第三章围岩分类与压力.ppt

第三章围岩分级 地面结构体系一般都是由结构和地基所组成 地基在结构底部起约束作用 除了自重外 荷载都是来自外部 图3 1a 地下结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同并相互作用的结构体系 即地下结构 支护结构 周边围岩 地下结构所承受的荷载又主要来自结构体系的本身 地层 故称为地层压力或围岩压力 在地下结构体系中 地层既是承载结构的基本组成部分 又是造成荷载的主要来源 图4 1b 这种合二为一的作用机理与地面结构是完全不同的 隧道围岩分级及其应用 根据坑道开挖实践 坑道开挖后的稳定性可分为以下几类 1 充分稳定的坑道在长时间内有足够的自稳能力 无需任何人为支护而能维持稳定 无坍塌 偶尔有掉块 2 基本稳定的坑道会因爆破 岩块结合松弛等而产生局部掉块 但不会引起坑道的坍塌 坑道是稳定的 3 暂时稳定的大多数坑道是属于这个类型的 坑道开挖后呈现出不同程度的坍塌现象 坍塌后的坑道呈拱形而处于暂时稳定状态 4 不稳定的 一 以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法在这种分级方法中 具有代表性的是前苏联普落托奇雅柯诺夫 M JipoctonbnMonos 教授提出的 岩石坚固系数 分级法 或称 值分级法 或普氏分级法 这种分级方法在我国的隧道工程中得到了广泛的应用 我国工程部门在将值分级法应用到隧道工程的设计 施工时 已注意到必须考虑岩体的地质构造 风化程度 地下水状况等多种因素的影响 而将由单一岩石强度决定的值适当降低 即 式中值是由岩石强度决定的 是考虑地质条件的折减系数 一般情况下 1 0 二 以岩体构造 岩性特征为代表的分级方法60年代 我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上 提出了以岩体综合物性指标为基础的 岩体综合分级法 并于1975年经修正后被我国 铁路工程技术规范 隧道 所采用 该分级法将隧道围岩分为6级 这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征 风化状况 地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响 并建议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法 此外 这种分级法最早考虑了埋深对围岩级别的影响 其缺点是分类指标还缺乏定量描述 没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法 在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定 三 与地质勘探手段相联系的分级方法 围岩弹性波速度是判断岩性 岩体结构的综合指标 它既可以反映岩石软硬 又可以表达岩体结构的破碎程度 因此 在弹性波速度基础上 综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素 岩性 风化程度 破碎状态 含水及涌水状态等 将围岩分为7级 我国2004年施行的 公路隧道设计规范 中将弹性波 纵波 速度引入隧道围岩分级中 将围岩分为6级 表3 4 表3 4弹性波 纵波 速度分级 四 以多种因素进行组合的分级方法这种分级法认为 评价一种岩体的好坏 既要考虑地质构造 岩性 岩石强度 还要考虑施工因素 如掘进方向与岩层之间的关系 开挖断面的大小等 因此就需要建立在多种因素的分析基础之上 在这类分级法中 比较完善的是1974年挪威地质学家巴顿 N Barton 等人所提出的 岩体质量 Q 分级法 Q与六个表明岩体质量的地质参数有关 表达如下 根据不同的Q值 将岩体质量评为九等 详见表3 5 表3 5岩体质量评估 五 以工程对象为代表的分级法这类分级法如专门适用于喷锚支护的原国家建委颁布的围岩分级法 1979年 苏联在巴库修建地下铁道时所采用的围岩分级法 1966年 等 优点是目的明确 而且和支护尺寸直接挂钩 因此 使用方便 对指导施工很起作用 六 我国现行隧道围岩分级在1975年铁道部颁布了以围岩结构特征和完整状态为分类基础的新的铁路隧道围岩稳定性分级法 它总结了我国建国以来在修建铁路隧道中使用值分级法所积累的经验 并参考了国内外有关围岩分级成果 2004年公路隧道设计规范 围岩分级的基本因素及围岩基本分级1 围岩分级的基本因素围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素确定 岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分和定量指标两种方法确定 岩石坚硬程度划分为极硬岩 硬岩 较软岩 软岩和极软岩等5类 表3 6 表3 6岩石坚硬程度的划分 岩体完整程度划分为完整 较完整 较破碎 破碎和极破碎等5类 表3 7 表4 7 2 围岩基本分级 根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为6级 见下表 围岩分级的影响因素及分级的修正1 地下水在隧道围岩分级中水的影响是不容忽视的 在同级围岩中 遇水后则适当降低围岩级别 降低的幅度主要视 围岩的岩性及结构面的状态 地下水的性质 大小 流通条件及对围岩浸润状况和危害程度而定 本围岩分级中关于地下水影响的修正参照表3 9和表3 10 表3 9地下水状态的分级 表3 10地下水影响的修正 2 初始应力场围岩的初始应力状态对岩体的构造