1、圍巖分級圍巖分級概述1圍巖分級及其作用2影響圍巖穩定的因素3圍巖分級1概述1.概述 1.地面結構體系和地下結構體系的區別：地面結構體系：地面結構體系一般都是由結構和地基所組成，地基在結構底部起約束作用，除了自重外，荷載都是來自外部，如人群、車載、水力、風力等等。地面結構1.概述 1.地面結構體系和地下結構體系的區別：地下結構：是由周邊圍巖和支護結構兩者組成共同并相互作用的結構體系，即地下結構支護結構周邊圍巖；其中以地層為主，各種圍巖都是具有一定程度的自支承能力的介質，即周邊圍巖在很大程度上是地下結構承載的主體，支護僅用來約束地層，不使它產生過大的變形而破壞、坍塌。地下結構所承受的荷載又主要來自

2、結構體系的本身地層，故稱為地層壓力或圍巖壓力。所以說，在地下結構體系中，地層既是承載結構的基本組成部分，又是造成荷載的主要來源。這種合二為一的作用機理與地面結構是完全不同的。1.概述 地下結構2.1概述1.圍巖 隧道圍巖是指地殼中受隧道開挖影響的那一部分巖體，或是指對隧道穩定性有影響的那一部分巖體。這部分巖體在隧道開挖和支護過程中，將產生應力重新分布，其性質也有所變化。 2.1概述2.圍巖分級的目的 作為選擇施工方法的依據； 進行科學管理及正確評價經濟效益； 確定結構上的荷載（松散荷載）； 給出襯砌結構的類型及其尺寸； 制定勞動定額、材料消耗標準基礎等。圍巖分級2圍巖分級及其作用2.1隧道圍巖

3、分級的因素指標及其選擇1.隧道圍巖分級的因素指標及其選擇 圍巖分級的指標，主要考慮影響圍巖穩定性的因素或其組合的因素。1）圍巖分級指標 （1）單一巖性指標 （2）綜合巖性指標（1）單一巖性指標巖石的單軸飽和極限抗壓強度作為基本的分級指標，具有試驗簡單，數據可靠的優點；巖石的抗壓和抗拉強度、彈性模量、泊松比等物理力學參數 ；巖石的抗鉆性、抗爆性等工程指標。 2.1隧道圍巖分級的因素指標及其選擇 綜合巖性指標 巖體的彈性波傳播速度：彈性波傳播速度與巖體的強度和完整性成正比，其指標反映了巖石的力學性質和巖體的破碎程度的綜合因素，通常用Kv來評價：Kv0.750.750.550.550.350.350

4、.15 90 為優質； 75 RQD 90 為良好； 50 RQD 75 為好； 25 RQD 50 為差； RQD 9585757586507525505505504514503513502514.53.54.52.54.01.53.01.02.01.0（飽和粘土）I0.81.00.60.80.40.60.20.40.22.3我國公路隧道分級4.隧道施工圍巖分級 施工階段圍巖判定具有直接性、可靠性、重要性特征，因此，施工階段圍巖級別的判定是一個重要而現實的問題。施工中圍巖分級采用定性與定量相結合的方法。調查和測試內容包括掌子面節理統計及分析、斷層、層理、片麻理等各種結構面的特征研究，巖石強度

5、點荷載試驗、掌子面巖體聲波測試，掌子面結構面回彈測試、巖塊容重測試，地下水情況調查、地應力特征的工程地質分析及巖性判別.2.3我國公路隧道分級4.隧道施工圍巖分級 評定因素采用圍巖堅硬程度、圍巖完整性程度、和地下水狀態三項因素，細分為十三個子因素， 即313評定。 在三個因素中，最困難的是圍巖完整性程度的評定，重點是如何根據掌子面的地質數據評價圍巖的完整程度。根據對國內外施工階段圍巖分級的調查，應采用多種方法對圍巖完整程度進行分級，采用定性和定量相結合的方法2.3我國公路隧道分級隧道施工圍巖分級 即313評定2.3我國公路隧道分級捶擊法描述掌子面狀況掌子面節理統計掌子面結構面回彈試驗 巖體聲波

6、測試 巖石取樣分析 巖石點荷載試驗 巖石聲波測試巖石容重試驗2.3我國公路隧道分級斷面位置樁號：日期：描述： 定性分級巖石堅硬程度錘擊聲1. 清脆; 2. 較清脆; 3. 不清脆; 4. 啞;回彈強度1.有回彈; 2.有輕微回彈; 3 .無回彈;手觸感覺1.震手; 2.稍震手;擊碎難易程度1.難擊碎; 2.較難擊碎; 3.較易擊碎; 4.易擊碎; 5.手可捏碎吸水反應1.大多無吸水反應; 2.有輕微吸水反應; 3.指甲可刻出印痕; 4.手可掰開; 5.可捏成團巖石完整程度結構面發育程度組數1.1-2組;2. 2-3組;3. 3組以上;4.無序平均間距m1. 1.0;2.1.0 0.4;3. 0

7、.40.2 4. 0.2主要結構面的結合程度 好1.張開度小于1mm,無充填物; 2.張開度1-3mm,為硅質或鐵質膠結; 3. 張開度大于3mm,結構面粗糙, 為硅質膠結;一般4. 張開度1-3mm,為鈣質或泥質膠結; 5. 張開度大于3m.結構面粗糙,為鐵質或鈣質膠結;差6. 張開度1-3mm,結構面平直,為泥質或泥質和鈣質膠結; 7. 張開度大于3mm,多為泥質或巖屑充填;很差8.泥質充填或泥夾巖屑充填,充填物厚度大于起伏度主要結構面類型1.節理、裂隙、層面；2.節理、裂隙、層面、小斷層； 3.各種類型結構面相應結構類型1.整體狀或巨厚狀結構2.塊狀或厚層狀結構3.塊狀結構4.裂隙塊狀或

8、中厚層結構5.鑲嵌碎裂結構6. 中、薄層狀結構7. 裂隙塊狀結構8.碎裂狀結構 9.散體結構掌子面地質調查現場記錄表2.3我國公路隧道分級定量分級修正情況地下水1.潮濕或呈滴狀; 2.淋雨狀或涌流狀出水,水壓0.1MPa或單位出水量10L/min.m; 3.淋雨狀或涌流狀出水,水壓0.1MPa或單位出水量10L/min.m主要軟弱結構面結構面走向與洞軸線夾角結構面傾角初始應力極高應力區1.硬質巖:開挖過程中時有巖爆發生,有巖塊彈出,洞壁巖體有剝落,新生裂縫多;成洞性差;2.軟質巖:巖芯有餅化現象,開挖過程中洞壁有剝落,位移極為顯著,甚至發生大位移，持續時間長，不易成洞高應力區3.硬質巖:開挖過

9、程中可能出現巖爆,洞壁巖體有剝落和掉塊現象,新生裂縫較多，成洞性差;4.軟質巖:巖芯時有餅化現象,開挖過程中洞壁巖體位移顯著,持續時間較長，成洞性差接上表圍巖分級3影響圍巖穩定的因素3.影響圍巖穩定的因素1.圍巖穩定性：地層被挖成隧道后的穩定程度稱為隧道圍巖的穩定性，這是一個反映地質環境的綜合指標。2.隧道圍巖失穩破壞性態 隧道圍巖變形、破壞和巖體結構的關系十分密切，根據工程實踐觀察，大致有以下五種情況：1）脆性破裂2）塊狀運動3）彎曲折斷破壞4）松動解脫5）塑性變形和剪切破壞3.影響圍巖穩定的因素3.坑道開挖后的穩定性 根據坑道開挖實踐，坑道開挖后的穩定性可分為以下幾類：1)充分穩定的 坑道

10、在長時間內有足夠的自穩能力，無需任何人為支護而能維持穩定，無坍塌、偶爾有掉塊。 2)基本穩定的 坑道會因爆破、巖塊結合松弛等而產生局部掉塊，但不會引起坑道的坍塌，坑道是穩定的。 3)暫時穩定的 大多數坑道是屬于這個類型的。坑道開挖后呈現出不同程度的坍塌現象，坍塌后的坑道呈拱形而處于暫時穩定狀態。 4)不穩定的 3.影響圍巖穩定的因素4.影響圍巖穩定的因素 影響隧道圍巖穩定性的因素一般認為有兩類：一類是客觀存在的地質因素；另一類是設計和施工因素，或稱為人為因素。1）地質因素的影響 巖土體結構狀態 巖石的工程性質 地下水的作用和影響 圍巖的初應力狀態3.影響圍巖穩定的因素 巖土體結構狀態 巖土體結

11、構是長時間地質運動的產物，在地質因素的影響中起著主要作用。 圍巖的結構狀態通常用其破碎程度或完整狀態來表示 巖體的完整狀態或破碎程度有兩個含義，一是構成巖體的巖塊大小，二是這些巖塊的組合形態。 巖石的工程性質 巖石的工程性質是多方面的，一般主要指巖石的強度或堅固性。 在巖體結構狀態成為控制圍巖穩定的主要因素時，強調巖石強度意義是不大的。 巖石強度在完整的巖體中是起主要作用的。3.影響圍巖穩定的因素 地下水的作用和影響 使巖質軟化，強度降低，對軟巖尤為明顯，對土體則可促使其液化或流動； 有軟弱結構面的圍巖，會沖走充填物或使夾層液化，減少層間摩阻力促使巖塊滑動； 在某些圍巖中，如石膏、巖鹽和蒙脫石

12、為主的粘土巖中，遇水后產生膨脹，在未膠結或弱膠結的砂巖中可產生流砂和潛蝕。 圍巖的初應力狀態 圍巖的初應力狀態對巖體的構造一力學特征是有一定影響的。因此，在圍巖分級中，如何根據地質構造的特征引進初應力的影響，是需要進一步研究的問題。 3.影響圍巖穩定的因素2）設計和施工因素，或人為因素 人為因素也是造成隧道喪失穩定的重要條件。 隧道的形狀和尺寸，尤其是跨度影響較為顯著 在同類圍巖中，跨度愈大，隧道圍巖的穩定性就愈差。 支護結構的類型及支護時間 隧道自穩時間：是指從開挖后到頂部開始發生可以察覺到的移動、松弛時為止所經歷的時間。圍巖的自穩時間對隧道圍巖的穩定性產生重要影響。 3.影響圍巖穩定的因素2）設計和施工因素，或人為因素 施工方法 在同類巖體中，采用普通爆破法施工和控制爆破法施工，