隧道工程第5章-围岩分级与围岩压力

1、隧道工程第五章围岩分级与围岩压力第5章隧道围岩分级与阖岩压力学习本章的目的:(D了解隧道围岩的概念和工程性质(2)理解隧道围岩稳定性的影响因素掌握隧道围岩分级的方法(4)掌握隧道围岩压力的计算方法第5章隧道围岩分级与阖岩压力5.2围岩的稳定性5.3围岩分级-豆CZJSB.八、5.4围岩压力计算点隹PK/占"二m_-5.1隧道围岩的概念与工程性质基本概念什么是围岩？一一隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩（土）体，叫围岩。围岩既指岩体也指土体。隧道围岩分级作用一一 判断围岩稳定性 判断施工难易程度，投资依据 结构分析计算的依据围岩的概念围岩：隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩（土

2、）体。说明：围岩既指岩体也指土体。岩包含的范?5.1隧道围岩的概念与工程性质围岩的工程性质c物理工程性质J水理力学工程性质知识点回顾岩石的物理性质1. 岩石的重度与密度的关系?指单位体积内岩石的重量，单位为kN/m?。Y=一V式中y岩石重度（kN/mE；W岩石试件的重量（kN）；V试件的体积（m3）。分干重度/dx天然重度丫和饱和重度/sat.在未指明含水状态时，一般是指岩石的天然重度.2. 岩石的空隙性岩石中的孔隙及裂隙统称为岩石的空廉；有开型空隙和闭型空隙之分。把岩石的空隙率分为总空隙率S）、开空隙率5。）及闭空隙率（罠）:总空隙率n=VvxlOO%=(17d)x100%一般岩石空隙率系指

3、总空隙率。空隙率愈大，岩石的强度愈小、塑性变形和渗透性恶化.3岩石的吸水性对比土的含水率指在一定的试验条件下岩石吸收水分的能力，常用吸水率与饱水系数指标表示。岩石的吸水率（岭）指岩石试件在一个大气压和室温条件下自由吸入水的重量（褊）与岩样王重量（地）之比的百分率，即Ww=4x100%岩石的吸水率大小主要取决于岩石中空隙和裂隙的数量、大小及其开启程度，同时还受到岩石成因、时代及岩性的影响。岩石的饱和吸水率（a）是指岩石试件在高压（一般压力15MPa）或真空条件下吸入水的重量（叱丿与岩样干重量（吧）之比的百分率，即w%=-xlOO%WS岩石的饱和吸水率是表示岩石物理性质的一个重要指标。它反映了岩石

4、总开空隙的发育程度，可间接地用它来判定岩石的抗风化能力和抗冻性。饱水系数是指岩石的吸水率与饱和吸水率的比值。4.岩石的软化性指岩石浸水饱和后强度降低的性质，用软化系数"c表示。即岩石试件的饱和抗压强度（心）与干抗压强度）的比11,即：-=:,岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性，岩石均具有不同程度的软化性。一般认为，软化系数么V0.75的岩石是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。表43常见岩石的物理性质指标表(续)常见岩石的物理性质指标表岩石类型岩石重度/(kN/m3)空隙率n(%)吸水率Wa(%)软化系数"c花岗岩23.0-28.00.4-0.50.1-0.40.72

5、-0.97闪长岩25.2-29.60.2-0.50.3-5.00.60-0.80玄武岩25.0-31.0057.20.3-2.80.3-0.95砾岩24.0-26.60.8-10.0032.40.50-0.96砂岩22.0-27.11.6-28.00.2-9.00.65-0.97页岩23.0-26.20.4-10.00.53.20.24-0.74岩石类型岩石重度/(kN/m3)空隙率n(%)吸水率Wa(%)软化系数"c石灰岩23.0-27.70.5-27.00.1-4.50.70-0.94泥灰岩21.0-27.01.0-10.0053.00.44-0.54白云岩21.0-27.00.

6、3-25.00.1-3.00.65-0.94片麻岩23.0-30.0072.20.1-0.70.75-0.97石英片岩21.0-27.00.7300.1-0.30.44-0.84泥质板岩23.0-28.00.1-0.50.1-0.30.39-0.52石英岩24.0-28.00.1-8.70.1-1.50.94-0.96知识点回顾岩石与岩体的区别：岩石：通常是由不同矿物，经由各种地质作用而构成的。岩体：是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生蜕变而形成的地质体。它由许许多多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等、形状各异的各种块体。知识点回顾岩石

7、的强度性质岩石抵抗外力破坏的能力称为岩石的强度。岩石的破坏/拉破坏/剪切破坏/流动破坏岩石的强度/单轴抗压强度/单轴抗拉强度/剪切强度/三轴压缩强度抗拉抗剪抗压岩石的几种强度与抗压强度比值岩石名称与抗压强度的比值抗拉强度（可取1/10）抗剪强度抗弯强度页岩0.06-0.3250.25-0.480.22-0.51砂质页岩0.09-0.180.33-0.5450.1-0.24砂岩0.02-0.170.06-0.440.06-0.19石灰岩0.01-0.0670.08-0.100.15大理岩0.08-0.2260.272花岗岩0.02-0.080.080.09石英岩0.06-0.110.176常见岩

8、石的强度指标值岩石名称抗压强度凡/MPa抗拉强度&/MPa摩擦角(°)内聚力C/MPa岩石名称抗压强度凡/MPa抗拉强度&/MPa摩擦角(°)内聚力C/MPa花岗岩100-2507-2545-6014-50页岩10-1002-1015-303-20流纹岩180-30015-3045-6010-50砂岩20-2004-2535-508-40玄武岩150-30010-3048-5520-60砾岩10-1502-1535-508-50石英岩150-35010-3050-6020-60石灰岩50-2005-2035-5010-50片麻岩50-2005-2030-50

9、3-5白云岩80-25015-2535-5020-50板岩60-2007-1545-602-20大理岩1002507-2035-5015-30围压不大时，强度包络线常可视为一直线，即库伦准则,可得：b%=cf3tan2(45°+0/2)+2Ctan0-5°+0/2)思考：1单轴抗压强度和三轴抗压强度，谁个强度大？(J知识点回顾岩石的变形性质弹性变形岩石变形Y塑性变形.流变变形知识点回顾岩石的变形参数：变形模量和泊松比等。变形模量是指单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向应变之比，其确定方法如图。a)b)岩石变形模量确定方法示意图当岩石应力-应变为直线关系时，岩石的变形模量F为:式

10、中©为应力应变曲线上任一点i的轴向应力色为应力-应变曲线上任一点i的轴向应变。当应力-应变为非直线关系时，岩石的变形模量为一变量即不同应力段上的变形量不同。常用的有如下几种：初始模量、割线模量、切线模量S501）初始模量（耳）指曲线原点处的切线斜率，即:62）切线模量（2）指曲线上任一点处切线的斜率，一般特指中部直线段的斜率，即3）割线模量（厶）指曲线某特定点与原点连线的斜率，通常取耳/2处的点与原点连线的斜率，即Es泊松比是指在单轴压缩条件下，横向应变与轴向应变之比，即5常见岩石的变形模量和泊松比岩石名称变形模量/104MPa泊松比岩石名称变形模i/104MPa泊松比初始弹性初始弹

11、性-+-出U-4花冈石265100.203页岩1-3.5280.20.4流纹岩285100.1-0.25砂岩0.5-81-100.20.3玄武岩6106120.1-0.35砾岩0.58280.20.3石英岩6206200.10.25石灰岩185100.20.35片麻岩181-100.22-0.35白云岩48480.20.35板岩25280.20.3大理岩19;190.20.35还有一些从不同角度反映岩石变形性质的参数。如剪切模量G、弹性抗力系数K、体积模量心、拉梅常数久等。这些参数与变形模量（E）及泊松比（“）之间有如下关系:E2(1+“)E3(12“)E/n(1+“)(12“)式中Ro为地下

12、洞室半径。5.1隧道围岩的概念与工程性质工程性质岩石与岩体的区别：岩石：均质、连续、各向同性岩体：非均质、不连续、各向异性岩体力学性质获取的方式：现场试验：真实、费时、费钱室内试验：不易取样、代表性差1.隧道结构计算的难点?1、岩体的变形特性愛按.哽电、剪切、流变受压变形岩石：线性.弹性软弱结构面：非线性、塑性岩体：弹塑性体，见下图。典型岩体全应力应变曲线剪切变形(1)沿结构面滑动(2) 岩石的断裂(3) 在结构面的影响下沿岩石剪断流变特性蠕变：指应力不变，而应变随时间增长。松弛：应变不变，而应力随时间而衰减岩体的流变问题：围岩流变特性对隧道的影响？2、岩体强度岩石强度:通过试件获得。岩体强度

13、：低于岩石强度，约为岩石强度的7080%。第5章隧道围岩分级与阖岩压力5.1隧道围岩的概念与工程性质5.2围岩的稳定性5.4围岩压力计算5.2隧道围岩稳定性影响因素5.2.1研究围岩稳定性意义围岩的稳定性：隧道开挖后，在不支护条件下围岩的稳定性。问题：什么是隧道工程的头等大事?研究围岩的稳定性，如何促使围岩稳定。5.2.2影响围岩稳定性因素地质因素客观因素r岩体结构特征岩石的力学性质结构面性质和空间的组合地下水的影响、围岩的初始应力状态人为因素主观因素、工程因素r隧道形状和尺寸支护结构类型施工方法岩体结构特征指岩体的破碎程度或完整状态。破碎程度：裂隙率、裂隙间距。裂隙是广义的：包括层理、节理、

14、断裂及夹层等结构面。完整状态：整块状、大块状等。按这2个指标有下图（适用跨度5-15m）：围岩整体块大块体d>1.0cmd=0.4-l.0cmd=0.2-0.4cmd<0.2cm岩体土体1块石状碎石块土石块松散状松软状归入土类结构面性质和空间组合性质1）结构面的成因；2）结构面的光滑程度;3）结构面的物质组成;4)结构面的规模;5）结构面的密集度。空间组合指结构面的相互位置状态。问题:软弱结构面有怎样的害处?什么是不利空间组合?5.2隧道围岩稳定性影响因素5.2隧道围岩稳定性影响因素岩石的力学性质主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度。岩石强度越高，隧道越稳定。围岩的初应力状态初始应力是

15、隧道围岩变形.破坏的根本作用力。已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。地下水的影响软化围岩；减少层间摩阻力促使岩块滑动;具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。第5章隧道围岩分级与阖岩压力5.1隧道围岩的概念与工程性质5.2围岩的稳定性|5.3围岩分级5.4围岩压力计算5.3围岩分级概述5.31概述围岩分级：根据岩体的若干指标，按照稳定性将围岩分成不同的级别。工程目的：(1) 结构设计依据(2)施工方法依据(3)工程造价依据围岩分级的发展过程:土石分类法单一因素分类法综合物性分类法其它分级法:与地质勘探手段相联系的分类法组合多因素分类法总结：早期仅岩石强度；

16、现在综合多种因素，如岩体构造、岩石强度、RQD指标等。5.3围岩分级围岩分级方法5.3.2围岩分级方法3个基本要素： 岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 地质构造：岩体完整性或结构状态。 地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。1个附加因素： 初始地应力：适当考虑。（一）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法1以岩石强度为基础的分级法代表：土石分类法坚石.次坚石.松石.土。2.以岩石物性指标为基础的分级法代表：岩石坚固性系数（f值）分级法普氏法f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性.抗爆性.强度等。但核心还是岩石强度。btan(p+cb=tan%e、（Do围岩的内摩擦角和似摩擦角（计算

17、摩擦角）；。围岩的抗剪强度和剪切破坏时的正应力；围岩的粘聚力。（二）以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法代表:泰沙基法考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。我国交通隧道围岩分级法借鉴了泰沙基法，考虑岩体综合物性，共6级。（三）与地质勘探手段相联系的分级方法代表：弹性波速分级法波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越高，围岩越好。岩石质量指标RQD指标也是反映岩性与岩体结构的一项综合指标。RQD指标的具体含义为岩芯复原率:R>0.90.75<R<0.90.5<R<0-750.25<R<0.5Rv0.25优1良i好差很差RQD=IE以十的严心豊计长度Xi

18、。吆钻孔总长度（四）组合多种因素的分级方法代表：岩体质量分级法巴顿等人提出的“岩体质量一Q”分级法。表达如下:RQDrSRF组合了6个参数:岩石质量指标.节理组数目.节理粗糙度、节理蚀变值.节理含水折减系数.应力折减系数。5.3围岩分级铁路隧道围岩分级方法5.3.3我国铁路隧道的围岩分级方法发展历程岩体综合分类60年代，成昆线，五类。隧道围岩分类74年版，首部铁路隧道规范，六类。隧道围岩分类86年版,加入围岩弹性波速指标。隧道围岩分级99年版，分级"，六级。采用国标分级排序，改称“围岩隧道围岩分级2001年版,不变。隧道围岩分级2005年版，不变。分级的理论基础以围岩的稳定性判断为基

19、础。属于“以岩体构造和岩性特征为代表”的分级方法。主要考虑4种因素： 岩石坚硬程度 围岩完整状态 地下水 围岩初始地应力基本分级=>修正基本分级=>最终分级基本分级依据：围岩主要工程地质条件，由两条组成: 岩石坚硬程度软硬岩分界指标：30MpaRb>30硬岩5<Rb<30软岩Rb<5极软岩 围岩完整程度指标1：结构面发育程度指标2：地质构造影响程度由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别，见下表:岩体完整程度的划分完整程度结构面发育程度地质构造影响程度完整不发育轻微较完整较发育、不发育较重、轻微较破碎发育、较发育严重破碎极发育、发育极严重.严重极破碎极发育极严

20、重岩节理（裂隙）发育程度划分等级地质构造作用特征节理不发育节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间距在1.Om以上，为密闭型。岩体被切割成块状节理较发育节理（裂隙）2-3组，呈x型，较规则，以构造型为主，多数的间距大于0.4m,多为密闭。部分微张开，少有填充物。岩体被切割成大块状节理发育节理（裂隙）3组以上，不规则，呈x型或米字型，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m,大部分微张开，部分张开，大部分为粘性土填充。岩体被切割成块、碎石状二节理彳艮发育节理（裂隙）3组以上，杂乱，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.2m,微张开或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状围岩受地

21、质构造影响程度等级划分等级地质构造作用特征轻微围岩地质构造变动小，无断裂（层）；层状岩体一般呈单斜构造；节理不发育较重围岩地质构造变动较大；位于断裂（层）或褶曲轴的邻近地段；可有小断层，节理较发育严重围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育很严重位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、角砾状，有的呈粉末泥土状5.3围岩分级铁路隧道围岩分级方法铁路隧道围岩分级表基本分级+围岩弹性纵波速度=铁路隧道围岩分级表。注意：尚未考虑地下水和地应力!修正分级（1）地下水地下水的3种处理方法:分级时按无水考虑，而是根据地下水的状态，适当降低围岩等级（12级）

22、;分级时按有水考虑,当确认围岩无水则提高围岩等级; 直接将地下水状况（水质.水量.流通条件.静水压力等）作为一个分级指标。铁路隧道分级按第1种方法处理:地下水状态的分级表级别状态渗水量L/(min-10m)I干燥或湿润<10n偶有渗水10"25m经常渗水25125地下水影响的修正本分类地下水状态菽inmIVVVIIinmIVVninIVVVIinninIVVVI(2) 初始地应力初始地应力状态主要现象评估基准(R(：/。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<42软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥

23、离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞高应力1硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂纹较多，成洞性较差4-72软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移极显著，持续时间长，成洞性差。max为岩体所处地应力场中与工程主轴线垂直的最大主应力初始地应力影响的修正围岩基本分级修正级别IIImIVV极高应力IIIin或IVVVI高应力IIImIV或VVI两点说明:设计阶段：釆用修正后的围岩分级。施工阶段：扌艮据实际情况，进一步判定围岩分级，依据仍然是:岩石坚硬程度围岩完整状态地下水初始地应力5.3.4公路隧道分级公路隧道设计规范(JTGD70-2004)规

24、定隧道围岩分级采用两步分级:初步分级一根据岩石的墜硬程厦和若体完整磁修正一考虑地下水、软弱结构面产状、初始应力状态.共分6级，I、II、III、IV、V、VI围岩越来越差5.3围岩分级公路隧道围岩分级方法1. 岩石的强硬程度岩石坚硬程度用岩石单轴饱和抗压强度表达。心一般采用实测值，也可采用岩石点荷载强度换算。（硬岩30MPa,软岩30MPa）2. 岩体的完整程度岩体完整程度用岩体完整性系数心（岩体弹性纵波速度与岩石纵波速度比值的平方）表达:K尸(vpm/vpr)2式中恤岩体弹性纵波速度（km/s）；vpr岩石弹性纵波速度（km/s）o3围岩基本质量指标围岩基本质量指标BQ应根据分级因素的定量指

25、标人值和值按下式计算：BQ=90+3T?c+250K”注意： 当&>90心+30时，以您二90位+30和位代入计算BQ值； 当位>004&+04时，以二0.04&+0.4和&代入计算BQ值。修正BQ值：当有以下3方面影响时，应予修正: 地下水K 软弱结构面（比铁路多此条）陶 高初始地应力BQ=<JEBQ<i=BQ-100K鸟各值可查公路隧道规范附录A.0.2-1A.0.2-35.3围岩分级公路隧道围岩分级方法公路隧道围岩分级围岩级别围岩或土体主要定性特征帀岩慕本质量指标BQ或修正的围岩基本质量指标BQI坚硬岩，岩体完整，整体状或巨厚层状结

26、构>550II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550-451III坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构；较坚硬岩或较软岩，岩体较完整，块状或中厚层结构450-351IV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350-251土体：1压密或成岩作用的粘性土及砂性土；2黄土（Q、QP；3般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土V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<250一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿

27、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，粘性土及黄土呈松软结构VI软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等两点说明:设计阶段：釆用修正后的围岩分级。施工阶段：押I据实际情况，进一步判定围岩分级，依据仍然是:岩石坚硬程度围岩完整状态地下水软弱结构面（比铁路多此项）初始地应力习题一某工程中的岩体定量指标如下：(1) 单轴饱和抗压强度Rc=62Mpa；(2) 岩石弹性纵波速度为4200m/s；(3) 岩体弹性纵波速度为2400m/s；(4) 岩体所处地应力场中与工程主轴线垂直的最大主应力omax=9.5MPa；(5) 岩体中主要结构面的倾角为20。，岩体处于潮湿

28、状态。试确定岩体的基本质量分级及工程岩体级别。岩石完整系数©=C2.4/4.2)2=0.33岩石基本质量指标BQ:90Kv+30=59.7Rc=62>59.7,因此Rc取为59.70.04Rc+0.4=0.04X59.7+0.4=2.79Kv=0.33<2.79,因此氏取为0.33则BQ=90+3Rc+250Kv=351.6初步判定岩体基本质量分级为：III级。岩体基本质量修正：(1)地下水的影响:潮湿状态，BQ=351.6,查表得：K1=0.1(2)软弱结构面的影响:软弱结构面倾角20。,查表得:K2=0.3(3) 初始应力的影响:Rc/amax=62/9.5=6.53

29、,属于高应力区。查表得:K3=0.5修正后的岩体基本质量指标BQ为：BQ=BQ-100(K1+K2+K3)=261.6根据修正后的岩石基本质量指标可以判定为IV级。习题2初勘资料如下：1、点荷载强度指标Is(5o)=2.9Mpa2、岩体体积节理数Jv=3条3、洞室埋深为80m,重度为：22kN/m3处于自重应力场中4、结构面产中影响修正系数为045、洞室处于潮湿状态。确定该岩体的基本质量分级及工程岩体的级别可分别确定为几级?提示：先根据422计算BQ确定基本质量分级;在考虑地下水、结构面、初始应力场等影响，参照附录D确定BQ修正值，并根据表41.1判断工程岩体的级别。第5章隧道围岩分级与阖岩压

30、力5.1隧道围岩的概念与工程性质5.2围岩的稳定性5.3围岩分级5.4围岩压力计算5.4围岩压力概念与分类5.4.1围岩压力及其分类5.4围岩压力概念与分类由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力。竖向压力松动压力侧向压力3d34-岩压力形变压力f由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支拭等的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。膨胀压力膨胀性岩层冲击压力明洞/落石/暗洞/坍方/岩爆5.4围岩压力5.4.2围岩压力的影响因素地质因素仁岩体初始应力状态2.岩石力学性质3. 岩体结构面4. 地下水等工程因素1. 施工方法2. 支护设置时间3. 支

31、护本身刚度4. 隧道断面形状等影响因素5.4.3围岩压力的形成隧道开挖前任一点的应力状态隧道开挖前，地层中各点的应力保持着相对的平衡,地层处于相对静止状态T称为原始应力状态。5.4围岩压力在上覆地层自重作用下,竖直压力代为：P=徂7K平压力巴、Py：1_“泊松比则压力系数5-4围岩压力岩压力的确定方法隧道开挖后，围岩原来保持的平衡状态受到破坏，出现了围岩应力的重分布和围岩向开挖空间的变形，力图达到新的平衡f二次应力状态变形的大小取决于应力变化的大小和围岩抵抗这些变形的能力。5.4.4围岩压力的确定方法围岩压力确定方法，直接测量法经验法或工程类比法理论估算法5.4.5围岩松动压力的形成1.自然拱

32、的形成隧道开挖后围岩力学形态将经历“平衡一变形、破坏、坍塌一应力重分布一一新的平衡”的过程，这种过程的最终产物就是人们所熟知的“坍落拱”或“平衡拱”。围岩的成拱作用其上方的一部分岩体承受着上覆地层的全部重力，如同一个承载环一样，并将荷载重力向侧传递下去，这就是所谓围岩的成拱作用。所谓深埋结构是指当地下结构的埋深大到一定深度，以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移的重量。由于深埋结构的特点,保障了ABCDE部分岩土体的稳定性，这部分岩土体称于两侧岩土体的作用，又称为卸荷拱。只有AED以下岩土重量对结构产生压力。为岩土拱。由于它有将压力卸X1.I1111111111B.1115.4围岩压力深埋围岩松动压力

33、计算2.形成过程(a) 变形阶段；(b) 松动阶段；(c) 塌落阶段；(d) 成拱阶段。3.影响自然拱的因素(d)隧道埋深成拱的必要条件隧道断面形状和大小拱的范围施工因素对围岩的扰动程度5.4.6深埋隧道围岩松动压力的确定V级及VI级围岩产生的围岩压力一般为松动压力，IV级围岩当岩体结构面胶结不好时，也可能产生松动压力。松动压力包括垂直压力及水平压力。5.4.6深埋隧道围岩松动压力的确定1统计法一我国隧规所推荐的方法垂直压力h=0.45x2'-1式中Y围岩容重；hq坍落拱高度；s围岩级别；W一宽度影响系数，由w=l+i(B-5)计算：B坑道宽度，当BV5m时，取i=0.2,当B>

34、5m时，取i=0.lo5.#围岩压力E9深埋围岩松动压力计算水平压力：根据围岩级别而取相应的侧压力系数。围岩水平匀布压力围岩级别I、IIIIIIVVVI水平匀布压力0v0.15q(0.150.3)q(0.30.5)q(0.51.0)q注：采用上述计算深埋隧道围岩压力时，必须同时具备以下条件，即: H/B<1.7,式中硝隧道开挖高度，8为隧道开挖宽度； 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道。 采用矿山法施工据统计，围岩垂直松动压力的分布可概括为4种，如图:统计法公式仅针对图中第一种情况。5.4围岩压力深埋围岩松动压力计算2普氏理论散粒体理论：岩体被节理、裂隙所切割，视为散粒体。C围岩的粘聚力

35、。为天然拱高度；b为天然拱半跨度。自然拱的两种形态5.4围岩压力E9深埋围岩松动压力计算2普氏理论 坚硬岩体：b=bt 松散破碎岩体：b=bt+Httan45°-渔tickZ丿式中0为隧道净跨度的一半；7为隧道净高度。垂直压力q二仏水平均布压力一般来说，普氏理论比较适用于松散.破碎的围岩中。2b3泰沙基理论理论：散粒体理论。H5b假定：破裂面为折线一OAB方法：研究微分条带dh的平衡。步骤：a.EV=O,建立微分方程b边界条件：CTvvAA45°巾o/2.k口vkvtg41o5°o/2HHdhkQkcrvtg4)oh=0.av=005.4围岩压力浅埋围岩松动压力计算c解微分方程，得