隧道围岩级别划分与判定

隧道围岩级别划分与判定隧道围岩级别划分与判定 隧道围岩分级就是评定围岩性质 判断隧道围岩稳定性 作为选择隧道位置 支护类 型的依据和指导安全施工 1 国标国标 锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范 围岩分级围岩分级 1 11 1围岩分级围岩分级 围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素 综合确定并应符合表1 1规定 表 1 1 围岩分级 主要工程地质特征 岩石强度指标岩体声波指标 围 岩 级 别 岩体 结构 构造影响程度 结构面 发育情况和组合状态单轴饱 和抗压 强度 MPa 点荷载强 度 MPa 岩体纵 波速度 km s 岩体完整 性指标 岩 体 强 度 应 力 比 毛洞稳 定情况 I 整体 状及 层间 结合 良好 的厚 层状 结构 构造影响轻微 偶有小 断层结构面不发育 仅 有2 3 组 平均间距大 于0 8m 以原生和构 造节理为主 多数闭合 无泥质充填 不贯通 层间结合良好 一般不 出现不稳定块体 60 2 5 5 0 75 毛洞跨 度5 10m 时长期 稳定 无碎块 掉落 同I级 围岩 结构 同 I 级围岩特征30 601 25 2 5 3 7 5 2 0 75 块状 结构 和层 间结 合较 好的 中厚 层或 厚层 状结 构 构造影响较重 有少量 断层 结构面发育 一 般 为3 组 平均间距0 4 0 8m 以原生和构 造节理为主 多数闭合 偶有泥质充填 贯通性 较差 有少量软弱结构 面 层间结合较好 偶 有层间错动和层面张开 现象 60 2 53 7 5 2 0 5 毛洞跨 度5 10m 时 围 岩能较 长时间 数月至 数年 维 持稳定 仅出现 局部小 块掉落 同I级 围岩 结构 同 I 级围岩特征 20 300 85 1 253 0 4 5 0 75 2毛洞跨 度5 10m 时围岩 能维持 同 级围 岩块 状结 构和 层间 结合 较好 的中 厚层 或厚 层状 结构 同 级围岩块状结构和 层间结合较好的中厚层 或厚层状结构特征 30 601 25 2 503 0 4 50 5 0 75 2 层间 结合 良好 的薄 层和 软硬 岩互 层结 构 构造影响较重结构面发 育一般为3组平均间距0 2 0 4m 以构造节理为 主节理面多数闭合少有 泥质充填岩层为薄层或 以硬岩为主的软硬岩互 层层间结合良好少见软 弱夹层层间错动和层面 张开现象 60 软 岩 20 2 503 0 4 50 30 0 50 2 碎裂碎裂 镶嵌镶嵌 结构结构 构造影响较重结构面发 育一般为3 组以上平均 间距0 2 0 4m 以构 造节理为主节理面多数 闭合少数有泥质充填块 体间牢固咬合 60 2 503 0 4 50 30 0 50 2 一个月 以上的 稳定主 要出现 局部掉 块塌落 同 级围 岩块 状结 构和 层间 结合 较好 的中 厚层 或厚 层状 结构 同 级围岩块状结构和 层间结合较好的中厚层 或厚层状结构特征 10 300 42 1 252 0 3 50 50 0 75 1 毛洞跨 度5m 时 围岩能 维持数 日到一 个月的 稳定主 要失稳 形式为 冒落或 片帮 散块 状结 构 构造影响严重一般为风 化卸荷带结构面发育一 般为3 组平均间距0 4 0 8m 以构造节理卸 荷风化裂隙为主贯通性 好多数张开夹泥夹泥厚 度一般大于结构面的起 伏高度咬合力弱构成较 多的不稳定块体 30 1 25 2 0 0 15 1 层间 结合 不良 的薄 层中 厚层 和软 硬岩 互层 结构 构造影响严重结构面发 育一般为3 组以上平均 间距0 2 0 4m 以构造 风化节理为主大部分微 张 0 5 1 0mm 部分张 开 1 0mm 有泥质充填 层间结合不良多数夹泥 层间错动明显 30 软 岩 10 1 252 0 3 50 20 0 40 1 碎裂 状结 构 构造影响严重多数为断 层影响带或强风化带结 构面发育一般为3 组以 上平均间距0 2 0 4m 大部分微张 0 5 1 0mm 部分张开 1 0mm 有泥质充填形成 许多碎块体 30 1 252 0 3 50 20 0 40 1 散体 状结 构 构造影响很严重多数为 破碎带全强风化带破碎 带交汇部位构造及风化 节理密集节理面及其组 合杂乱形成大量碎块体 块体间多数为泥质充填 甚至呈石夹土状或土夹 石状 550 坚硬岩 岩体较完整 块状或厚层状结构 较坚硬岩 岩体完整 块状整体结构 550 451 坚硬岩 岩体较破碎 巨块 石 碎 石 状镶嵌结构 较坚硬岩或较软硬岩层 岩体较完整 块状体或中厚层结构 450 351 坚硬岩 岩体破碎 碎裂结构 较坚硬岩 岩体较破碎 破碎 镶嵌碎裂结构 较软岩或软硬岩互层 且以软岩为主 岩体较完整 较破碎 中薄层状结构 土体 1 压密或成岩作用的粘性土及砂性土 2 黄土 Q1 Q2 3 一般钙质 铁质胶结的碎石土 卵石土 大块石土 350 251 较软岩 岩体破碎 软岩 岩体较破碎 破碎 极破碎各类岩体 碎 裂状 松散结构 一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土 卵石土 圆砾 角砾土及黄土 Q3 Q4 非粘性土呈松散结构 黏性土及黄土呈松软结构 250 软塑状粘性土及潮湿 饱和粉细砂层 软土等 注 本表不适用于特殊条件的围岩分级 如膨胀性围岩 多年冻土等 3 23 2 围岩分级的主要因素围岩分级的主要因素 公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级 并按以下顺序进行 1 根据岩石的 坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标 BQ 综 合进行初步分级 2 对围岩进行详细定级时 应在岩体基本质量分级基础上 考虑修正因 素的影响修正岩体基本质量指标值 3 按修正后的岩体基本质量指标 BQ 结合岩体的定 性特征综合评判 确定围岩的详细分级 3 2 13 2 1 岩石坚硬程度岩石坚硬程度 1 1 岩石坚硬程度可按表 3 2 1 1 定性划分 表表 3 2 1 13 2 1 1 岩石坚硬程度的定性划分岩石坚硬程度的定性划分 名称定性鉴定代表性岩石 坚硬 岩 锤击声清脆 有回弹 震手 难击碎 浸水后 大多无吸水 反应 未风化 微风化的花岗岩 正长岩 闪长岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩 片麻岩 石英片岩 硅质板岩 石 英岩 硅质胶结的砾岩 石英砂岩 硅质石灰岩等 硬质 岩 较坚 硬岩 锤击声较清脆 有轻微回弹 稍震手 较难击碎 浸水后 有轻微吸水反应 1 弱风化的坚硬岩 2 未风化 微风化的熔结凝灰岩 大理岩 板岩 白云岩 石灰岩 钙质胶结的砂页岩等 较软 岩 锤击声不清脆 无回弹 较易 击碎 浸水后 指甲可刻出印 痕 1 强风化的坚硬岩 2 弱风化的较坚硬岩 3 未风化 微风化的凝灰岩 千枚 岩 砂质泥岩 泥灰岩 泥质砂岩 粉砂岩 页岩等 软岩锤击声哑 无回弹 有凹痕 易击碎 浸水后 手可掰开 1 强风化的坚硬岩 2 弱风化 强风化的较坚硬岩 3 弱风化的较软岩 4 未风化的泥岩等 软质 岩 极软 岩 锤击声哑 无回弹 有较深凹 痕 手可捏碎 浸水后 可捏 成团 1 全风化的各种岩石 2 各种半成岩 2 2 岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度 Rc 表达 Rc 一般采用实测值 若无实测值时 可采用实测的岩石点荷载强度指数 Is 50 的换算值 即按式 3 2 1 计 算 Rc Is 50 0 75 3 2 1 3 3 Rc 与岩石坚硬程度定性划分的关系 可按表 3 2 1 2 确定 表表 3 2 1 23 2 1 2 RcRc 与岩石坚硬程度定性划分的关系与岩石坚硬程度定性划分的关系 Rc MPa 60 60 3030 1515 5 1 0 好或一般节理 裂隙 层 面 整体状或巨厚层结 构 1 2 1 0 差块状或厚层状结构较完整 2 31 0 0 4好或一般 节理 裂隙 层 面块状结构 2 31 0 0 4差裂隙块状或中厚层 结构 好镶嵌碎裂结构 较破碎 3 0 4 0 2 一般 节理 裂隙 层 面 小断层 中 薄层状结构 0 4 0 2差裂隙块状结构破碎 3 0 2 一般或差 各种类型结构面 碎裂状结构 极破碎无序很差散体状结构 注 平均间距指主要结构面 1 2 组 间距的平均值 2 2 岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数 Kv 表达 Kv 一般用弹性波探测值 若 无探测值时 可用岩体体积节理数 Jv 按表 3 2 2 2 确定对应的 Kv 值 表表 3 2 2 23 2 2 2 JvJv 与与 KvKv 对照表对照表 Jv 条 m3 0 75 0 75 0 550 55 0 350 35 0 15 90Kv 30 时 应以 Rc 90Kv 30 和 Kv 代入计算 BQ 值 2 当 Kv 0 04Rc 0 4 时 应以 Kv 0 04Rc 0 4 和 Rc 代入计算 BQ 值 围岩详细定级时 如遇下列情况之一 应对岩体基本质量指标 BQ 进行修正 修正 1 有地下水 2 围岩稳定性受软弱结构面影响 且由一组起控制作用 3 存在高初始应力 围岩基本质量指标修正值 BQ 可按式 3 2 4 计算 BQ BQ 100 K1 K2 K3 3 2 4 式中 BQ 围岩基本质量指标修正值 BQ 围岩基本质量指标 K1 地下水影响修正系数 K2 主要软弱结构面产状影响修正系数 K3 初始应力状态影响修正系数 K1 K2 K3 值 可分别按表 3 2 3 1 表 3 2 3 2 表 3 2 3 3 确定 无表中所示情 况时 修正系数取零 表表 3 2 3 13 2 3 1 地下水影响修正系数地下水影响修正系数 K1K1 BQ 地下水出水状态 450 450 351350 251 250 潮湿或点滴状出水 00 1 0 2 0 30 4 0 6 淋雨状或涌流状出水 水压 0 1Mpa 或单位出 水量0 1Mpa 或单位出 水量 10L min m 0 2 0 4 0 60 7 0 9 1 0 表表 3 2 3 23 2 3 2 主要软弱结构面产状影响修正系数主要软弱结构面产状影响修正系数 K2K2 结构面产状及其与洞轴线 的组合关系 结构面走向与洞轴线夹 角60 结构面倾角 75 其它组合 K2 0 4 0 60 0 20 2 0 4 表表 3 2 3 33 2 3 3 初始应力状态影响系数初始应力状态影响系数 K3K3 BQ 初始应力状态 550 550 451450 351350 251 250 极高应力区 1 01 0 1 0 1 51 0 1 5 1 0 高应力区 0 50 50 5 0 5 1 00 5 1 0 围岩极高及高初始应力状态的评估 可按表 3 2 3 4 规定进行 表表 3 2 3 43 2 3 4 高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象 应力情况主要现象Rc max 极高应力 1 硬质岩 开挖过程中时有岩爆发生 有岩块弹出 洞壁岩体发生剥离 新生裂缝多 成洞性差 2 软质岩 岩芯常有饼化现象 开挖过程中洞壁岩 体有剥离 位移极为显著 甚至发生大位移 持续 时间长 不易成洞 37 0 22 2 坚硬 较坚硬岩 结核一般 较软岩 结合好 37 290 22 0 12 3 坚硬 较坚硬岩 结核差 较软岩 软岩 结合一般 29 190 12 0 08 4 较坚硬 较软岩 结核差 结合很差 软岩 结合差 软质岩的泥化面 19 130 08 0 05 5 较坚硬岩及全部软质岩 结合很差 软质岩泥化层本身 13 0 05 3 2 53 2 5 各级围岩的自稳能力各级围岩的自稳能力 宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定 也可按表 3 2 5 作出大致的评判 表 3 2 5 隧道各级围岩自稳能力判断 围岩级 别 自稳能力 跨度 20m 可长期稳定 偶有掉块 无塌方 跨度 10m 20m 可基本稳定 局部可发生掉块或小塌方 跨度 10m 可长期稳定 偶有掉块 跨度 10m 20m 可稳定数日 1 个月 可发生小 中塌方 跨度 5m 20m 可稳定数月 可发生局部块体位移及小 中塌方 跨度 5m 可基本稳定 跨度 5m 一般无自稳能力 数日 数月内可发生松动变形位移 小塌方 进而发展为及中 大塌方 埋深小时 以拱部松动破坏为主 埋深大时 有明显塑性流动变形和 挤压破坏 跨度小于 5m 可稳定数日 1 个月 无自稳能力 跨度 5m 或更小时 可稳定数日 无自稳能力 注 小塌方 塌方高度 3m 或塌方体积6m 或塌方体积 100m3 5 2 Q 系统简要用法介绍系统简要用法介绍 Q 分类法主要考察围岩结构 完整性和应力情况及其对应的 6 个参数 通过公式 5 2 1 计算得到 Q 值 每一个 Q 值都反映所在掌子面处的围岩情况 为了更具有代表性 Q 值可以是一个范围 但 Q 分类法中参数取值也是通过给定性描述赋权值的方法进行 所以在实施中也难免 带有人为因素 同时 Q 系统建议的比较经济的隧道支护方法 由于种种原因在我国还没有 得到有效和推广应用 尽管