隧道的圍巖分級及圍巖壓力(隧道工程課件)

隧道圍巖分級與圍巖壓力隧道圍巖分級及其作用圍巖壓力的確定影響圍巖穩(wěn)定性的因素5.15.25.3隧道周圍一定范圍內(nèi)，對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體；圍巖是指隧道開挖后，圍巖作用在隧道支護上的壓力，是隧道支撐或襯砌結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。其性質(zhì)、大小、方向以及發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，對正確地進行隧道設(shè)計與施工有很重要的影響。圍巖壓力隧道工程所賦存的地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)涵很廣，包括地層特征、地下水狀況、開挖隧道前就存在于地層中的原始地應(yīng)力狀態(tài)、地溫梯度等。地質(zhì)環(huán)境5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用目前，隧道圍巖分級是設(shè)計、施工的基礎(chǔ)（工程類比法就是建立在圍巖分級的基礎(chǔ)上的）。圍巖分級的目的①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟效益；③確定結(jié)構(gòu)上的荷載（松散荷載）；④給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸；⑤制定勞動定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)等等；5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用人們對圍巖的認識是不斷深入的：土石方工程分類法(開挖難易程度)巖石的堅固性來分類:如堅固性系數(shù)fRQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類來代替多年沿用的堅固性為基礎(chǔ)的分類從在國外的情況看：5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用人們對圍巖的認識是不斷深入的：大多數(shù)從定性描述經(jīng)驗判斷RQD定量描述從分級指標(biāo)方面：以隧道圍巖的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)進行分級是隧道圍巖分類的總趨勢。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用1、隧道圍巖分級的因素指標(biāo)及其選擇（1）單一的巖性指標(biāo)一般多采用巖石的單軸飽和極限抗壓強度作為基本的分級指標(biāo)，具有試驗簡單，數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點；巖石的抗壓和抗拉強度、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)。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用1、隧道圍巖分級的因素指標(biāo)及其選擇（2）單一的綜合巖性指標(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來評價：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5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）：是綜合反映巖體的強度和巖體的破碎程度的指標(biāo)。所謂巖石質(zhì)量指標(biāo)是指鉆探時巖心復(fù)原率，或稱為巖芯采取率，即：

RQD（％）＝10cm以上巖芯累計長度×100單位鉆孔長度巖石質(zhì)量指標(biāo)分級認為：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5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用圍巖的自穩(wěn)時間：隧道開挖后，圍巖通常都有一段暫時穩(wěn)定的時間，不同的地質(zhì)環(huán)境，自穩(wěn)時間是不同的，勞費(H.Lauffer)認為隧道圍巖的自穩(wěn)時間ts可用下式表示：ts=常數(shù)×L－(1＋a)式中：L－隧道未支護地段的長度；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勞費（H.Lauffer）根據(jù)圍巖的自穩(wěn)時間和未支護地段的長度，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、有很大壓力的七級5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用復(fù)合指標(biāo)是一種用兩個或兩個以上的巖性指標(biāo)或綜合巖性指標(biāo)所表示的復(fù)合性指標(biāo)。具有代表性的復(fù)合指標(biāo)分級，是巴頓N.Barton等人提出的巖體質(zhì)量－Q指標(biāo)，即：Q＝（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)RQD:巖石質(zhì)量指標(biāo);Jh:節(jié)理組數(shù)目，巖體愈破碎，Jh取值愈大;Jr:節(jié)理粗糙度，節(jié)理愈光滑，Jr取值愈小;Ja:節(jié)理蝕變值，蝕變愈嚴重，Ja取值愈大，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，SRF:應(yīng)力折減系數(shù)，圍巖初始應(yīng)力愈高，SRF取值愈大5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用（1）首先選擇對隧道圍巖穩(wěn)定性有重大影響的因素指標(biāo)；（2）選擇測試設(shè)備簡單、人為因素小、科學(xué)性強的定量指標(biāo)；（3）選擇指標(biāo)要有一定的綜合性。指標(biāo)的選擇隧道圍巖分級與圍巖壓力5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用2、隧道圍巖分級的方法現(xiàn)行的許多圍巖分類方法中，作為分類的基本要素大致有三大類：與巖性有關(guān)的要素。其分類指標(biāo)是采用巖石強度和變形性質(zhì)等：如巖石的單軸抗壓強度、變形模量或彈性波速等。第I類5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用2、隧道圍巖分級的方法現(xiàn)行的許多圍巖分類方法中，作為分類的基本要素大致有三大類：與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)的要素。其分類指標(biāo)采用諸如巖石的質(zhì)量指標(biāo)、地質(zhì)因素平分法等，這些指標(biāo)實質(zhì)上是對巖體完整性或結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評價。這類指標(biāo)在劃分圍巖的級別中一般占有重要地位；第II類5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用2、隧道圍巖分級的方法現(xiàn)行的許多圍巖分類方法中，作為分類的基本要素大致有三大類：與地下水有關(guān)的要素。第Ⅲ類5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用目前國內(nèi)外圍巖的分類方法，考慮上述三大基本要素，按其性質(zhì)主要分為如下幾種：①按巖石強度為單一巖性指標(biāo)的分級法:具有代表性是我國解放前或解放后初期的土石分類法，即把巖石分為堅石、次堅石、松石及土；②以巖石的物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級方法：具有代表意義的是我國工程界廣泛采用的巖石堅固系數(shù)值分級法；（1）以巖石強度或巖石的物理指標(biāo)為代表的分類方法：優(yōu)點：指標(biāo)單一，使用方便；缺點：不能全面反映巖體固有的性態(tài)。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用①這類分類法以泰沙基分類法為代表這類分類法是在早期提出的，限于當(dāng)時的條件，僅把不同巖性、不同構(gòu)造條件對圍巖分類，這類分類法曾長期被各國采用，至今仍有廣泛的影響。②以巖體綜合物性為指標(biāo)的分類法60年代我國提出了以巖體綜合物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的“巖體綜合分類法”。（2）以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級方法：優(yōu)點：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圍巖的影響。缺點：分級指標(biāo)缺乏定量描述。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用①按彈性波（縱波）速度的分類方法圍巖彈性波速度是判斷巖性、巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標(biāo)，它既可反映巖石軟硬，又可表達巖體結(jié)構(gòu)的破碎程度。1970年前后，日本提出按圍巖彈性波速度進行分類，我國從1986年起，也開始將圍巖彈性波（縱波）速度引入我國圍巖分類法中。②以巖石質(zhì)量為指標(biāo)的分類方法——R.Q.D.方法（3）以地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類方法：優(yōu)點：考慮了多種因素的影響，但分級指標(biāo)大體上是半定量的。缺點：分級的判斷還帶有一定的主觀性。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用比較完善的是1974年挪威地質(zhì)學(xué)家巴頓等人提出的“巖體質(zhì)量——Q”的分類方法。巖體質(zhì)量值Q實質(zhì)上是巖塊尺寸、抗剪強度和作用力復(fù)合指標(biāo)，根據(jù)不同的Q值，可將巖體進行分類。（4）組合多種因素的分類方法：5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用（5）以工程對象為代表的分類法：優(yōu)點：目的明確，使用方便，能夠指導(dǎo)施工；缺點：分級指標(biāo)以定性描述為主，人為因素較大。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用（1）分類應(yīng)主要以巖體為對象。（2）分類宜與地質(zhì)勘探手段有機的聯(lián)系起來；（3）分類要有明確的工程對象和工程目的。（4）分類宜逐漸定量化?？v上所述，圍巖的分類方法有以下幾方面的發(fā)展趨勢：5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用圍巖分級的分階段實施，是因為圍巖分級除了取決于地質(zhì)條件外，還和工程規(guī)模、形狀、施工工藝等技術(shù)條件有關(guān)。不同階段的地質(zhì)勘察、試驗研究、工作順序可用右圖所示的框圖來表示。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（1）公路隧道圍巖分級的出發(fā)點第I類強調(diào)巖體的地質(zhì)特征的完整性和穩(wěn)定性，避免單一的巖石強度指標(biāo)分級的方法；第I類分級指標(biāo)應(yīng)采用定性和定量指標(biāo)相結(jié)合的方式；第I類明確工程目的和內(nèi)容，并提出相應(yīng)的措施；5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（1）公路隧道圍巖分級的出發(fā)點第I類分級應(yīng)簡明，便于使用；第I類考慮吸收其它圍巖分級優(yōu)點，并盡量和我國其它工程分級一致。5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)是評價圍巖穩(wěn)定程度最直接、最重要的指標(biāo)巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素將巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖按巖性、物理力學(xué)參數(shù)、耐風(fēng)化能力和作為建筑材料的要求劃分為硬質(zhì)巖石及軟質(zhì)巖石二級，依飽和抗壓極限強度Rb與工程的關(guān)系分為四種，其標(biāo)準(zhǔn)及代表性巖石見表巖石強度5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時，一般的處理采用降級的方法①整體的硬質(zhì)巖石中，一般的地下水對其穩(wěn)定性影響不大，不考慮降級；地下水5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時，一般的處理采用降級的方法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，圍巖分級時一般可酌情降低1級；地下水5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時，一般的處理采用降級的方法③碎石狀松散結(jié)構(gòu)的巖體中，裂隙中有泥質(zhì)充填物，地下水對穩(wěn)定性影響很大，可根據(jù)地下水的性質(zhì)、水量、滲流條件、動水和靜水壓力等情況，判斷其對圍巖的危害程度，可降低1～2級；地下水5.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用3、我國公路隧道圍巖分級（2）考慮分級的指標(biāo)和因素在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時，一般的處理采用降級的方法④強烈的斷裂帶，或軟塑性粘土和潮濕的粉細砂，分類時已考慮了一般含水地質(zhì)情況的影響，不再降級。對于特殊含水地層如已達到飽和狀態(tài)或具有較大的承壓水時，需另作處理。地下水3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.1隧道圍巖分級的綜合評判方法宜采用兩步分級，并按以下順序進行1、根據(jù)巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），綜合進行初步分級。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.1隧道圍巖分級的綜合評判方法宜采用兩步分級，并按以下順序進行2、對圍巖進行詳細定級時，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級基礎(chǔ)上，考慮修正因素的影響修正巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.1隧道圍巖分級的綜合評判方法宜采用兩步分級，并按以下順序進行3、按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ]，結(jié)合巖體的定性特征綜合評判，確定圍巖的詳細分級。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.2圍巖分級中巖石堅硬程度、巖體完整程度兩個基本因素的定性劃分和定量指標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)符合下列規(guī)定：1、巖石堅硬程度可按表3.6.2-1定性劃分。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級表3.6.2-1巖石堅硬程度的定性劃分3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.4圍巖詳細定級時，如遇下列情況之一，應(yīng)對巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）進行修正：1、有地下水；2、圍巖穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用；3、存在高初始應(yīng)力。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.4圍巖詳細定級時，如遇下列情況之一，應(yīng)對巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）進行修正：圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]，可按式（3.6.4）計算：[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）（3.6.4）式中：[BQ]——圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值；BQ——圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)；K1——地下水影響修正系數(shù)；K2——主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3——初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)。K1、K2、K3值，可分別按附錄A中表A.0.2-1、表A.0.2-2、表A.0.2-3確定。圍巖極高及高初始應(yīng)力狀態(tài)的評估，可按附錄A中表A.0.3規(guī)定進行。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級3.6.5可根據(jù)調(diào)查、勘探、試驗等資料、巖石隧道的圍巖定性特征、圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）或修正的圍巖質(zhì)量指標(biāo)[BQ]值、土體隧道中的土體類型、密實狀態(tài)等定性特征，按表3.6.5確定圍巖級別。當(dāng)根據(jù)巖體基本質(zhì)量定性劃分與（BQ）值確定的級別不一致時，應(yīng)重新審查定性特征和定量指標(biāo)計算參數(shù)的可靠性，并對它們重新觀察、測試。在工可和初勘階段，可采用定性劃分的方法或工程類比方法進行圍巖級別劃分。3、隧道調(diào)查及圍巖分級3.6圍巖分級⑷隧道施工圍巖分級施工階段圍巖判定具有直接性、可靠性、重要性的特征。評定因素采用圍巖堅硬程度、圍巖完整性程度、和地下水狀態(tài)三項因素，細分為十三個子因素，即3－13評定：⑷隧道施工圍巖分級在三個因素中，最困難的是圍巖完整性程度的評定，研究的重點是如何根據(jù)掌子面的地質(zhì)數(shù)據(jù)評價圍巖的完整程度。根據(jù)對國內(nèi)外施工階段圍巖分級的調(diào)查，應(yīng)采用多種方法對圍巖完整程度進行分級，采用定性和定量相結(jié)合的方法，如可采用下圖的指標(biāo)：隧道圍巖分級與圍巖壓力5.2圍巖壓力的確定1、圍巖壓力的概念是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護變形或破壞的作用力。圍巖壓力5.2圍巖壓力的確定1、圍巖壓力的概念它包括由地應(yīng)力引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護結(jié)構(gòu)上的作用力。從狹義上來理解，圍巖壓力是指圍巖作用在支護結(jié)構(gòu)上的壓力。在工程中一般研究狹義的圍巖壓力。圍巖壓力5.2圍巖壓力的確定圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型：（1）松散壓力：是指由于開挖而松動或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護結(jié)構(gòu)上的壓力。常通過下列三種情況發(fā)生：第I類①在整體穩(wěn)定的巖體中，可能出現(xiàn)個別松動掉塊的巖石；第I類②在松散軟弱的巖體中，坑道頂部和兩側(cè)片幫冒落；第I類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。5.2圍巖壓力的確定圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型：（2）形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護如錨噴支護等的抑制，而使圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同變形過程中，圍巖對支護結(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，還與支護時間和支護剛度有關(guān)。5.2圍巖壓力的確定圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型：（3）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。5.2圍巖壓力的確定圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型：（4）沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。5.2圍巖壓力的確定圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型：沖擊壓力是巖體能量的積累與釋放問題，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，就會突然猛烈的大量釋放。5.2圍巖壓力的確定2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生開挖隧道所引起的圍巖松動和破壞的范圍有大有小，對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圍一定深度，作用在支護結(jié)構(gòu)上的圍巖松散壓力遠遠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”來解釋。5.2圍巖壓力的確定2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生下面以水平巖層中開挖一個矩形坑道，來說明坑道開挖后圍巖由形變到坍塌成拱的整個變形過程。5.2圍巖壓力的確定2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生隧道開挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，頂板開始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋，可視為變形階段；頂板的裂紋繼續(xù)發(fā)展并且張開，由于結(jié)構(gòu)面切割等原因，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜樱梢暈樗蓜与A段；（1）（2）5.2圍巖壓力的確定2、圍巖松散壓力的產(chǎn)生頂板巖體視其強度的不同而逐步坍塌，可視為坍塌階段；頂板塌落停止，達到新的平衡，此時其界面形成一近似的拱形，可視為成拱階段。（3）（4）5.2圍巖壓力的確定隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖的松散壓力也越大；（1）隧道的形狀和尺寸自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素：5.2圍巖壓力的確定實踐證明，只有當(dāng)隧道埋深超過某一臨界值時，才有可能形成自然拱。習(xí)慣上稱這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧道。（2）隧道的埋深自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素：5.2圍巖壓力的確定自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素：如爆破所產(chǎn)生的震動，常常是引起塌方的重要原因之一，造成圍巖壓力過大，又如分部開挖多次擾動圍巖，也會引起圍巖失穩(wěn)，加大自然拱范圍。（3）隧道的埋深5.2圍巖壓力的確定隧道開挖后的應(yīng)力場5.2圍巖壓力的確定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：直接量測法：是一種切合實際的方法，對隧道工程而言，也是研究發(fā)展的方向；但由于受量測設(shè)備和技術(shù)水平的制約，目前還不能普遍常用。5.2圍巖壓力的確定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：經(jīng)驗法或工程類比法：是根據(jù)大量以前工程的實際資料的統(tǒng)計和總結(jié)，按不同圍巖分級提出圍巖壓力的經(jīng)驗數(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。5.2圍巖壓力的確定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：理論估算法：是在實踐的基礎(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又非常多，這些因素本身及它們之間的組合也帶有一定的偶然性，企圖建立一種完善的和適合各種實際情況的通用圍巖壓力理論及計算方法是困難的。5.2圍巖壓力的確定在理論計算方法中，考慮幾個主要因素，使其結(jié)果相對地接近實際圍巖壓力的情況，是目前隧道工程設(shè)計中采用較多的方法。隧道圍巖分級與圍巖壓力5.2圍巖壓力的確定（1）深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)圍巖豎向勻布壓力q按下式計算：q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)式中：S—圍巖級別，如屬II級，則S＝2；γ—圍巖容重，(kN/m2)；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時的圍巖壓力增減率。當(dāng)B<5m，取i＝0.2；當(dāng)B>5m,取i＝0.1。5.2圍巖壓力的確定（1）深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)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。適用條件為5.2圍巖壓力的確定（1）深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)這是全國1046座鐵路隧道得出的經(jīng)驗公式，其中S—新規(guī)范圍巖的分級。鐵路新規(guī)范：q＝γh，h=0.41×1.79S5.2圍巖壓力的確定（1）深埋隧道圍巖壓力的確定(工程類比法)圍巖的水平勻布壓力e的確定，按下表中經(jīng)驗公式計算圍巖級別I、IIIIIIVVVI水平勻布壓力0<0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q5.2圍巖壓力的確定下面壓力分布圖形只概括一般情況，當(dāng)?shù)刭|(zhì)、地形或其它原因可能產(chǎn)生特殊荷載時，圍巖壓力的大小和分布應(yīng)根據(jù)實際情況分析確定。圍巖壓力分布特征5.2圍巖壓力的確定在分析支護結(jié)構(gòu)時，一般以豎向和水平的勻布荷載圖形為主，并用局部壓力、偏壓以及非勻布的荷載圖形進行校核，較好的圍巖著重于局部壓力校核。圍巖壓力分布特征5.2圍巖壓力的確定（2）淺埋隧道圍巖松散壓力的計算①深、淺埋隧道的判定原則隧道埋深不同，確定圍巖壓力的計算方法不同，一般情況下應(yīng)以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則。5.2圍巖壓力的確定（2）淺埋隧道圍巖松散壓力的計算①深、淺埋隧道的判定原則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，這個深度通常為2～2.5倍的坍方平均高度值，即：

Hp＝（2～2.5）hq5.2圍巖壓力的確定（2）淺埋隧道圍巖松散壓力的計算①深、淺埋隧道的判定原則式中：Hp－深淺埋隧道的分界深度；hq－荷載等效高度；q－深埋隧道豎向均布壓力。在礦山法施工的條件下，I一III級圍巖取Hp＝2hqIV～VI級圍巖取Hp＝2.5hq當(dāng)隧道覆蓋層厚度H≥Hp時為深埋，H＜Hp時為淺埋5.2圍巖壓力的確定（3）圍巖應(yīng)力的現(xiàn)場量測實測圍巖壓力的方法很多，可歸納為兩類：直接量測和間接量測主要采用壓力盒、壓力傳感器等，壓力盒按工作原理分為機械作用式、電測式和液壓式等，目前使用較多的是鋼弦式壓力盒。直接量測5.2圍巖壓力的確定（3）圍巖應(yīng)力的現(xiàn)場量測實測圍巖壓力的方法很多，可歸納為兩類：直接量測和間接量測利用量測隧道襯砌的應(yīng)變、變形來推算作用在其上的圍巖壓力的方法，即間接量測法。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計、遙測應(yīng)變計、混凝土應(yīng)變磚等間接量測5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素隧道圍巖分級的是對隧道開挖后，圍巖穩(wěn)定程度的分級和評價。圍巖分級的因素，也就是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素。影響坑道圍巖穩(wěn)定性的因素一般認為有兩類：一類是客觀存在的地質(zhì)因素；5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素隧道圍巖分級的是對隧道開挖后，圍巖穩(wěn)定程度的分級和評價。圍巖分級的因素，也就是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素。影響坑道圍巖穩(wěn)定性的因素一般認為有兩類：另一類是設(shè)計和施工因素，或稱為人為因素。前者是基本的，后者是通過前者而起作用的。1、地質(zhì)因素的影響巖土體結(jié)構(gòu)是長時間地質(zhì)運動的產(chǎn)物，在地質(zhì)因素的影響中起著主要作用。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（1）巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)1、地質(zhì)因素的影響圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)通常用其破碎程度或完整狀態(tài)來表示5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（1）巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)1、地質(zhì)因素的影響巖體的完整狀態(tài)或破碎程度有兩個含義，一是構(gòu)成巖體的巖塊大小，二是這些巖塊的組合形態(tài)。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（1）巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)1、地質(zhì)因素的影響巖石的工程性質(zhì)是多方面的，一般主要指巖石的強度或堅固性。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（2）巖石的工程性質(zhì)1、地質(zhì)因素的影響在巖體結(jié)構(gòu)狀態(tài)成為控制圍巖穩(wěn)定的主要因素時，強調(diào)巖石強度意義是不大的。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（2）巖石的工程性質(zhì)1、地質(zhì)因素的影響巖石強度在完整的巖體中是起主要作用的。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（2）巖石的工程性質(zhì)1、地質(zhì)因素的影響圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)對巖體的構(gòu)造一力學(xué)特征是有一定影響的。因此，在圍巖分級中，如何根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的特征引進初應(yīng)力的影響，是需要進一步研究的問題。5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（3）圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)1、地質(zhì)因素的影響在不同的圍巖中水的影響一般有下列幾種情況：5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素（4）地下水的作用和影