīng)力場(chǎng)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響因素隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---5初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)與與圍圍巖巖壓壓力力圍巖壓力圍巖壓力分類圍巖壓力影響因素圍巖松動(dòng)壓力明洞壓力圍巖壓力量測(cè)公路隧道圍巖壓力圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)1.圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)隧道道開開挖挖前前未未擾擾動(dòng)動(dòng)的的圍圍巖巖應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)2.分類類：：自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)和和構(gòu)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)埋深深較較淺淺的的隧隧道道以以自自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)為為主主（（埋埋深深在在500m以內(nèi)內(nèi)））自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力地下水壓力溫度應(yīng)力擴(kuò)展隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---5初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)與與圍圍巖巖壓壓力力(1)自重重應(yīng)應(yīng)力力：：巖層層自自重重引引起起的的應(yīng)應(yīng)力力(2)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力：：構(gòu)造造殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力－－過(guò)過(guò)去去地地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)形形成成的的地地應(yīng)應(yīng)力力；；新構(gòu)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力－－現(xiàn)現(xiàn)在在地地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)形形成成的的地地應(yīng)應(yīng)力力。。初始始地地應(yīng)應(yīng)力力=自重重應(yīng)應(yīng)力力+構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)3.自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)假定定：：巖巖體體是是均均質(zhì)質(zhì)連連續(xù)續(xù)體體又稱稱：：原原巖巖應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)或或一一次次應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)研究究：地地表表以以下下任任一一深深度度h處單單元元體體的的應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)地表表以以下下任任一一深深度度h處單單元元體體的的垂垂直直應(yīng)應(yīng)力力等等與與其其上上覆覆巖巖體體的的重重量量hσ1σ3σ2z垂直直應(yīng)應(yīng)力力水平平應(yīng)應(yīng)力力隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---5初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)與與圍圍巖巖壓壓力力上覆覆巖巖體體為為多多層層時(shí)時(shí)圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)3.自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)應(yīng)力力是是隨隨深深度度成成線線性性增增加加**圍圍巖巖自自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)的的變變化化規(guī)規(guī)律律水平平應(yīng)應(yīng)力力總總是是小小于于垂垂直直應(yīng)應(yīng)力力，，最最多多也也只只能能與與其其相相等等隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---5初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)與與圍圍巖巖壓壓力力γ1、h1σ1σ3σ2zγ2、h2γ3、h3γ4、h4圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)自重重應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)計(jì)計(jì)算算示示例例隧道道工工程程的的地地質(zhì)質(zhì)環(huán)環(huán)境境---5初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)與與圍圍巖巖壓壓力力計(jì)算算某某地地層層深深度度為為35m處的的自自重重應(yīng)應(yīng)力力。。其其上上至至地地表表地地層層共共三三層層：：γ1=18.0kN/m3γ2=18.5kN/m3γ3=19.2kN/m33051020圍巖巖初初始始應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)4.圍巖巖構(gòu)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)：：構(gòu)造造體體系系和和構(gòu)構(gòu)造造形形式式在在形形成成過(guò)過(guò)程程中中的的應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)特點(diǎn)：：①地地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造形形態(tài)不不僅改改變了了重力力應(yīng)力力場(chǎng)，，除以以各種種構(gòu)造造形態(tài)態(tài)獲得得釋放放外，，還以以各種種形式式積蓄蓄在巖巖體內(nèi)內(nèi)，這這種殘余構(gòu)構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力將將對(duì)地地下工工程產(chǎn)產(chǎn)生重重大影影響。②垂垂直應(yīng)應(yīng)力隨隨深度度增加加而增增大，，而且且水平應(yīng)應(yīng)力普普遍大大于垂垂直應(yīng)應(yīng)力。③水水平主主應(yīng)力力具有有明顯顯的各向異異性。隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力5.圍巖應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)影響響因素素地形和和地貌貌。巖體的的力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)。地溫。。人類活活動(dòng)。。第一類類：重力、、溫度度、巖巖體的的物理理力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)及構(gòu)構(gòu)造、、地形形等經(jīng)經(jīng)常性性的第二類類：地殼運(yùn)運(yùn)動(dòng)、、地下下水活活動(dòng)、、人類類的長(zhǎng)長(zhǎng)期活活動(dòng)等等暫時(shí)時(shí)性的的或局局部性性的要特別別研究究下面面幾點(diǎn)點(diǎn)：圍巖壓壓力圍巖壓壓力是是隧道道荷載載的主主要來(lái)來(lái)源??！隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力鐵路隧隧道荷荷載分分類圍巖壓壓力1.概念洞室開挖后后，圍巖巖將形成壓壓力有支護(hù)護(hù)：將形成成對(duì)支支護(hù)的的壓力力；無(wú)支護(hù)護(hù)：壓力將將由圍圍巖本本身承承受，，體現(xiàn)現(xiàn)為圍圍巖中中的應(yīng)應(yīng)力急急劇升升高地層對(duì)洞室的作用力廣義：：包括括有、、無(wú)支支護(hù)時(shí)時(shí)的壓壓力狹義：：僅指指對(duì)支支護(hù)的的壓力力圍巖壓力圍巖初初始應(yīng)力力開挖隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力松動(dòng)壓壓力～圍巖巖變形形過(guò)大大，發(fā)發(fā)生松松動(dòng)而而形成成的壓壓力形變壓壓力～圍巖巖變形形在有有限范范圍內(nèi)內(nèi)而形形成的的壓力力膨脹壓壓力～膨脹脹性巖巖層沖擊壓壓力～明洞洞,落石；；暗洞洞,坍方,巖爆(高地應(yīng)應(yīng)力)2.圍巖壓壓力分分類最重要要的兩兩種壓壓力形形態(tài)!由于圍圍巖變變形受受到與與之密密貼的的支護(hù)護(hù)（如如錨噴噴等））抑制制，而而使圍圍巖與與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)共同同變形形的過(guò)過(guò)程中中，圍圍巖對(duì)對(duì)支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加加的接接觸壓壓力.隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力圍巖壓壓力3.影響圍圍巖壓壓力的的因素素施工方方法支護(hù)設(shè)設(shè)置時(shí)時(shí)間支護(hù)本本身剛剛度隧道斷斷面形形狀等等巖體初初始應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)巖石力力學(xué)性性質(zhì)巖體結(jié)結(jié)構(gòu)面面地下水水等地質(zhì)因因素工程因因素隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力圍巖壓壓力4.圍巖松松動(dòng)壓壓力(1)圍巖松松動(dòng)壓壓力的的形成成圍巖的的變形形不能能得到到有效效的控控制，，當(dāng)變變形超超過(guò)一一定限限度后后，圍圍巖發(fā)發(fā)生松動(dòng)、、坍落落，最終終在洞洞室上上方自然形形成拱拱形。自然拱拱的概概念：：(a)變形階階段(b)松動(dòng)階階段(c)塌落階階段(d)成拱階階段自然成成拱隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力圍巖壓壓力4.圍巖松松動(dòng)壓壓力(1)圍巖松松動(dòng)壓壓力的的形成成●隧道道埋深深影響自自然拱拱的因因素：：實(shí)踐證證明，，只有有當(dāng)隧道埋埋深超超過(guò)某某一臨臨界值值時(shí)，才才可能能形成成自然然拱。。稱這這種隧隧道為為深埋隧隧道，否則則為淺淺埋隧隧道。。由于于淺埋埋隧道道不能能形成成自然然拱，，所以以，其其圍巖巖壓力力大小小與埋埋深直直接相相關(guān)。。以形成成自然然拱為為原則則！深淺臨臨界：：塌方平平均高高度hq的(2~2.5)倍隧道埋埋深：：地面與與隧道道頂部部之間間巖層厚厚度(埋深h)hqhh>(2~2.5)hq－深埋埋h<(2~2.5)hq－淺埋埋塌落拱——成拱的的必要要條件件●施工工因素素爆破震震動(dòng)：松動(dòng)動(dòng)、引引起塌塌方，，造成成圍巖巖壓力過(guò)過(guò)大；；分部開開挖多多次擾擾動(dòng)：引起起圍巖巖失穩(wěn)穩(wěn)，加加大自然然拱范范圍。?！獙?duì)圍巖巖的擾擾動(dòng)程程度同一圍圍巖，，不同同隧道道斷面面隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力圍巖壓壓力4.圍巖松松動(dòng)壓壓力(1)圍巖松松動(dòng)壓壓力的的形成成影響自自然拱拱的因因素：：●隧道道斷面面形狀狀和大大小隧道拱拱圈越平坦坦，跨度越越大，則自然拱拱越高高，圍巖巖松散壓壓力也也越大大——拱的范范圍和和松散散壓力力●圍巖巖穩(wěn)定定性同一隧隧道斷斷面，，不同同圍巖巖——拱的范范圍和和松散散壓力力圍巖越越破碎碎，穩(wěn)穩(wěn)定性性越差差，則則自然拱拱越高高，圍巖巖松散壓壓力也也越大大好中差隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力埋深與與塌落落拱hhhqhh>(2~2.5)hq－深埋埋h<(2~2.5)hq－淺埋埋塌落拱塌落拱塌落拱隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)與圍圍巖壓壓力hq圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定方法現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)法理論估算法統(tǒng)計(jì)法(經(jīng)驗(yàn)法、構(gòu)成類比法)符合實(shí)際際，但有有局限性性只能符合合大致規(guī)規(guī)律，有有待改進(jìn)進(jìn)比較符合合實(shí)際，，但缺乏乏理論根根據(jù)統(tǒng)計(jì)法普氏理論法太沙基理論法深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力淺埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力明洞壓力力土柱法一院法公路隧道道圍巖壓壓力土力學(xué)擋擋土墻土土壓力方方法借鑒鐵路路隧道圍圍巖壓力力方法隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的現(xiàn)場(chǎng)量量測(cè)法直接量測(cè)法間接量測(cè)法●直接量測(cè)測(cè)：主要采采用壓力力盒、壓壓力傳感感器等，，壓力盒盒按工作作原理分分為機(jī)械械作用式式、電測(cè)測(cè)式和液液壓式等等，目前前使用較較多的是是鋼弦式式壓力盒盒。●間接量測(cè)測(cè)：利用量量測(cè)隧道道襯砌的的應(yīng)變、變變形來(lái)推算作作用在其其上的圍圍巖壓力力的方法法，即間間接量測(cè)測(cè)法。如如電阻應(yīng)應(yīng)變片、、鋼筋應(yīng)應(yīng)變計(jì)、、遙測(cè)應(yīng)應(yīng)變計(jì)、、混凝土土應(yīng)變磚磚等在支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)背后后埋設(shè)壓壓力盒.所測(cè)得的的圍巖壓壓力實(shí)際際上是圍圍巖與支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)之間接接觸應(yīng)力力，可能能是圍巖巖的松動(dòng)動(dòng)壓力，，也可能能既包含含松動(dòng)壓壓力又包包括因支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)變形而而引起的的圍巖抗抗力。取決于圍圍巖特性性和接觸觸條件。。隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力直接量測(cè)測(cè)法隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力間接量測(cè)測(cè)法隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(a)統(tǒng)計(jì)法—我國(guó)《鐵路隧規(guī)規(guī)》所推薦的的方法式中γ—圍巖容重重；hq—坍落拱高高度；s—圍巖級(jí)別別；w—寬度影響響系數(shù)，，由w=1+i（B-5）計(jì)算：：B—坑道寬度度當(dāng)B＜5m時(shí)，取i=0.2，當(dāng)B＞5m時(shí)，取i=0.1。垂直松動(dòng)動(dòng)壓力破損階段段法或容容許應(yīng)力力法hqh塌落拱B隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(a)統(tǒng)計(jì)法—我國(guó)《鐵路隧規(guī)規(guī)》所推薦的的方法適用條件件：H/B<1.7，H為坑道的高度深埋隧道不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖采用礦山法施工的隧道概率極限限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)法*由于施施工控制制，圍巖巖變形小小，松動(dòng)動(dòng)壓力小小！大多為形形變壓力力！水平松動(dòng)動(dòng)壓力(0.5～1.0)q(0.3～0.5)q(0.15～0.3)q<0.15q0水平勻布?jí)毫IVIVIIII、II圍巖級(jí)別隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定圍巖壓力力分布特特征(a)統(tǒng)計(jì)法—我國(guó)《鐵路隧規(guī)規(guī)》所推薦的的方法隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定(a)統(tǒng)計(jì)法—我國(guó)《鐵路隧規(guī)規(guī)》所推薦的的方法各種圍巖巖的坍塌高度度與圍巖巖分級(jí)的的關(guān)系：為設(shè)計(jì)和和施工方方便，將將復(fù)雜地地層按工工程性質(zhì)質(zhì)，分為六級(jí)級(jí)。按三車道隧道計(jì)，，各種圍圍巖的塌方高度度和單位荷載載重量為：Ⅰ級(jí)：約0.9m；約約25kNⅡ級(jí)：約1.8m；約約47kNⅢ級(jí)：約3.5m；約約88kNⅣ級(jí)：約7.2m；約約173kNⅤ級(jí)：約15.0m；約約345kNⅥ級(jí)：約31.0m；約約682kN隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(b)普氏理論論方法普氏理論論：巖體被被結(jié)構(gòu)面面切割，，視為散散體。但但結(jié)構(gòu)面面上存在在粘結(jié)力。粘結(jié)力力體現(xiàn)為為摩擦力，以似摩摩擦系數(shù)數(shù)f表示，稱稱為“堅(jiān)固性系系數(shù)”，又稱稱“普氏系數(shù)數(shù)”。堅(jiān)固性系系數(shù)：是一個(gè)個(gè)籠統(tǒng)的的指標(biāo)或或綜合的的指標(biāo)—似摩擦角角和內(nèi)摩摩擦角巖體抗剪剪強(qiáng)度隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定(b)普氏理論論方法普氏提出出自然拱拱：具有粘結(jié)結(jié)力的松松散介質(zhì)質(zhì)中開挖挖坑道，，上方會(huì)會(huì)形成拋物線形的自然然拱，自自然拱尺尺寸（高度與跨跨度）與巖體體的f值有關(guān)。。自然拱的的兩種形形態(tài)BthqBbHthqBBt堅(jiān)硬巖體松散破碎巖體Hq－自然拱拱高度Ht－隧道凈凈高度B、b－自然拱拱跨度、、半跨Bt、bt－隧道跨跨度、半半跨堅(jiān)硬松散隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(b)普氏理論論方法①堅(jiān)硬巖巖體自然拱高高度②松散破碎碎巖體一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，普氏氏理論比比較適用用于松散散、破碎碎的圍巖巖中。自然拱半半跨bHtbt隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力圍巖壓力力4.圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(b)普氏理論論方法作用于支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)上的圍圍巖壓力力自然拱內(nèi)內(nèi)松散巖巖體的重重力，垂垂直均勻勻分布圍巖水平平均勻分分布?jí)毫αΠ蠢士峡瞎剿淼拦こ坛痰牡刭|(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力力場(chǎng)與圍圍巖壓力力1)深埋隧道道圍巖松松動(dòng)壓力力的確定定方法(c)太沙基理理論方法法理論：散粒體體理論假定：破裂面面為折線線OA-AB方法：研究微微分條帶帶dh的平衡。步驟：1.ΣV=0，建立微分方方程2.邊界條件：隧道工程的地地質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場(chǎng)與與圍巖壓力1)深埋隧道圍巖巖松動(dòng)壓力的的確定