隧道围岩分级ppt课件

1、隧道围岩分级、岩体的基本性质、隧道工程SUIDAOGONGCHENG、隧道围岩是指在隧道周围一定范围内，影响隧道稳定性能的岩体。 说明：隧道挖掘后，影响其稳定性的岩(土)体的一部分。 围岩既指岩体也指土体。 隧道围岩分级是正确进行隧道设计计算和施工组织的基础。 围岩的工程学性质物理性质水力岩石和岩体的差异：岩石：均质、连续、各向同性岩体：非均质、不连续、各向异性、岩石和岩体有很大差异。 概括地说，天然岩体与实验室制造的岩石样品(岩石)有显着差异： (1)岩体存在于一定的地质环境中，地势、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，岩石样品只是为实验室实验而加工的岩石块，已经完全脱离了原来的地

2、质环境。 (2)岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在各种地质结构和薄弱面，如不匹配、褶皱、断层、节理、裂缝等。 (3)一定数量的岩石构成岩体，岩体没有特定的自然边界，只能根据解决问题的需要确定范围。 根据上述特征，将岩体定义为地质体的一部分，是由一定地质环境中的各种岩性和构造特征岩石组成的集合体，也可以认为由构造面包围的构造体和构造面构成。 围岩的稳定性，研究围岩稳定性的意义：隧道开挖后，在不保护的条件下围岩的稳定性。 问题：隧道工程的最优先事项是什么？研究围岩的稳定性，如何促进围岩的稳定？围岩水平的工程作用：判断围岩的稳定性。 判断施工难易度，判断投资的根据。 结构分析计算的依

3、据是：地质要素客观因素是影响因素主观因素、工程因素、围岩稳定性的因素，1、地质因素从5个方面分析：岩体结构特征结构面的性质和空间组合岩石的力学性质、地下水的影响、岩体结构特征是指岩体的破碎程度和完整状态。 破碎程度：裂纹率、裂纹间隔。 裂缝广义，包括层理、节理、断裂、三明治等结构面。 完全状态：块状、大块状等。 根据这两个指标，有以下图表。构造面的性质和空间组合的性质1 )构造面的原因2 )构造面的光滑度3 )构造面的物质组成4 )构造面的规模5 )构造面的密集度。 空间组合是指结构面的相互位置状态。 问题：弱结构方面有什么危害？ 什么是不利的空间组合？、张家界图、节理发达、岩石的力学性质主要

4、指岩石的单轴饱和极限抗压强度Rb。 岩石强度越高，隧道越稳定。 (4)围岩初应力状态的初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本力量。 在围岩分级中考虑了初始应力。 在高初始应力场条件下，围岩水平必须适当降低。地下水的影响使周围岩石软化，减少层间摩擦阻力，使岩石块折动的具有膨胀性的围岩，接触到水就会膨胀等。、2、人为隧道形状和尺寸保护结构类型的施工方法、超挖掘、0.2、组织结构全部被破坏，已经风化变成土状，铲子容易挖，钻头容易进入，有可塑性，残土、0.20.4、结构基本被破坏有残土结构强度，可以用铲子挖，干钻可以进入，全风化，0.4，0.20.4，结构大部分被破坏，矿物成分显着变化的风化裂缝发达，岩体

5、被破坏，用镐挖，干钻难以进入结构部分破坏，沿节理面有二次矿物，风化裂隙发达，岩体被切成块状，难以用镐挖掘，岩芯钻头能进入，弱风化，0.80.9，0.80.9，结构几乎没有变化，仅渲染节理面0.91.0 0.91.0，岩质新鲜，未见风化痕迹，风化系数、波速比、风化程度参数指标，野外特征，风化程度：岩石风化程度分类表，风化系数Kf为风化岩石和新鲜岩石的饱和单轴抗压强度之比。 波速比Kv是风化岩石和新鲜岩石的压缩波速度之比。 某工程岩体风化岩石饱和单轴抗压强度为4.2MPa，压缩波速度为2.1km/s，新鲜岩石饱和单轴抗压强度为10.5MPa，压缩波速度为3.4km/s，该岩石风化程度为() 岩体的

6、构造类型，岩体是指由地质历史过程中形成的岩石单元体(或岩体)和构造面网络组成，具有一定的构造，存在于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 具有一定结构是岩体的显着特征之一。 构成岩体的岩性、受到的结构变动及二次变化的不均匀性，导致了岩体结构的复杂性。 为了总结反映岩体中的构造面和构造体的成因、特征及其序列组合关系，将岩体结构分为5种。 各构造岩体的基本特征如表2所示。 表中可见，不同构造类型的岩体，岩石类型、构造体和构造面特征不同，岩体的工程地质性质和变形破坏机理也不同。 可能会导致不稳定的结构崩溃。 特别是岩层的弯曲破坏和松软岩层的塑性变形，接近均匀的各向异性体，其变形和强度特性

7、由层面和岩层的组合控制。 可看作弹塑性体，稳定性差、层理、片理、节理、经常有层间偏离的面、层状板状、多节奏的薄层和中厚层状沉积岩、副变质岩、层状结构，整体强度高、结构面相互牵制。 岩体基本稳定，接近弹性各向同性体，只有微小的贯通性好的节理型间隙，裂隙构造面间隔为0.71.5m。 一般为23组，有少量分离体、块状柱状、厚层状沉积岩、正变质岩、块状岩浆岩、块状结构、不稳定结构的局部滑坡或崩塌洞窟岩盘，整体强度高，岩体稳定，可视为均质弹性各向同性，以原始结构节理为主，多呈封闭型， 裂隙构造面间距不超过2.5m，一般不超过12组，无危险构造面落石，巨块，均质巨块岩浆岩，变质岩，巨厚层沉积岩，正变质岩，

8、整体块状构造，可能发生的岩土工程特征，构造面发育状况，主要构造体形状，岩体地质类型，岩体构造稳定性极差，岩体属性接近松散的体介质，断层破碎带交叉。 结构和风化裂隙密集，结构面和组合复杂，填充了很多粘性土，形成了大小不同的分离岩块、碎屑状颗粒状、结构剧烈的断层破裂带、强风化带、全风化带、散体状结构，容易引起规模大的岩体压曲，地下水促进岩体压曲，完整性破坏大，整体强度低稳定性差，断层、断层破碎带、片理、层理及层间构造面发达。 裂纹结构面间隔为0.250.5m。一般在三组以上，有很多分离体、破碎块状、结构严重的破碎岩层、破碎状结构、可能发生的岩土工程问题、岩土工程特征、构造面发育情况、主要构造体形状

9、、岩体地质类型、岩体结构类型、表4-2岩体结构类型分类表、岩石强度特性、岩石抵抗外力破坏的能力根据受到力的状态不同，岩石的强度也不同。 例如，单轴抗压强度、单轴拉伸强度、剪切强度等。 单轴抗压强度、单向压缩条件下岩石受到的最大压力应力，称为单轴抗压强度，简称抗压强度。 岩块的抗压强度通常使用标准的试验片，对压力机施加轴向负荷，直到试验片被破坏为止。 设试料破坏时的负荷为Pc(N )，横截面面积为A(mm2 )，岩石的单轴抗压强度Rc(MPa )，除了抗压试验外，还能间接地求出点载荷试验和不规则试料的抗压试验之间的岩石Rc。 试料被两个载荷圆锥压裂时的极限载荷(p )和两个圆锥的顶间距离(d )

10、的平方之比称为点载荷强度指数。 通常，在无条件地获得单轴饱和抗压强度时，常用点负荷强度指数换算，用以下经验公式换算： Is(50 )是直径50mm的标准试样的点负荷强度。 15-30，35-50，7-20，100-250，大理石，2-20，45-60，7-15，60-200，板岩，20-50，35-50，15-25，80-250，白云岩，3-5，30-50， 50-200，石灰岩，20-60 50-60，10-30，150-350，石英岩，8-50，35-50，2-15，10-150，砾岩，20-60，48-55，10-30，150-300，玄武岩，8 - 流纹岩，3-20，15-302-10

11、，10-100，页岩，14-50，45-60，7-25，100-250，花岗岩，岩石名，凝聚力C/MPa，摩擦角()，拉伸强度Rt/MPa，抗压强度Rc/MPa，岩石名表3中常见的岩石强度指标值、凝聚力C/MPa、摩擦角()、抗拉强度Rt/MPa、抗压强度Rc/MPa、岩石质量指标RQD指标也是反映岩性和岩体结构的综合指标之一。 RQD指标的具体含义是岩芯复原率，用百分比表示了长度在10cm以上的岩芯段的长度之和与该旋转尺的比。 表中的r是RQD指标。 在某隧道工程地质挖掘时，某次入尺为1.2m，采集的岩芯长度分别为3.2cm、1.5cm、9.8cm、16cm、30cm、6cm、27cm、11

12、cm、10cm、5.3cm。 a、好b好c坏d差，隧道围岩分级、现行道路隧道围岩分级方法、现行道路隧道设计规范(JTGD70-2004 )将隧道围岩分级的综合评价方法分为两个阶段。 首先，根据岩石硬度和岩体完整性两个基本要素的定性特征和定量岩体的基本质量指标BQ，进行初步分级。 然后，考虑修改因素的影响(如地下水、松软结构面的生产状态、初始应力状态等)，修改岩体基本质量指标值，根据修改后的岩体基本质量指标BQ，综合评价岩体的定性特征，确定围岩的详细等级(表4 )。 软塑状粘性土和湿气、饱和粉细砂层、软土等，一般是第四系的半干硬到硬的粘性土和稍湿的碎石土、玉石土、圆砾土、角砾土和黄土(Q3，Q4

13、)。非粘性土呈松散结构，粘性土和黄土呈柔软结构，250、柔软的岩石，岩体是破碎的软岩，岩体是极破碎的各种岩体，破碎、裂状、松散结构，土体： 1压实或成岩作用的粘性土和砂性土2黄土(Q1，Q2) 3一般大石土，350251，硬岩，岩体破碎，破碎结构硬岩，岩体破碎，嵌入了破碎结构的软岩和硬软岩相互层，以及以软岩为主，岩体比较完全破碎，中薄层状结构，450351，硬岩，岩体比较破碎，巨块(石) 岩体完全，块状或中厚层结构，550451，硬岩，岩体完全，块状或厚层状结构硬岩，岩体完全，块状整体结构，550，硬岩，岩体完全，整体或厚层状结构，围岩基本质量指标BQ或修改的围岩基本质量指标BQ，围岩或土体的

14、主要定性特征，围岩等级， 1、岩石硬度、岩石硬度的定量指标用岩石的单轴饱和抗压强度Rc来表示。 Rc一般采用实测值，如果没有实测值，可以用实测的岩石点负荷强度指数IS(50 )换算。 岩石硬度程度的划分如表4-8所示。 (1)弱风化的硬岩2 )未风化的微风化的熔着凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、石灰质粘着的沙砾等，锤音清晰，有轻微的反弹，手抖动，不易损坏的浸水后有轻微的吸水反应，6030，比较硬的岩石， 辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质石板岩、石英岩、硅质粘着砂石、石英砂岩、硅质石灰岩等，锤音轻快，有回弹，手不易抖动的浸水后，多没有吸水反应，60，硬岩， 表4-8岩石硬度程

15、度区分表，1 )风化的各种岩石2 )各种半成岩、锤音模糊，没有反弹，有深凹，手可以压碎，浸水后形成块，5，极软岩，1 )强风化的硬岩2 )弱风化的硬岩3 未风化的泥岩等，锤不响，没有回弹，有凹陷，易碎浸水后，能破裂，155，软岩，1 )强风化的硬岩2 )弱风化的硬岩3 )未风化的微风化的融着凝灰岩，千枚岩，砂质泥岩页岩等锤音不清楚，没有反弹，易碎浸水的指甲上刻有痕迹，3015，软岩石，软石头，代表性岩石，定性鉴定，Rc/MPa，名称：(续)注：表中岩石的风化程度区分如表4-1所示表4-8岩石硬度分类表，Kv=(vpm/vpr)2、(4-21 )，式中，vpm岩体弹性波速度(km/s) vpr岩

16、石弹性波速度(km/s )。 Kv一般用弹性波检测值，没有检测值的情况下，可以使用与岩体体积的节理数相对应的值。 岩体完整性的区分如表4-9所示。2、岩体完整度、岩体完整度的定量指标按岩体完整度系数Kv (岩体弹性纵波速度和岩体纵波速度比的平方)计为：散体状构造，非常差，无序，35，0.15，极破碎，破碎状构造，一般或差，0.2，裂隙块状构造，各种构造面，差，0.40 破碎中，薄层状结构，一般，马赛克破碎结构，好，0.40.2， 3、3、裂隙块状或中厚层构造、节理、裂隙、层面、小断层、差、1.00.4、23、1020、0.550.35、比较破碎、块状构造，或一般、1.00.4、23、块状或巨大层状构造、节理、裂隙、层面、差、1.0 裂缝、层面，或一般，1.0、12、3、0.75、完全、平均间距/m、组数、对应结构类型、主要结构面类型、主要结构面的结合度、结构面发育度、Jv/(条/m3 )、Kv、名称：、表4-9岩体完全度区分3、围岩基本质量指标、围岩基本质量指标BQ应根据等级要素的定量指标Rc值和Kv值按下式计算： BQ=90 3Rc 250Kv，(4-22)rc90K