隧道工程第5章課件

隧道工程第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力2006年10月學(xué)習(xí)本課程的目的：（1）要求掌握有關(guān)公路隧道的勘查、設(shè)計(jì)、構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方法；（2）理解公路隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及其與施工方法的關(guān)系；（3）了解公路隧道工程施工組織管理。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

5.1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)定性的因素第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力5.1隧道圍巖分級(jí)及其應(yīng)用●目前，隧道圍巖分級(jí)是設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)（工程類(lèi)比法就是建立在圍巖分級(jí)的基礎(chǔ)上的）。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力5.1隧道圍巖分級(jí)及其應(yīng)用●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(lèi)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；●人們對(duì)圍巖的認(rèn)識(shí)是不斷深入的從在國(guó)外的情況看：土石方工程分類(lèi)法(開(kāi)挖難易程度)巖石的堅(jiān)固性來(lái)分類(lèi):如堅(jiān)固性系數(shù)fRQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類(lèi)來(lái)代替多年沿用的堅(jiān)固性為基礎(chǔ)的分類(lèi)第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

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)

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑴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)。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑵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)：

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●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)。所謂巖石質(zhì)量指標(biāo)是指鉆探時(shí)巖心復(fù)原率，或稱(chēng)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％為很差第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●圍巖的自穩(wěn)時(shí)間

：被認(rèn)為是綜合巖性指標(biāo)，隧道開(kāi)挖后，圍巖通常都有一段暫時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間，不同的地質(zhì)環(huán)境，自穩(wěn)時(shí)間是不同的，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

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力勞費(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)第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

Q＝（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)式中：RQD－巖石質(zhì)量指標(biāo)，其取值方法見(jiàn)式（5－1）；

Jh

－節(jié)理組數(shù)目，巖體愈破碎，Jh取值愈大，可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；沒(méi)有或很少節(jié)理，Jh＝0.5～1.0；兩個(gè)節(jié)理組時(shí)，Jh＝4；破碎巖體時(shí)，Jh＝20。

Jr

－節(jié)理粗糙度，節(jié)理愈光滑，Jr取值愈小，可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；不連續(xù)節(jié)理，Jr＝4；平整光滑節(jié)理，Jr＝0.5等。

Ja

－節(jié)理蝕變值，蝕變愈嚴(yán)重，Ja取值愈大，可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；節(jié)理面緊密結(jié)合，節(jié)理中填充物堅(jiān)硬不軟化，Ja＝0.75；節(jié)理中填充物是膨脹性粘土，如蒙脫土，Ja＝8～12等。

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，可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；微量滲水，水壓<0.1Mpa,Jw=1.0；滲水量大，水壓特別高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，Jw＝0.1～0.05等。

SRF－應(yīng)力折減系數(shù)，圍巖初始應(yīng)力愈高，SRF取值愈大?？蓞⒖枷铝薪?jīng)驗(yàn)數(shù)值；脆性而堅(jiān)硬、有嚴(yán)重巖爆現(xiàn)象的巖石，SRF＝10～20；堅(jiān)硬、有單一剪切帶的巖石，SRF＝2.5。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●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。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力2、隧道圍巖分級(jí)的方法

現(xiàn)行的許多圍巖分級(jí)方法中，分類(lèi)基本要素大致有三大類(lèi)：

第I類(lèi)：與巖性有關(guān)的要素。其分類(lèi)指標(biāo)是采用巖石強(qiáng)度和變形性質(zhì)等：如巖石的單軸抗壓強(qiáng)度、變形模量或彈性波速等。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力目前國(guó)內(nèi)外圍巖的分類(lèi)方法，考慮上述三大基本要素，按其性質(zhì)主要分為：⑴以巖石強(qiáng)度或物理指標(biāo)為代表的分類(lèi)方法⑵以巖體構(gòu)造特征為代表的分級(jí)方法⑶以地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類(lèi)方法⑷組合多種因素的分類(lèi)方法⑸以工程對(duì)象為代表的分類(lèi)法第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑴以巖石強(qiáng)度或物理指標(biāo)為代表的分類(lèi)方法：①按巖石強(qiáng)度為單一巖性指標(biāo)的分級(jí)法:具有代表性是我國(guó)解放前或解放后初期的土石分類(lèi)法，即把巖石分為堅(jiān)石、次堅(jiān)石、松石及土；

②

以巖石的物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級(jí)方法：具有代表意義的是我國(guó)工程界廣泛采用的巖石堅(jiān)固系數(shù)“f”值分級(jí)法；●優(yōu)點(diǎn)：指標(biāo)單一，使用方便；●缺點(diǎn)：不能全面反映巖體固有的性態(tài)。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑵以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級(jí)方法：①這類(lèi)分類(lèi)法以泰沙基分類(lèi)法為代表

這類(lèi)分類(lèi)法是在早期提出的，限于當(dāng)時(shí)的條件，僅把不同巖性、不同構(gòu)造條件的圍巖分成九類(lèi)，每類(lèi)都有一個(gè)相應(yīng)的地壓范圍值和支護(hù)措施建議。這類(lèi)分類(lèi)法曾長(zhǎng)期被各國(guó)采用，至今仍有廣泛的影響。②以巖體綜合物性為指標(biāo)的分類(lèi)法

60年代我國(guó)在積累大量鐵路隧道修建經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了以巖體綜合物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的“巖體綜合分類(lèi)法”，并于1975年經(jīng)修正后正式作為鐵路隧道圍巖分類(lèi)方法?！駜?yōu)點(diǎn)：正確的考慮了地質(zhì)構(gòu)造特征、風(fēng)化狀況、地下水情況等多因素對(duì)圍巖的影響?！袢秉c(diǎn)：分級(jí)指標(biāo)缺乏定量描述。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑷組合多種因素的分類(lèi)方法

比較完善的是1974年挪威地質(zhì)學(xué)家巴頓等人提出的“巖體質(zhì)量——Q”的分類(lèi)方法。巖體質(zhì)量值Q實(shí)質(zhì)上是巖塊尺寸、抗剪強(qiáng)度和作用力復(fù)合指標(biāo)，根據(jù)不同的Q值，可將巖體進(jìn)行分類(lèi)。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑸以工程對(duì)象為代表的分類(lèi)法：●優(yōu)點(diǎn)：目的明確，使用方便，能夠指導(dǎo)施工；●缺點(diǎn)：分級(jí)指標(biāo)以定性描述為主，人為因素較大。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力3、我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)

⑴公路隧道圍巖分級(jí)的出發(fā)點(diǎn)

●強(qiáng)調(diào)巖體的地質(zhì)特征的完整性和穩(wěn)定性；●分級(jí)指標(biāo)應(yīng)采用定性和定量指標(biāo)結(jié)合方式；●明確工程目的和內(nèi)容，并提出相應(yīng)的措施；●分級(jí)應(yīng)簡(jiǎn)明，便于使用；●考慮吸收其它圍巖分級(jí)優(yōu)點(diǎn)，并盡量和我國(guó)其它工程分級(jí)一致。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力3、我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)

⑵考慮分級(jí)的指標(biāo)和因素

●巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)●考慮巖石強(qiáng)度圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●地下水

在公路隧道圍巖的分級(jí)中，遇有地下水時(shí)，一般的處理采用降級(jí)的方法①整體的硬質(zhì)巖石中，一般的地下水對(duì)其穩(wěn)定性影響不大，不考慮降級(jí)；②塊狀硬質(zhì)巖和整體軟質(zhì)巖中，地下水將影響其穩(wěn)定性，產(chǎn)生局部坍塌，或軟化軟弱結(jié)構(gòu)面，圍巖分級(jí)時(shí)一般可酌情降低1級(jí)；第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●地下水

③碎石狀松散結(jié)構(gòu)巖體，裂隙中有泥質(zhì)充填物，地下水對(duì)穩(wěn)定性影響很大，可根據(jù)地下水的性質(zhì)、水量、滲流條件、動(dòng)水和靜水壓力等情況，可降低1～2級(jí)；④強(qiáng)烈的斷裂帶，或軟塑性粘土和潮濕的粉細(xì)砂，分類(lèi)時(shí)已考慮了一般含水地質(zhì)情況的影響，不再降級(jí)。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑶公路隧道圍巖分級(jí)

●根據(jù)以上對(duì)分級(jí)因素和指標(biāo)，公路隧道圍巖分級(jí)將圍巖分為六級(jí)；●R.Q.D、巖體彈性波（縱波）速度、巖體完整性系數(shù)的分類(lèi)法。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑶公路隧道圍巖分級(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章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑷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?！裨u(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3－13評(píng)定;第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑷隧道施工圍巖分級(jí)即3－13評(píng)定第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

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，如可采用下圖的指標(biāo)：第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力5.2圍巖壓力的確定

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力1、圍巖壓力的概念

●圍巖壓力：是指引起地下開(kāi)挖空間周?chē)鷰r體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。從狹義上來(lái)理解，圍巖壓力是指圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。在工程中一般研究狹義的圍巖壓力。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●圍巖壓力按作用力發(fā)生形態(tài)分為：⑴松散壓力：是指由于開(kāi)挖而松動(dòng)或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。

⑵形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過(guò)程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。

⑶膨脹壓力：是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。

⑷沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開(kāi)挖，圍巖的約束被解除，第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

⑴松散壓力：常通過(guò)下列三種情況發(fā)生：

①在整體穩(wěn)定的巖體中，可能出現(xiàn)個(gè)別松動(dòng)掉塊的巖石；②在松散軟弱的巖體中，坑道頂部和兩側(cè)片幫冒落；③在節(jié)理發(fā)育的裂隙巖體中，圍巖某些部位沿弱面發(fā)生剪切破壞或拉壞等局部塌落。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

⑵形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)如錨噴支護(hù)等的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過(guò)程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。形變壓力除與圍巖應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與支護(hù)時(shí)間和支護(hù)剛度有關(guān)。

⑶膨脹壓力：是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。它與形變壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹引起的。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

⑷沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開(kāi)挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。沖擊壓力是巖體能量的積累與釋放問(wèn)題，所以它與彈性模量直接相關(guān)。彈性模量較大的巖體，在高地應(yīng)力作用下，易于積累大量的彈性變形能，一旦遇到適宜條件，就會(huì)突然猛烈的大量釋放。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生

開(kāi)挖隧道所引起的圍巖松動(dòng)和破壞的范圍有大有小，對(duì)于一般裂隙巖體中的深埋隧道，其波及范圍僅局限在隧道周?chē)欢ㄉ疃?，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松散壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆巖層自重所造成的壓力，這可用圍巖的“成拱作用”來(lái)解釋。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生

⑴隧道開(kāi)挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過(guò)程中，頂板開(kāi)始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋，可視為變形階段；⑵頂板的裂紋繼續(xù)發(fā)展并且張開(kāi)，由于結(jié)構(gòu)面切割等原因，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜?dòng)，可視為松動(dòng)階段；⑶頂板巖體視其強(qiáng)度的不同而逐步坍塌，可視為坍塌階段；⑷頂板塌落停止，達(dá)到新的平衡，此時(shí)其界面形成一近似的拱形，可視為成拱階段。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)時(shí)間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素：

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

⑴隧道的形狀和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖松散壓力也越大；

⑵隧道的埋深：實(shí)踐證明，只有當(dāng)隧道埋深超過(guò)某一臨界值時(shí)，才有可能形成自然拱。習(xí)慣上稱(chēng)這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧道。由于淺埋隧道不能形成自然拱，所以，它的圍巖壓力的大小與埋置深度直接相關(guān)。

⑶施工因素：如爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)，常常是引起塌方的重要原因之一，造成圍巖壓力過(guò)大，又如分部開(kāi)挖多次擾動(dòng)圍巖，也會(huì)引起圍巖失穩(wěn)，加大自然拱范圍。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力地層負(fù)溫度3、圍巖壓力的確定方法圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法：

●直接量測(cè)法●經(jīng)驗(yàn)法或工程類(lèi)比法●理論估算法第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●直接量測(cè)法：

是一種切合實(shí)際的方法，對(duì)隧道工程而言，也是研究發(fā)展的方向；但由于受量測(cè)設(shè)備和技術(shù)水平的制約，目前還不能普遍常用。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●經(jīng)驗(yàn)法或工程類(lèi)比法：

是根據(jù)大量以前工程的實(shí)際資料的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，按不同圍巖分級(jí)提出圍巖壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，作為后建隧道工程確定圍巖壓力的依據(jù)的方法。是目前使用較多的方法。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●理論估算法：是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上從理論上研究圍巖壓力的方法。由于地質(zhì)條件的不確定性，影響圍巖壓力的因素多，企圖建立一種完善的和適合各種實(shí)際情況的通用圍巖壓力理論及計(jì)算方法是困難的。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑴深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類(lèi)比法)圍巖豎向勻布?jí)毫按下式計(jì)算：

q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)

式中：S—圍巖級(jí)別，如屬I(mǎi)I級(jí)，則S＝2；γ—圍巖容重，(kN/m3)；

ω＝1+i(B-5)—寬度影響系數(shù)；

B—隧道寬度，（m）；

i

—以B＝5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率。當(dāng)B<5m，取i＝0.2；當(dāng)B>5m,取i＝0.1。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑴深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類(lèi)比法)

q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)●適用條件①H/B<1.7，式中H為隧道高度；②深埋隧道；③不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般隧道；④采用鉆爆法施工的隧道。

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●圍巖的水平勻布?jí)毫的確定，按下表中的經(jīng)驗(yàn)公式計(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第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●鐵路新規(guī)范：

q＝γh

h=0.41×1.79S這是全國(guó)1046座鐵路隧道得出的經(jīng)驗(yàn)公式，其中S

—新規(guī)范圍巖的分級(jí)。注：鐵路隧道跨度小于公路隧道第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力圍巖壓力分布特征第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑵淺埋隧道圍巖松散壓力的計(jì)算①深、淺埋隧道的判定原則●隧道埋深不同，確定圍巖壓力的計(jì)算方法不同，應(yīng)以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●深埋隧道圍巖松散壓力值是以施工坍方平均高度(等效荷載高度值)為根據(jù)，為了形成此高度值，隧道上覆巖體就有一定的厚度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)深度通常為2～2.5倍的坍方平均高度值第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力①深、淺埋隧道的判定原則

Hp＝（2～2.5）hq

式中:Hp—深淺埋隧道分界深度;

hq—荷載等效高度，按下式計(jì)算：

hq＝q/γq—深埋隧道豎向均布?jí)毫N／m2；

γ—圍巖容重（kN／m2）。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

在礦山法施工的條件下I一III級(jí)圍巖取

Hp＝2hqIV～VI級(jí)圍巖取

Hp＝2.5hq

當(dāng)隧道覆蓋層厚度H≥Hp時(shí)為深埋，H＜Hp時(shí)為淺埋第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力②淺埋隧道圍巖壓力的確定方法●

埋深(H)小于或等于等效荷載高度hq時(shí)，荷載視為均布豎向壓力

q=γH式中:q—?jiǎng)虿疾钾Q向壓力；

γ—深度上覆圍巖容重；

H—隧道埋深，抬隧道頂至地面的距離。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力②淺埋隧道圍巖壓力的確定方法側(cè)向壓力e，按勻布考慮時(shí)，其值為：

e=γ(H+1/2Hi)tg2(450–Φ/2)式中:e—側(cè)向勻布?jí)毫?；γ—圍巖容重，以kN/m3計(jì)；

H—隧道埋深，以m計(jì)；Hi—隧道高度，以m計(jì)；

Φ一圍巖計(jì)算摩擦角，可查有關(guān)規(guī)范。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●埋深大于hq、小于等于Hp時(shí)

采用松散介質(zhì)極限平衡理論進(jìn)行分析，即：圍巖松動(dòng)壓力=滑動(dòng)巖體重量－滑面上的阻力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

q淺＝Q淺/B=γH（1－H/B·λtgθ）

e=γ(H＋h)λ/2式中λ一側(cè)壓力系數(shù)，即：λ=(tgβ-tgΦ)/｛tgβ[1+tgβ(tgΦ-tgθ)+tgΦtgθ]｝

tgβ=tgΦ+｛(tg2Φ+1)tgΦ/(tgΦ-tgθ)｝1/2

第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑶圍巖應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)

實(shí)測(cè)圍巖壓力的方法很多，可歸納為兩類(lèi)：

直接量測(cè)間接量測(cè)第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●直接量測(cè)：主要采用壓力盒、壓力傳感器等，壓力盒按工作原理分為機(jī)械作用式、電測(cè)式和液壓式等，目前使用較多的是鋼弦式壓力盒。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力●間接量測(cè)：利用量測(cè)隧道襯砌的應(yīng)變、變形來(lái)推算作用在其上的圍巖壓力的方法，即間接量測(cè)法。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測(cè)應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變磚等第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

隧道圍巖分級(jí)是對(duì)隧道開(kāi)挖后，圍巖穩(wěn)定程度的分級(jí)和評(píng)價(jià)。圍巖分級(jí)的因素，也就是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素。影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素一般認(rèn)為有兩類(lèi)：一類(lèi)是客觀(guān)存在的地質(zhì)因素；另一類(lèi)是設(shè)計(jì)和施工因素，或稱(chēng)為人為因素。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力1、地質(zhì)因素的影響⑴巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)⑵巖石的工程性質(zhì)⑶地下水的作用和影響⑷圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑴巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)●巖土體結(jié)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)。第5章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力⑵巖石的工程性質(zhì)●巖石