中南大学隧道工程课件4(隧道围岩分级与围岩压力)

1、第四章隧道围岩分类和围岩压力，中南大学，第四章隧道围岩分类和围岩压力，本章目的：(1)要求熟悉隧道勘探、设计、结构原理及相关计算方法；(2)了解影响隧道围岩稳定性的因素及其与施工方法的关系。(3)了解隧道围岩分类的考虑因素。第四章隧道围岩分类和围岩压力、4.1隧道围岩的概念和工程特性4.2围岩稳定性4.3围岩分类4.4围岩压力确定、第四章隧道围岩分类和围岩压力、4.1隧道围岩的概念和工程特性4.1.1围岩：隧道开挖后影响其稳定性的那部分岩石(土)体。说明：围岩既指岩体又指土体。4.1.2围岩工程性质的物理、工程性质的水力学；第4章隧道围岩等级和围岩压力；岩石与岩体的差异：岩石：均质性、连续性、

2、各向同性岩石：如何获得非均质性、不连续性、各向异性岩石力学特性：现场测试：实际、耗时、耗时结构计算与机械性质的关系？隧道结构计算的难点？第四章隧道围岩分类和围岩压力，1，岩石变形特性拉伸，压缩，剪切，流变问题：能拉岩体吗？(1)压缩变形岩石：线性，弹性弱结构面：非线性，塑性岩石：弹塑性体，见下图。第四章隧道围岩分类和围岩压力，第四章隧道围岩分类和围岩压力，2)剪切变形(1)沿结构面滑动(2)岩石断裂(3)沿结构面影响的岩石进行剪切，第四章隧道围岩分类和围岩压力，3)流变特性蠕变：松弛：变形不变，应力随时间衰减问题：围岩流变特性对隧道的影响？第四章隧道围岩分类及围岩压力，2，岩石强度岩石强度：通

3、过试件获得。岩石强度：低于岩石强度，岩石强度约为7080。第四章隧道围岩分类及围岩压力，4.2围岩稳定性4.2.1围岩稳定性的意义围岩稳定性研究：隧道开挖后，在无支撑条件下围岩稳定性。问题：隧道项目的首要任务是什么？研究围岩稳定性，研究促进围岩稳定性的方法。第四章隧道围岩分类及围岩压力、围岩水平的工程作用：围岩稳定性判断。工程的简便性判断，投资基础。在结构分析计算的基础上，第四章隧道围岩分类和围岩压力，第四. 2.2章影响围岩稳定性的因素地质因素客观因素，人为因素主观因素，工程因素，第四章隧道围岩分类和围岩压力，第一，地质因素从5个方面进行分析：岩石结构特征结构表面特征和空间耦合影响岩石力学性

4、质地下水的围岩初始应力状态，第四章隧道围岩分类和地质因素破碎程度：裂纹速度，裂纹间距。裂纹是广义的，包括床上用品、接头、断裂和中间层等结构面。整体状态：整块、大块等。第四章隧道围岩分类及围岩压力、结构面特性和空间组合特性1)结构面的原因如下：2)结构表面的平滑度；3)结构表面的物质组成；4)结构面的规模；5)结构面的密度。空间组合表示结构面的相互位置状态。问题：薄弱的结构面会带来什么危害？什么是不利的空间组合？第四章隧道围岩分类及围岩压力，第四章隧道围岩分类及围岩压力，岩石的力学性质主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度Rb。岩石强度越高，隧道就越稳定。(4)围岩初始应力状态初始应力是隧道围岩变形、

5、破坏的根本作用力。在围岩分类中考虑了初始应力。在高初始应力场条件下，围岩水平要相应降低。，第四章隧道围岩分类和围岩压力、地下水影响软化围岩；减少层间摩擦阻力，使岩石块滑动。具有膨胀性的围岩遇水后发生膨胀。第四章隧道围岩分类和围岩压力，第二章人因素隧道形状和尺寸支持结构类型施工方法，第四章隧道围岩分类和围岩压力，第四章隧道围岩分类和围岩压力，第四章隧道围岩分类和围岩压力，第四章围岩分类一般：根据岩体的多项指标，根据稳定性将围岩划分为不同等级。工程目的：(1)结构设计标准(2)施工方法标准(3)项目成本标准，第四章隧道围岩分类和围岩压力，围岩分类开发过程：第四章隧道围岩分类和围岩压力，其他分类方法

6、：摘要：初始岩体强度；现在综合岩石结构、岩石强度、RQD指标等多个因素。第四章隧道围岩分类和围岩压力，4.3.2围岩分类方法三个基本要素：岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。地质构造：岩体完整性或构造状态。地下水：地下水开发，围岩水平必须低。一个附加因素：初始地应力：适当考虑。第四章隧道围岩分类和围岩压力，(a)以岩石强度或岩石物理指标表示的分类方法1。基于岩石强度的分类方法：岩石分类建石、第二地石、松石、土壤。2.基于岩石物性指标的等级表示：岩石坚固系数(f值)等级pive法f值：岩石的钻孔阻力、抗爆、强度等综合物理指标值。但是核心是岩石强度。第四章隧道围岩分类及围岩压力，(2)岩石结构，

7、表示岩石特性的分类方法代表：台夏期方法考虑了围岩的完整状态和岩石学，共9级。我国交通隧道围岩分级法参考太夏基方法，考虑岩体综合物性的共6级。第四章隧道围岩分类及围岩压力，(3)地质勘探手段相关分类方法的代表：弹性波速分类方法的波速是反映岩石学及岩石结构的综合指标，波速越高，围岩越好。第四章隧道围岩分类及围岩压力、岩石质量指标RQD指标也是反映岩石及岩石结构的综合指标。RQD指标的具体含义为核心恢复率：第四章隧道围岩分类及围岩压力，(4)多种因素的分类方法表达：岩体分类方法巴顿等提出的“岩体质量q”分类方法。表达如下：岩体指数、接头群组数、接头粗糙度、接头变更值、接头水分减少系数、应力减少系数。第四章隧道围岩分类和围岩压力，(5)中国铁路和公路隧道围岩分类方法1。铁路隧道演化岩石综合分类60年代，成昆线，5类。隧道围岩分类74年版，第一条铁路隧道规格，6流。隧道围岩分类86年版，增加围岩弹性波速指数。隧道围岩分类99年版，国家标准分类，“围岩分类”，改为6级。隧道围岩分类2001年版，不变。隧道围岩分类2005年版，不变。第四章隧道围岩分类及围岩压力、分类的理论基础是围岩稳定性判断。属于“代表岩石结构和岩石特性”的分类方法