隧道构造和围岩分级 围岩压力（隧道工程施工）

围岩压力1.围岩压力的确定

围岩压力及成拱作用1）围岩压力的认识围岩变形、坍塌衬砌变形、开裂围岩压力原岩毛洞稳定洞室开挖支护2.隧道结构体系分析3.围岩压力的分类围岩压力的分类形变压力松动压力冲击压力膨胀压力形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护结构的抑制，而使围岩与支护结构共同变形的过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。

由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力的形式直接作用在支护结构上压力称为松动压力。当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时，由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。它与形变压力的基本区别在于它是由围岩吸水膨胀引起的。

冲击压力是在围岩中积累了大量的弹性变形能之后，由于隧道的开挖，围岩约束被解除，能量突然释放所产生的压力。根据围岩压力的变形破坏机理分类松动压力松动压力按其作用在支护结构上的位置不同，分为竖向压力、侧向压力和底压力。a.在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石；松动压力常通过下列三种情况发生：b.在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片帮冒落；c.在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。围岩松动压力的形成变形阶段

松动阶段塌落阶段成拱阶段⑴隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段围岩松动压力的形成⑵顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段⑶顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视为坍塌阶段⑷顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面形成一近似的拱形，可视为成拱阶段自然拱的概念：围岩的变形不能得到有效的控制，当变形超过一定限度后，围岩发生松动、坍落，最终在洞室上方形成拱形。影响自然拱的因素：●隧道埋深～实践证明，只有当隧道埋深超过某一临界值时，才有可能形成自然拱。习惯上称这种隧道为深埋隧道，否则为浅埋隧道。●隧道断面形状和大小～隧道拱圈越平坦，跨度越大，则自然拱越高，围岩松散压力也越大；●施工因素～如爆破所产生的震动，常常是引起塌方的重要原因之一，造成围岩压力过大，又如分部开挖多次扰动围岩，也会引起围岩失稳，加大自然拱范围。

隧道围岩分级是对隧道开挖后，围岩稳定程度的分级和评价。围岩分级的因素，也就是影响隧道围岩稳定性的因素。影响隧道围岩稳定性的因素一般认为有两类：一类是客观存在的地质因素；另一类是设计和施工因素，或称为人为因素。1）地质因素的影响

⑴岩土体结构状态

⑵岩石的工程性质

⑶地下水的作用和影响

⑷围岩的初应力状态

二、影响围岩稳定性的因素⑴岩土体结构状态●岩土体结构是长时间地质运动的产物，在地质因素的影响中起着主要作用。●围岩的结构状态通常用其破碎程度或完整状态来表示●岩体的完整状态或破碎程度有两个含义，一是构成岩体的岩块大小，二是这些岩块的组合形态。影响围岩稳定性的因素⑵岩石的工程性质●岩石的工程性质是多方面的，一般主要指岩石的强度或坚固性。●在岩体结构状态成为控制围岩稳定的主要因素时，强调岩石强度意义是不大的。●岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的。

影响围岩稳定性的因素⑶地下水的作用和影响

●使岩质软化，强度降低，对软岩尤为明显，对土体则可促使其液化或流动；●有软弱结构面的围岩，会冲走充填物或使夹层液化，减少层间摩阻力促使岩块滑动；●在某些围岩中，如石膏、岩盐和蒙脱石为主的粘土岩中，遇水后产生膨胀，在未胶结或弱胶结的砂岩中可产生流砂和潜蚀。

影响围岩稳定性的因素影响围岩稳定性的因素⑷围岩的初应力状态

围岩的初应力状态对岩体的构造和力学特征是有一定影响的。因此，在围岩分级中，如何根据地质构造的特征引进初应力的影响，是需要进一步研究的问题。2）设计和施工因素，或人为因素

人为因素也是造成隧道丧失稳定的重要条件⑴隧道的形状和尺寸，尤其是跨度影响较为显著

在同类围岩中，跨度愈大，隧道围岩的稳定性就愈差

影响围岩稳定性的因素⑵支护结构的类型及支护时间●隧道自稳时间：是指从开挖后到顶部开始发生可以察觉到的移动、松弛时为止所经历的时间。●围岩的自稳时间对隧道围岩的稳定性产生重要影响。影响围岩稳定性的因素⑶施工方法

在同类岩体中，采用普通爆破法施工和控制爆破法施工，采用矿山法施工和盾构法或掘进机施工，采用大断面开挖和小断面分部开挖，对隧道稳定性的影响都不相同且相差较大。

影响围岩稳定性的因素影响围