隧道工程课件隧道围岩分级与围岩压力

第4章隧道围岩分级与围岩压力中南大学第4章隧道围岩分级与围岩压力学习本章的目的：（1）要求掌握有关隧道的勘查、设计、构造原理和有关计算方法；（2）理解隧道围岩稳定性的影响因素及其与施工方法的关系；（3）了解隧道围岩分级时考虑的因素。第4章隧道围岩分级与围岩压力4.1隧道围岩的概念与工程性质4.2围岩的稳定性4.3围岩分级4.4围岩压力的确定第4章隧道围岩分级与围岩压力4.1隧道围岩的概念与工程性质围岩的概念围岩:隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。说明：围岩既指岩体也指土体。围岩的工程性质

物理工程性质水理力学第4章隧道围岩分级与围岩压力岩石与岩体的区别：

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、代表性差问题：

1.结构计算与力学性质的关系？

2.隧道结构计算的难点？第4章隧道围岩分级与围岩压力1、岩体的变形特性

受拉、受压、剪切、流变问题：岩体能受拉吗？

1)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。第4章钻隧道惨围岩陆分级敢与围短岩压赏力第4章太隧道吃围岩帝分级营与围怠岩压凑力2)剪切滚变形(1僚)沿结何构面烧滑动(2社)岩石累的断年裂(3搁)在结岁构面蒸的影蓄响下筑沿岩巷石剪乖断第4章庙隧道英围岩展分级窝与围观岩压样力3)流变驴特性●蠕变健：指应兄力不嫩变，械而应胡变随评时间梦增长袄。●松弛：应启变不霸变，她而应兰力随歇时间茄而衰类减问题批：围拔岩流嘴变特妻性对纳隧道浑的影脖响？第4章霞隧道抢围岩朝分级组与围威岩压陶力2、岩涌体强愿度岩石误强度拒：通披过试同件获杂得。岩体略强度捧：低馋于岩系石强卖度，兆约为搭岩石际强度指的70～80％。第4章鸽隧道遇围岩乡丰分级获与围趣岩压傍力4.辛2围岩归的稳傻定性4.扑2.若1研究颤围岩免稳定拥性的把意义围岩胀的稳此定性昂：隧道记开挖度后，拒在不锦支护饿条件旋下围解岩的先稳定轨性。问题望：什党么是叠隧道猫工程第的头科等大多事？研究右围岩握的稳棍定性雪，如测何促食使围圣岩稳网定。第4章暴隧道馒围岩悲分级资与围流岩压豆力围岩距级别屠的工高程作间用：①判逃断围再岩稳况定性添。②判员断施壮工难伍易程咐度，缓投资绸依据摩。③结晌构分备析计期算的辛依据第4章误隧道介围岩潜分级孕与围霜岩压境力4.幼2.翁2影响友围岩尽稳定榴性的荣因素⑴地质宜因素沙～客哀观因缠素⑵人为蜓因素房诚～主物观因鹊素、烘工程锁因素第4章沿隧道专围岩刮分级炭与围主岩压穿力1、地蹄质因泥素从5个方交面来阶分析聚：⑴俊岩体乳结构或特征⑵最结构问面性胁质和月空间欠的组漂合⑶东岩石膏的力错学性得质⑷砍地下午水的掌影响⑸变围岩信的初售始应员力状盆态第4章厘隧道氧围岩板分级荷与围肢岩压柱力⑴岩体绕结构佛特征指岩邻体的僻破碎勒程度里或完镰整状币态。●破碎盖程度右：裂隙苗率、驰裂隙诵间距掘。裂隙雅是广装义的塑：包委括层宇理、屑节理颠、断节裂及忌夹层阿等结缠构面惕。●完整当状态洞：整块瘦状、南大块咐状等叼。按这2个指既标有候下图织：第4章殖隧道茧围岩墙分级泛与围烤岩压赌力⑵结构完面性想质和初空间统组合●胆性质1)结构淹面的骄成因虑；2)结构表面的常光滑法程度坡；3)结构患面的乱物质虽组成叶；4)结构存面的傻规模听；5)结构蛙面的抛密集独度。●空倚间组妖合指结箱构面派的相趴互位怜置状云态。问题稀：软弱创结构据面有绘怎样危的害相处？什么钳是不贵利空消间组企合？第4章敌隧道顿围岩皆分级熄与围饰岩压胀力第4章述隧道折围岩桶分级雷与围异岩压页力⑶岩石况的力柿学性械质主要禾指岩菌石的选单轴青饱和河极限驱抗压末强度Rb。岩石怀强度绞越高埋，隧用道越煎稳定湖。(4骑)围岩防的初防应力堤状态●初粱始应粥力是威隧道剑围岩粗变形延、破程坏的牢根本前作用典力。●已影初步经将初泄始应架力考葛虑进颜围岩浆分级竟之中萄。在高感的初码始应虾力场卷条件隙下，郊围岩独级别起应适蜡当降宫低。第4章蒸隧道顽围岩然分级留与围户岩压授力⑸地下哗水的絮影响●着软化宋围岩教；●自减少喊层间醉摩阻氏力促裹使岩塑块滑约动；●吗具膨级胀性伟的围柱岩，冒遇水蒜后产裤生膨混胀等炭。第4章挠隧道猎围岩乘分级佳与围承岩压遥力2、人希为因偏素⑴她隧道次形状石和尺年寸⑵悦支护步结构谋类型⑶破施工险方法第4章茶隧道元围岩山分级亦与围博岩压闪力第4章缩慧隧道阴围岩愤分级晴与围别岩压絮力4.挖3围岩摧分级4.乌3.合1概孟述围岩删分级盯：根据完岩体郊的若帽干指扑标，故按照灾稳定疑性将维围岩窄分成涛不同猪的级科别。工程衡目的：（1）结馆构设晋计依框据（2）施强工方冷法依慢据（3）工鞠程造姐价依响据第4章豆隧道寄围岩珠分级造与围心岩压较力围岩酷分级感的发露展过缝程：第4章逃隧道树围岩巴分级规与围毁岩压班力其它渐分级缩慧法：总结否：早期涛～仅茎岩石捎强度科；现在科～综就合多许种因涨素，帮如岩厅体构内造、嗓岩石松强度、RQ晒D指标鸡等。第4章肺隧道仇围岩蜂分级踢与围你岩压与力围岩岂分级追方法3个基略本因痰素：①岩性抛：抗压关强度奋、弹勇性模忠量、同弹性倡波速塌等。②地质妙构造跳：岩体听完整土性或刊结构勤状态陵。③地下姥水：地下猾水发约育时图，围势岩级剩别应劣降低特。1个附往加因从素：④初始趟地应切力：适当机考虑丢。第4章警隧道吨围岩引分级锁与围载岩压娃力（一蜻）以波岩石币强度味或岩软石的置物性隆指标职为代员表的弄分级抄法1.以岩乒石强纺度为型基础住的分斤级法代表妖：土石出分类辱法～模坚石退、次言坚石她、松挎石、腿土。2.以岩夸石物蜘性指耍标为猴基础罗的分姥级法代表河：岩石闯坚固谁性系勒数(f值)分级草法～象普氏羊法f值：禁一个渐综合秩的物魄性指影标值卫，如令岩石转的抗究钻性显、抗凝爆性哄、强这度等劣。但核彩心还尊是岩涌石强洲度。第4章暑隧道冶围岩剪分级盛与围战岩压胶力(二)以岩榴体构贵造、估岩性射特征东为代谅表的痒分级端方法代表负：●泰沙液基法～考虑用围岩犹的完教整状雾态和劲岩性兼，共9级。●我国拾交通临隧道言围岩增分级旅法～借鉴霉了泰阳沙基数法，注考虑查岩体叉综合组物性遗，共6级。第4章棵隧道导围岩度分级管与围裙岩压倾力（三探）与骡地质沸勘探织手段然相联环系的迅分级抓方法代表裁：●弹性情波速芦分级偏法～波速党是反明映岩带性与租岩体驰结构糟的一振项综匀合指剪标，桃波速合越高臭，围庸岩越勉好。第4章郊隧道裳围岩泥分级绵与围罚岩压哈力●岩石割质量愁指标～RQ柄D指标单也是烘反映宵岩性催与岩姑体结滤构的哭一项宇综合姥指标培。RQ贴D指标恋的具垃体含域义为聪岩芯松复原勿率:第4章挡隧道妹围岩分分级吓与围愈岩压洪力(四)组合杨多种险因素课的分退级方牙法代表正：岩体鞠质量趋分级蜓法巴顿冷等人膜提出家的“岩体货质量—Q”分级粱法。捞表达波如下少：组合仁了6个参煎数：岩石唱质量短指标借、节陵理组丈数目创、节步理粗右糙度杂、节理狐蚀变狡值、翼节理敬含水思折减嚼系数沃、应吓力折栽减系疫数。第4章刻隧道铲围岩跪分级顾与围听岩压升力(五)我国弄铁路甲与公跑路隧猜道的殖围岩席分级堡方法1.铁路戴隧道⑴沿临革●岩体兼综合纹分类～60年代关，成蓄昆线投，五砖类。●隧道氧围岩厕分类～74年版竟，首狡部铁暖路隧榴道规商范，量六类靠。●隧道石围岩制分类～86年版垮，加格入围凑岩弹院性波覆速指套标。●隧道展围岩驾分级～99年版虫，采患用国使标分召级排霉序，两改称“围岩吹分级”，六努级。●隧道炮围岩输分级～20聪01年版张，不浅变。●隧道萝围岩集分级～20绪05年版拢，不尤变。第4章运隧道统围岩劲分级寄与围墨岩压炸力⑵分级深的理尸论基遗础●以围皮岩的费稳定渡性判橡断为浊基础。属于“以岩岂体构忧造和量岩性嘉特征只为代惭表”的分段级方筑法。●主要浸考虑4种因美素：①岩崭石坚视硬程拒度②围雪岩完弄整状犯态③地升下水④围候岩初丝式始地击应力基本舱分级爹修贩正基或本分纷级型最终艺分级基本塑分级修正边基本室分级第4章亚隧道傅围岩自分级旋与围斩岩压踩力⑶基本睁分级依据睬：围荡岩主限要工裳程地肾质条敞件，菊由两弊条组翻成：①岩乏石坚话硬程杜度软硬沫岩分役界指狐标：30负Mp抽aRb>3托0硬岩5片<Rb≤3临0软岩Rb<5极软舟岩②围贪岩完两整程题度指标1：结内构面警发育饥程度指标2：地叙质构吹造影扬响程法度由此戴两指流标，培将岩没体完丽整程跃度分德为5个级霜别，冠见下叮表：第4章躺隧道桑围岩漂分级巾与围薪岩压露力岩体奖完整愉程度叨的划伤分第4章惑隧道构围岩设分级革与围溉岩压搏力围岩抄受地险质构柴造影忧响程窗度等胞级划吵分第4章伶隧道损围岩棵分级毙与围任岩压瓣力围岩发节理捞（裂源隙）讯发育滩程度富划分第4章潜隧道嘉围岩港分级吃与围口岩压矮力(4身)铁路扶隧道始围岩胶分级徒表基本搜分级+围岩窗弹性幼纵波悲速度=铁路布隧道谈围岩效分级央表见教坡材P8南2-湾83。⑸裹特点◆给屋出了桨单线复隧道在围岩妖开挖胸后的民稳定范状态茅。◆尚棒未考仁虑地旬下水怠和地辅应力咳。第4章纽奉隧道贝围岩带分级其与围灾岩压华力⑹修正稀分级◆叙地下赛水地下污水的3种处验理方洪法：①分刚级时问按无不水考往虑，耽而是诱根据况地下迫水的采状态统，适秀当降挤低围垂岩等粱级(1～2级)；②分液级时缺按有洲水考啦虑，悔当确租认围饺岩无缩慧水则树提高应围岩闭等级醉；③直茶接将怀地下幼水状芽况(水质版、水尺量、半流通厨条件佛、静像水压即力等)作为桌一个铸分级孟指标胀。第4章哨隧道猪围岩动分级摘与围偶岩压搏力铁路维隧道孔分级认按第1种方章法处粪理：地下有水状倒态的饲分级规表地下哗水影峰响的址修正第4章效隧道存围岩困分级巧与围峰岩压贷力◆初始栏地应砍力第4章品隧道垫围岩乐分级肝与围构岩压非力◆初始水地应和力影级响的杂修正第4章愤隧道胞围岩屋分级青与围山岩压渣力两点月说明懂：设计仰阶段场：采用炼修正些后的挺围岩悦分级珠。施工燥阶段笑：根据染实际压情况罚，进尼一步闷判定父围岩娃分级秆，依微据仍庸然是巩：岩石宽坚硬斗程度围岩澡完整冲状态地下榴水初始蛾地应察力第4章闲隧道府围岩吐分级势与围叔岩压释力2.公路泽隧道⑴初洲步分乡丰级～群相当仍于铁浴路的颗基本揭分级依据苗：围钥岩主奸要定辣性特而征该特疗征由炉两个乡丰基本膏因素庙组成氧：●岩鞭石坚恶硬程题度Rc(即强悔度)●岩体图完整坐性Kv(即弹供性波鞭速)推出围岩乏基本朱质量纹指标BQ徒=9址0+款3Rc+2表50脂Kv第4章稳隧道执围岩雀分级办与围悔岩压澡力⑵详细锹分级姑～相阔当于龟铁路俘的修充正分然级修正BQ值：菌当有心以下3方面唇影响极时，念应予劫修正烧：①地糟下水K1②软弱旗结构择面(比铁还路多握此条)K2③高初润始地辅应力K3[B愧Q]洞=修正BQ值=B彼Q-祖10每0(饰K1+K2+K3)K1～K3各值栗可查阵公路蛮隧道昼规范粉附录施～第4章甩隧道丧围岩伶分级盛与围腔岩压答力公路疲围岩柴分级删表：参数珠：①围丑岩主证要定赴性特已征②BQ值，卵或[B俩Q]值(当需勇要修踢正时)第4章驰隧道咬围岩帆分级倡与围分岩压欺力(六)问题版及研句究方挠向1.问题指标乌定性册的多搭、定爸量的趟少。表如何矮做到困准确折、方宅便、跪好用企？2.研究⑴发逢展物钻探手奔段，甩增加销定量淡指标繁。⑵发脂展分陆析理贱论模糊筐数学号～围逮岩分自级；隧道梢位移税～围甜岩分辈级；人工源智能核专家观系统紫～围绳岩分化级等疼。第4章布隧道锣围岩吧分级波与围阴岩压裹力4.亏4围岩锣压力4.桨4.俩1岩体轰初始兵应力跨状态自重向应力构造肿应力地下胀水压怎力温度作应力第4章稠隧道驻围岩押分级感与围槐岩压疯力一、怠围岩姿压力头及其如分类(一)围岩关压力第4章单隧道抓围岩债分级叮与围北岩压垫力（二混）围眨岩压辫力分拥类1．松狂动压碧力～围岩渠变形爱过大隆，发纤生松截动而岭形成纽奉的压秋力。2．形察变压叼力～围岩锣变形蜓在有翁限范立围内奖而形槐成的怎压力助。这是荣最重别要的凯两种霸压力嚷形态兄。问题泉：1.这两油种压预力性勒质上唱有何慨不同香？2.压力享的性偿质与布围岩尸稳定杆性有禽何关预系？第4章锡隧道得围岩周分级堆与围女岩压齐力3．膨布胀压耳力～膨胀趟性岩川层。4．冲魔击压猎力～明洞桶，落针石；暗洞铸，坍运方、尊岩爆是。第4章婶隧道牙围岩酸分级很与围绍岩压撤力4.悲4.贡2影响夏围岩羡压力笋的因纵素㈠地阳质因付素1.岩体烫初始腿应力堪状态2.岩石场力学喊性质3.岩体戴结构游面4.地下纺水等㈡工政程因筑素1.施工边方法2.支护适设置虫时间3.支护拥本身与刚度4.隧道趁断面纹形状讽等第4章馆隧道把围岩酸分级证与围环岩压嫁力4.吊4.桃3围岩晒松动赔压力斑的形戏成和镰确定焰方法1.围岩凭松动疗压力顿的形鸣成自然耐拱的剪概念柳：围岩沾的变胃形不胳能得使到有元效的泪控制用，当佳变形曾超过孩一定娱限度杯后，范围岩恒发生跑松动催、坍涨落，押最终麦在洞棕室上哀方形税成拱轻形。(a流)变形区阶段激；(b踢)松动猴阶段汇；(c嫂)塌落宵阶段祸；(d济)成拱典阶段屿。第4章枝隧道绵围岩远分级哑与围螺岩压旧力第4章僻隧道欺围岩触分级饱与围深岩压谋力影响预自然塔拱的撕因素唉：●隧道枝埋深搁～成拱勺的必趟要条厨件●隧道翁断面偿形状捕和大锣小～拱的背范围●施工览因素疮～对围役岩的锣扰动场程度2、围雄岩压撒力的躬确定充方法直接砌量测硬法理论锤估算翼法统计幅法（寸经验浆法、窄工程朋类比产法）第4章怨隧道杠围岩东分级雾与围眠岩压尖力1)深埋已隧道计围岩稻松动河压力败的确岂定方针法(1浆)统计亚法—我国《隧规》所推完荐的袋方法式中γ—围岩度容重欢；hq—坍落辫拱高凑度；s—围岩唱级别进；w—宽度猫影响柴系数固，由w=净1+沉i（B-给5）计松算：B—坑道愧宽度雀，当B＜5m时，五取i次=0灶.2，当B＞5m时，屈取i掌=0泊.1。第4章衡隧道掀围岩黄分级逐与围暖岩压产力水平标压力折见表4-促7：表4-巷7围岩荐水平缎均布屋压力第4章渴隧道黄围岩欠分级找与围岭岩压砍力统计绣法公盐式的蝴适用曲条件傲：H/奋B＜1.扣7，H为坑羞道的副高度拌；深埋谨隧道骑；不产承生显哑著偏许压力傅及膨花胀力学的一笼般围棍岩；采用玻矿山春法施菌工。第4章青隧道免围岩池分级纷与围灭岩压浪力据统起计，动围岩古垂直僻松动盈压力徐的分捧布可损概括煮为4种，六如图4-先7。统计拢法公躲式仅两针对武图中弯第一悲种情纯况。第4章公隧道克围岩呢分级智与围钟岩压层力(2桃)普氏窗理论散粒环体理介论：偏岩体吊被节糕理、歪裂隙势所切歼割，耻视为释散粒权体。普氏害系数f(岩体门坚固犁性系残数):第4章份隧道辈围岩掠分级排与围笨岩压泼力岩体社坚固黄性系轰数f的概参念：f—是一闪个以京岩体婶强度范为主笑的指堡标，伶兼顾械抗钻声性、魂抗爆势性、斤地下烫水等跳性质染。前述锻自然痛拱概蒙念最早鸦由普验氏提厕出：第4章侮隧道海围岩此分级裳与围词岩压战力①坚硬宵岩体:②松散卵破碎舞岩体颂：式中bt为隧墓道净裳跨度马的一翻半；Ht为隧膜道净舞高度抚。一般依来说印，普扇氏理顽论比呜较适礼用于拣松散怜、破尊碎的桶围岩裂中。第4章国隧道升围岩贸分级略与围芳岩压损力(3童)泰沙匹基理腊论理论恐：散敲粒体缘瑞理论银。◆假定馋：破裂秀面为敢折线—OA遵B◆方法军：研究呜微分症条带dh的平碰衡。◆步骤筛：1.崭ΣV锅=0，建愧立微拌分方闹程2.边界庄条件构：第4章夏隧道山围岩握分级覆与围俩岩压钓力3.解微舒分方寸程，得概：4.讨论廉：⑴猛当埋暂深h达到经一定朱程度装时，συ为恒布值：⑵折取侧用压力蓬系数k=亮1，则芳有：⑶与杜普氏苗法对仪照，雁能发比现什牵么？第4章档隧道眉围岩脚分级梳与围砌岩压催力2)浅埋薄隧道锄围岩赢松动界压力骡的确效定方驴法⑴择深、万浅埋曾隧道粉的判附定原皆则Hp＝（2～2.慈5）hqH≥挑Hp时为什深埋H＜Hp时为危浅埋H为覆朴盖层铜厚度I一II日I级围饭岩取:Hp＝2hqIV～VI级围责岩取:Hp＝2.仆5hq第4章茄隧道朋围岩负分级概与围轿岩压玩力(2口)浅埋拨隧道脉围岩最松动寺压力调的确屈定方置法①轧土柱猜法要点惯：忽顾略滑膨动面剩上的望阻力堆。适于姨：埋精深H售≤h鼓q垂直株压力臭：q=烫γH水平熔压力朋按朗奔金公肯式：e吃=γ(H滥+留1抛/2登H爷t)勇tg2(4纤50–Φ/2足)Ht为隧弄道净毅高。第4章劝隧道点围岩坚分级侮与围绑岩压窝力②一院艰法重点餐：当H＞hq时，旦应该滤