『2.2▎施工地質超前預報

施工地質超前預報:就是利用一定的技術和手段收集隧道所在巖體的有關資料，并運用相應的地質理論和災害發生規律對這些資料進行分析、研究，從而對施工掌子面前方巖體情況及成災可能性做出預報。勘測設計階段投入所限,勘察精度不夠,導致設計與實際不符時有發生,由此造成的地質災害給隧道施工和運營帶來極大的危害；勘測設計階段的地質預估預評價是對隧道所處地質背景的宏觀把握，不可能做出微觀的把握；復雜長隧道的地質變化對施工方法及工期有決定性影響；施工地質超前預報的必要性『2.2▎施工地質超前預報施工地質超前預報:就是利用『2.2▎施工地質超前預報

作用（施工開挖）引起地質的變化只有在施工期才能顯現出來；施工期需要對地質定量的評價而非定性；積累經驗提高隧道施工地質超前預報準確率和水平及建立隧道工程完整地質資料的需要。實例：日本東海道干線舊丹拿隧道（長7.84km）1981年開工后曾遇到高壓涌突水，致使該隧道建設工期達16年之久；日本的萬之瀨川引水隧道（8.2km），在施工中出現嚴重涌突水，致使5次改變施工方案，延誤工期近2年；而國內的一些煤礦瓦斯爆炸、隧道塌方事故也多見報道，例如宜萬鐵路的馬鹿箐隧道、野三關隧道巖溶突水事故等。『2.2▎施工地質超前預報作用（施工開挖）引起地質的隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件『2.2▎施工地質超前預報

斷層及其影響帶和節理密集帶的位置、規模及其性質；軟弱夾層（含煤層）的位置、規模及其性質；巖溶發育位置、規模及其性質；不同巖類間接觸界面位置；采、廢棄礦巷分布及其與隧道的關系；工程地質災害可能發生的位置和規模；隧道圍巖級別變化及其分界位置；不同風化程度的分界位置；不良地質體（帶）的成災可能性；隧道涌水位置、水壓及水量；隧道圍巖級別變化及其分布。

施工地質超前預報的內容『2.2▎施工地質超前預報斷層及其影響帶和節理密集帶『2.2▎施工地質超前預報

地質超前預報的方法

目前國內外超前地質預報手段分為：常規地質法、超前導坑預報法、超前鉆探預報法、物探方法四種。常規地質法：包括地質素描法、地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法、地質作圖法、數碼成像、技術位移向量分析法等。最基本方法。主要根據掌子面地質條件，如巖體結構面產狀及其發育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質程度等的變化趨勢，結合地表地質調查結果，預報隧道掌子面前方存在的斷層、不同巖類間的接觸界面、隧道前方圍巖的穩定性及失穩破壞形式等。它是其它隧道施工期地質超前預報方法的基礎。『2.2▎施工地質超前預報地質超前預報的方法目『2.2▎施工地質超前預報

超前導坑預報法：包括平行導坑法、正洞導坑法。利用已有隧道地質資料進行與已有隧道平行的施工隧道的地質預報，根據超前施工的平行隧道或導坑所遇地質情況推測隧道將遇到怎樣的地質情況則是隧道施工期地質預報的一種重要方法，特別是當兩平行隧道間距較小時預報效果更佳。超前鉆探預報法：包括深孔水平鉆探、5～8m加深炮孔探測及孔內攝影。超前水平鉆孔法是最直接的方法。通過鉆孔鉆進速度測試和鉆孔巖芯的觀察及相關試驗獲取掌子面前方巖石（體）的強度指標、可鉆性指標、地層巖性資料、巖體完整程度指標及地下水狀況等直接資料。國內主要在水工隧道（洞）工程中，國外已較為普遍。不僅可以確定隧道掌子面前方地質情況，而且可以起到探水的作用。『2.2▎施工地質超前預報超前導坑預報法：包括平行導『2.2▎施工地質超前預報

『2.2▎施工地質超前預報『2.2▎施工地質超前預報

超前水平鉆探場景『2.2▎施工地質超前預報超前水平鉆探場景『2.2▎施工地質超前預報

物探方法：包括地震波反射法、聲波反射法、地質雷達、紅外探測、跨孔CT、高分辨率電法、聲監測法、電測法、核磁共震法、陸地聲納法、TRT真地震反射成像技術、水平聲波剖面法(HSP)、TST超前預報技術、地震負視速度法、TGP12超前預報技術等。TSP超前地質預報技術

預報原理：TSP(TunnelSeismicPrediction)超前預報系統是利用地震波在不均勻地質體中產生的反射波特性來預報隧洞掌子面前方及周圍臨近區域的地質情況。該法屬多波多分量探測技術，可以檢測出掌子面前方巖性的變化，如不規則體、不連續面、斷層和破碎帶等。『2.2▎施工地質超前預報物探方法：包括地震波反射法『2.2▎施工地質超前預報

數據采集時通過依次激發隧洞一邊側墻等間隔炮孔，產生以波形式向周圍方向的能量傳遞，從掌子面前方任一波阻抗差異界面反射的信號及直達波信號將被2個三分量檢波器接收，該過程所需時間約1小時。然后利用TSPwin軟件處理可得P波和S波波場分布規律，最終顯示掌子面前方與隧道軸線相交的反射同相軸及其地質解譯的二維或三維成果圖。由相應密度值，可算出預報區內巖體物理力學參數，進而可劃分該區圍巖工程類別。解譯技術很關鍵！『2.2▎施工地質超前預報數據采集時通過依次激發隧洞『2.2▎施工地質超前預報

首次引進的TSP202預報設備TSP203+超前地質預報儀操作資料處理(dispose)『2.2▎施工地質超前預報首次引進的TSP202預報『2.2▎施工地質超前預報

TGP12隧道地質預報系統

TGP12（SWS）儀器和處理系統是TSP系統的一種，由中鐵西南院研制，比較TSP202/203，TGP12在以下方面作出了改進：

1)處理系統中文界面，操作方便，程序的對比功能設置有利于分析對比；

2)處理系統有自動、手動處理兩種方式，適應研究復雜隧道地質條件的需要；

3)儀器的三分量接收器在孔中采用黃油耦合，簡單速度快，既經濟、又少影響隧道施工的時間。突出特點是增強高分辨能力。『2.2▎施工地質超前預報TGP12隧道地質預報系統『2.2▎施工地質超前預報

國產TGP隧道地質超前預報系統『2.2▎施工地質超前預報國產TGP隧道地質超前預報『2.2▎施工地質超前預報

水平聲波反射法它利用孔間地震剖面法(ABSP)的原理及相應軟件開發的一種超前預報方法。其原理是向巖體中輻射一定頻率的高頻地震波，當地震波遇到波阻抗分界面時，將發生折射、反射，頻譜特征也將發生變化，通過探測反射信號(接收頻率為聲波頻段的地震波)，求得其傳播特征后，便可了解工作面前方的巖體特征。震源和檢波器的布置除離開開挖面對施工干擾較小外，還因反射波位于直達波、面波延續相位之外而不受干擾，因此記錄清晰、信噪比高、反射波同相軸明顯。『2.2▎施工地質超前預報水平聲波反射法『2.2▎施工地質超前預報

地質雷達法地質雷達屬于電磁波物探技術。電磁波通過天線向地下發射，遇到不同阻抗介面時，將產生反射波和透射波。接收機利用分時采樣原理和數據組合方式，把天線接收的信號轉化為數字信號，主機系統再將數字信號轉化為模擬信號或彩色線跡信號，并以時間剖面的形式顯示出來，供解譯人員分析。地質雷達被認為是目前分辨率最高的地球物理方法，但由于預報距離短，易受隧道洞內機器、管線的干擾，目前多用于巖溶洞穴、含水帶和破碎帶的探測預報。『2.2▎施工地質超前預報地質雷達法『2.2▎施工地質超前預報

技術人員隧道內進行地質雷達探測美國GSSI公司產的SIR—20型地質雷達『2.2▎施工地質超前預報技術人員隧道內進行地質雷達『2.2▎施工地質超前預報

紅外探水法地下水活動引起巖土紅外輻射強度變化，探測掌子面或洞壁四周這種變化，推測是否有水。對圍巖巖體是否含水有效，但不能確定含水量大小。地區地質分析與宏觀地質超前預報。不良地質及災害地質超前預報。重大施工地質災害臨警預報。地質超前預報方法的應用原則『2.2▎施工地質超前預報紅外探水法地區地質分析與宏『2.3▎巖體的基本工程性質巖體（rockmass）:巖體是指在地質歷史過程中形成的，由巖石單元體（或稱巖塊）和結構面網絡組成的，具有一定的結構并賦存于一定的天然應力狀態和地下水等地質環境中的與工程活動有關的地質體。巖體的范圍：取決于工程的形狀、位置、工程類型、工程規模等。巖體與巖石的區別：巖石和巖體過去統稱巖石。巖體是地殼的一部分，有結構體及結構面組成，即由各種巖石塊體組合而成的巖石結構物。巖石指天然的石料，其性質取決于礦物成分、結構和構造。巖石可以看成是均質、各向同性的材料。『2.3▎巖體的基本工程性質巖體（rockmass）:巖體的初始應力場(地應力)：巖體在天然狀態下具有的內在應力。巖體處于一定天然應力作用下初始應力的來源：自重應力構造應力沉積作用固結作用脫水作用結晶作用溫度應力地震力水壓力變質作用引起的應力最主要巖體的初始應力場(地應力)：巖體在天然狀態下具有的內在應力。巖體處于一定天然應力作用下

目前對巖體中初始應力的大小、分布規律等特征的研究還很不夠。深入研究巖體天然應力勢在必行。

各處巖體中初始應力大小、分布及變化情況有很大差別。

巖體中初始應力狀態與地下工程的受力狀態及穩定性有密切關系。巖體處于一定天然應力作用下目前對巖體中初始應力的大小、分巖體處于一定天然應力作用下根據國內外的實測資料分析、總結發現，初始應力隨深度增大而增大。（最大測深已超過3000m，大部分測點在1000m之內。我國測點最深的500多米，一般在200m深度以內）σv=0.027H（MPa）（地下幾十m至2700m左右的范圍內，垂直應力大體上等于按巖石平均容重為2.7g/㎝3計算。

）未經過強烈構造運動，巖層產狀比較平緩時：σv=γH構造運動強烈、巖層產狀復雜的地區：多數情況為σv＞γH初始應力的一般特征巖體處于一定天然應力作用下根據國內外的實測資料分析、總結發現水平應力多為壓應力，拉應力甚少。σH與σv的關系：①H＜500m：σH＞σv

。②H＞1000m：σH＝σv。水平應力有強烈的方向性。初始應力的一般特征自重應力引起的側限水平應力構造應力的水平分量迭加成水平應力水平應力多為壓應力，拉應力甚少。初始應力的一般特征自重應力引重力應力場：巖體由于自重形成的應力場。它是地心引力和離心慣性力共同作用的結果。巖體處于一定天然應力作用下σv＝

HσH＝μ/（1-μ）·Hλ

=μ/（1-μ）為側壓力系數

構造應力目前還只能通過現場實測數值進行分析。較復雜，對巖體穩定影響較大。最大主應力方向為垂直于構造線方向；水平分量一般大于垂直分量。構造應力一般為壓應力。水平應力具有明顯的各向異性,且具有很強的方向性。構造應力場：地殼各處發生的一切構造變形與破裂都是地應力作用的結果。重力應力場：巖體由于自重形成的應力場。它是地心引力和離心慣性巖體物理力學性質的不均勻性

相同的天然巖體，其物理力學性質隨在巖體中所測點的空間位置不同而差異，顯現出巖體的不均勻性。巖體物理力學性質的不均勻性相同的天然巖體，其物理力學（1）結構面結構面是指發育于巖體中，具有一定方向和延伸性以及一定厚度的各種地質界面。如斷層、節理、層理及不整合面等。結構面的成因類型原生結構面沉積結構面：層面、層理、沉積間斷和軟弱夾層火成結構面：原生節理、流紋面、與圍巖接觸面變質結構面：片麻理、片理及板理構造結構面：劈理、節理、斷層面、層間錯動面等破裂結構面；斷層破碎帶、層間錯動帶等構造軟弱帶。次生結構面：風化裂隙、破碎帶、卸荷裂隙、泥化夾層、夾層泥等（1）結構面結構面的成因類型原生結構面沉積結構面：層面、層理結構面結構面隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件更為常用更為常用隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件第四節圍巖分級

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

第四節圍巖分級根據坑道開挖實踐，坑道開挖后的穩定性可(一)以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法在這種分級方法中，具有代表性的是前蘇聯普落托奇雅柯諾夫(M.JipoctonbnMonos)教授提出的“巖石堅固系數”分級法(或稱“

”值分級法，或普氏分級法)。這種分級方法在我國的隧道工程中得到了廣泛的應用。我國工程部門在將分級法應用到隧道工程的設計、施工時，已注意到必須考慮巖體的地質構造、風化程度、地下水狀況等多種因素的影響，而將由單一巖石強度決定的值適當降低，即：式中值是由巖石強度決定的，是考慮地質條件的折減系數，一般情況下，＜1.0。

二、圍巖的分級方法(一)以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法二、圍巖的分(二)以巖體構造、巖性特征為代表的分級方法

60年代，我國在積累大量鐵路隧道修建經驗的基礎上，提出了以巖體綜合物性指標為基礎的“巖體綜合分級法”，并于1975年經修正后被我國“鐵路工程技術規范(隧道)”所采用。該分級法將隧道圍巖分為6級。這類方法的優點是正確地考慮了地質構造特征、風化狀況、地下水情況等多種因素對隧道圍巖穩定性的影響，并建議了各類圍巖應采用的支護類型和施工方法。此外，這種分級法最早考慮了埋深對圍巖級別的影響。其缺點是分類指標還缺乏定量描述，沒有提供可靠的預測隧道圍巖級別的方法，在一定程度上要等到隧道開挖后才能確定。

(二)以巖體構造、巖性特征為代表的分級方法三、與地質勘探手段相聯系的分級方法

圍巖彈性波速度是判斷巖性、巖體結構的綜合指標，它既可以反映巖石軟硬，又可以表達巖體結構的破碎程度。因此，在彈性波速度基礎上，綜合考慮與隧道開挖及土壓有關的因素(巖性、風化程度、破碎狀態、含水及涌水狀態等)，將圍巖分為7級。我國1986年施行的“鐵路隧道設計規范”中將彈性波(縱波)速度引入隧道圍巖分級中，將圍巖分為6級(表4-4)。

圍巖類別ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ彈性波速(km/s)＞4.53.5～4.52.5～4.01.5～3.01.0～2.01.0＜飽和土＜1.5表4-4彈性波(縱波)速度分級三、與地質勘探手段相聯系的分級方法圍巖彈性波(四)以多種因素進行組合的分級方法這種分級法認為，評價一種巖體的好壞，既要考慮地質構造、巖性、巖石強度，還要考慮施工因素，如掘進方向與巖層之間的關系、開挖斷面的大小等，因此就需要建立在多種因素的分析基礎之上。在這類分級法中，比較完善的是1974年挪威地質學家巴頓(N.Barton)等人所提出的“巖體質量—Q”分級法。Q與六個表明巖體質量的地質參數有關，表達如下：(四)以多種因素進行組合的分級方法

根據不同的Q值，將巖體質量評為九等，詳見表4-5。巖體質量特別好極好良好好中等不良壞極壞特別壞Q400～1000100～40040～10010～404～101～40.1～10.01～0.10.001～0.01表4-5巖體質量評估(五)以工程對象為代表的分級法這類分級法如專門適用于噴錨支護的原國家建委頒布的圍巖分級法(1979年)、蘇聯在巴庫修建地下鐵道時所采用的圍巖分級法(1966年)等，優點是目的明確，而且和支護尺寸直接掛鉤，因此，使用方便，對指導施工很起作用。

根據不同的Q值，將巖體質量評為九等，詳見表4-5。巖體質量三、我國現行鐵路隧道圍巖分級方法我國現行的《鐵路隧道設計規范》明確規定，目前鐵路隧道圍巖分級采用以圍巖穩定性為基礎的分級方法。

㈠圍巖分級的基本因素及圍巖基本分級1、圍巖分級的基本因素圍巖基本分級應由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素確定。巖石堅硬程度和巖體完整程度應采用定性劃分和定量指標兩種方法確定。三、我國現行鐵路隧道圍巖分級方法㈠圍巖分級的基本因素及圍巖石類別單軸飽和抗壓極限強度(MPa)代表性巖石硬質巖極硬巖＞60花崗巖、閃長巖、玄武巖等巖漿巖；硅巖、鈣質膠結的礫巖及砂巖、石灰巖、白云巖等沉積巖；片麻巖、石英巖、大理巖、板巖、片巖等變質巖硬巖30～60軟質巖較軟巖15～30凝灰巖等噴出巖；砂礫巖、泥質砂巖、泥質頁巖、炭質頁巖、泥灰巖、泥巖、煤等沉積巖；云母片石或千枚巖等變質巖軟巖5～15極軟巖＜5

巖石堅硬程度劃分為極硬巖、硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖等5類（表2-4-1）表2-4-1巖石堅硬程度的劃分巖石類別單軸飽和抗壓極限強度(MPa)代表性巖石硬質巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(表2-4-2)。完整程度結構面特征結構類型巖體完整性指數完整結構面1～2組，以構造型節理或層面為主，密閉型巨塊狀整體結構＞0.75較完整結構面2～3組，以構造型節理、層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物塊狀結構0.75≥＞0.55較破碎結構面一般為3組，以節理及風化裂隙為主，在斷層附近受構造影響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有充填物層狀結構、塊石碎石結構0.55≥＞0.35破碎結構面大于3組，多以風化型裂隙為主，在斷層附近受構造作用影響大，裂隙以張開型為主，多有充填物碎石角礫狀結構0.35≥＞0.15極破碎結構面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質或泥夾巖屑充填，充填物厚度大散體狀結構≤0.15表2-4-2巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(2、圍巖基本分級圍巖級別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整-＞4.5Ⅱ極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整-3.5～4.5Ⅲ極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整-2.5～4.0Ⅳ極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質、鐵質膠結的碎(卵)石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)1.5～3.0Ⅴ軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構造影響嚴重的破碎帶)一般第四系堅硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎(卵)石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)1.0～2.0Ⅵ受構造影響很嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等＜1.0(飽和狀態的土＜1.5)

根據巖石堅硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6級(見下表)。2、圍巖基本分級圍巖級別巖體特征土體特征圍巖彈性㈡圍巖分級的影響因素及分級的修正1、地下水在隧道圍巖分級中水的影響是不容忽視的，在同級圍巖中，遇水后則適當降低圍巖級別。降低的幅度主要視：①圍巖的巖性及結構面的狀態；②地下水的性質、大小、流通條件及對圍巖浸潤狀況和危害程度而定。本圍巖分級中關于地下水影響的修正參照表2-4-4和表2-4-5。級別狀態滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或濕潤＜10Ⅱ偶有滲水10～25Ⅲ經常滲水25～125表2-4-4地下水狀態的分級㈡圍巖分級的影響因素及分級的修正級別狀態滲水量[L/(m

圍巖級別地下水狀態級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ-ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ-ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ-表2-4-5地下水影響的修正2、初始應力場圍巖的初始應力狀態對巖體的構造一力學特征是有一定影響的。因此，圍巖分級中考慮了初始應力狀態的影響，將初始應力場采取修正系數的方法，對圍巖級別予以降級(表2-4-6和表2-4-7)。圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ-ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ-Ⅲ初始地應力狀態主要現象評估基準()極高應力硬質巖：開挖過程中時有巖爆發生，有巖塊彈出，洞壁巖體發生剝離，新生裂縫多，成洞性差＜4軟質巖：巖心常有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發生大位移，持續時間長，不易成洞高應力硬質巖：開挖過程中可能出現巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現象，新生裂縫較多，成洞性較差4～7軟質巖：巖心時有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續時間長，成洞性差

圍巖級別初始地應力狀態ⅠⅡⅢⅣⅤ極高應力ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高應力ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ表2-4-6初始地應力狀態評估表2-4-7初始地應力影響的修正初始地應力狀態主要現象評估基準(兩點說明：設計階段：采用修正后的圍巖分級。施工階段：根據實際情況，進一步判定圍巖分級，依據仍然是：巖石堅硬程度圍巖完整狀態地下水初始地應力兩點說明：（二）公路隧道圍巖分級（1）初步分級～相當于鐵路的基本分級依據：圍巖主要定性特征，該特征由兩個基本因素組成：巖石堅硬程度Rc（巖石單軸飽和抗壓強度）

巖體完整性Kv（巖體完整性系數）

BQ=90+3Rc+250Kv

當Rc>90Kv+30時：以Rc=90Kv+30和Kv代入計算BQ值；當Kv>0.04Rc+0.4時：以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值。圍巖基本質量指標：（二）公路隧道圍巖分級（1）初步分級～相當于鐵路的基本分級當無Rc值時，可采用點荷載強度來換算：點荷載強度指標試驗是布魯克和弗蘭克林1972年發明的，是一種最簡單的巖石強度試驗。點荷載強度試驗的設備比較簡單，小型點荷載試驗裝置由一個手動液壓泵、一個液壓干斤頂和一對圓錐形加壓頭組成。當無Rc值時，可采用點荷載強度來換算：點荷載強度指標試驗是布小型點荷載試驗裝置是便攜式的，可帶到現場試驗，這是點荷載試驗能夠廣泛采用的重要原因。大型點荷載試驗裝置的原理和小型點荷載試驗裝置的原理是相同的，只是能提供更大的壓力，適合于大尺寸的試件。點荷載試驗的另一個重要優點是對試件的要求不嚴格，不需要像做抗壓強度試驗那樣精心準備試件，最好的試件就是直徑為25~100mm的巖芯，沒有巖芯時，不規則巖塊也可以。小型點荷載試驗裝置是便攜式的，可帶到現場試驗，這是點荷載試驗點荷載強度指標：ISRM（國際巖石力學學會）將直徑為50mm的圓柱體試件徑向加裁點荷載試驗的強度指標值IS(50)確定為標準試驗值，其他尺寸試件的試驗結果需據進行修正。巖石單軸飽和抗壓強度：點荷載強度指標：ISRM（國際巖石力學學會）將直徑為50m（2）詳細分級～相當于鐵路的修正分級修正BQ值：當有以下3方面影響時，應予修正：

[BQ]=BQ–100（K1+K2+K3）K1——地下水影響修正系數；K2——主要軟弱結構面產狀影響修正系數；K3——初始應力狀態影響修正系數。（2）詳細分級～相當于鐵路的修正分級修正BQ值：當有以下3方地下水影響修正系數K1

1.00.7~0.90.4~0.60.2淋雨狀或涌流狀出水，水壓>0.1MPa或單位出水量>10L/(min?m)0.7~0.90.4~0.60.2~0.30.1淋雨狀或涌流狀出水，水壓<0.1MPa或單位出水量<10L/(min?m)0.4~0.60.2~0.30.10潮濕或點滴狀出水≤250350~251450~351>450BQ地下水出水狀態K1地下水影響的修正地下水影響修正系數K11.00.7~0.90.4~0.60K2軟弱結構面產狀影響的修正軟弱結構面是力學強度明顯低于圍巖，一般充填有一定厚度軟弱物質的結構面。如泥化、軟化、破碎薄夾層等。由于結構面產狀不同，與洞軸線的組合關系不同，對隧道工程圍巖穩定的影響程度亦不相同。K2軟弱結構面產狀影響的修正軟弱結構面是力學強度明顯低于圍巖隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件0.2~0.40~0.20.4~0.6K2其它組合結構面走向與洞軸線夾角>60°，結構面傾角>75°結構面走向與洞軸線夾角<30°，結構面傾角30°~75°結構面產狀及其與洞軸線的組合關系主要軟弱結構面產狀影響修正系數K2

成層巖體、層面性狀較大，為陡傾角，且走向與洞軸線夾角很大時：對巖體穩定性影響較小；容易發生沿層面的過大變形，甚至發生拱頂倒塌或側壁滑移。

傾角較緩，且走向與洞軸線夾角較小時：0.2~0.40~0.20.4~0.6K2其它組合結構面走向K3初始應力狀態影響的修正巖體初始應力對地下工程巖體穩定性的影響很大。根據巖石強度與初始應力之比來判定：巖石強度與初始應力之比大于一定值時，可以認為對洞室巖體穩定不起控制作用；當這個比值小于一定值時，再加上洞室周邊應力集中的結果，對巖體穩定性或變形破壞的影響就表現得顯著；初始應力狀態影響修正系數K3

0.5~1.00.5~1.00.50.50.5高應力區1.0~1.51.0~1.51.0~1.51.01.0極高應力區<250350~251450~351550~451>550初始應力狀態BQ[BQ]=BQ–100（K1+K2+K3）K3初始應力狀態影響的修正巖體初始應力對地下工程巖體穩定性的《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）規范將隧道圍巖分成六級，分別是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，數字越小的圍巖性質越好。（3）圍巖分級《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）規范將隧道圍隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件我國鐵路隧道圍巖分級方法的不足之處分級檔數偏少整體上還處于半定量的階段勘探地質階段準確度很難做到100%，很多地質的認定工作是在施工階段，在施工階段對地質的定級的具體法人定量時就存在爭議，各個的出發點不一樣，有一些希望它偏高，一些希望它偏低，造成這樣的爭議性的是因為它還存在著過多的定性的，根據認為因素就會進的。沒有考慮圍巖的地質結構特征等因素

構造特征跟隧道斷面的相互關系，同樣是沉斷巖層，水平、傾斜、豎直的結果是不一樣的，這一塊沒有細化對于土質圍巖沒有明確的方法體系特殊地質和不良地質，擠壓變形的問題，可能是四級也可能是五級，由于應力強度比比較低，同樣是五級圍巖，在施工的時候需要強大的支護、更特殊的方法，在施工的時候產生更大的變形，施工的時候帶來的問題、施工的時候需要的投入更大，這樣的問題作為一種特殊的情況并沒有區別開來，另外還有一些濕陷性黃土、膨脹巖等等。修正方法存在問題我國鐵路隧道圍巖分級方法的不足之處分級檔數偏少改進方案：將巖體結構類型納入分級標準中，并增加部分亞級。分級原則：（1）在隧道圍巖分級中考慮圍巖地質類型和變形破壞機理。（2）結合工程實際，可將Ⅲ~Ⅴ級圍巖各分出2~3個亞級。（3）增加土質圍巖的分級。針對一些不良地質和特殊地質編制對應的圍巖分級規范。（4）圍巖基本分級指標體系的確定，應適當考慮設計階段和施工階段獲取基礎地質資料的難易程度，但要保證兩階段分級指標體系的一致性與繼承性。改進方案：將巖體結構類型納入分級標準中，并增加部分亞級。思考題何為圍巖，圍巖分級的意義？圍巖分級的指標有哪些，如何選擇?思考題『2.2▎施工地質超前預報

施工地質超前預報:就是利用一定的技術和手段收集隧道所在巖體的有關資料，并運用相應的地質理論和災害發生規律對這些資料進行分析、研究，從而對施工掌子面前方巖體情況及成災可能性做出預報。勘測設計階段投入所限,勘察精度不夠,導致設計與實際不符時有發生,由此造成的地質災害給隧道施工和運營帶來極大的危害；勘測設計階段的地質預估預評價是對隧道所處地質背景的宏觀把握，不可能做出微觀的把握；復雜長隧道的地質變化對施工方法及工期有決定性影響；施工地質超前預報的必要性『2.2▎施工地質超前預報施工地質超前預報:就是利用『2.2▎施工地質超前預報

作用（施工開挖）引起地質的變化只有在施工期才能顯現出來；施工期需要對地質定量的評價而非定性；積累經驗提高隧道施工地質超前預報準確率和水平及建立隧道工程完整地質資料的需要。實例：日本東海道干線舊丹拿隧道（長7.84km）1981年開工后曾遇到高壓涌突水，致使該隧道建設工期達16年之久；日本的萬之瀨川引水隧道（8.2km），在施工中出現嚴重涌突水，致使5次改變施工方案，延誤工期近2年；而國內的一些煤礦瓦斯爆炸、隧道塌方事故也多見報道，例如宜萬鐵路的馬鹿箐隧道、野三關隧道巖溶突水事故等。『2.2▎施工地質超前預報作用（施工開挖）引起地質的隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件『2.2▎施工地質超前預報

斷層及其影響帶和節理密集帶的位置、規模及其性質；軟弱夾層（含煤層）的位置、規模及其性質；巖溶發育位置、規模及其性質；不同巖類間接觸界面位置；采、廢棄礦巷分布及其與隧道的關系；工程地質災害可能發生的位置和規模；隧道圍巖級別變化及其分界位置；不同風化程度的分界位置；不良地質體（帶）的成災可能性；隧道涌水位置、水壓及水量；隧道圍巖級別變化及其分布。

施工地質超前預報的內容『2.2▎施工地質超前預報斷層及其影響帶和節理密集帶『2.2▎施工地質超前預報

地質超前預報的方法

目前國內外超前地質預報手段分為：常規地質法、超前導坑預報法、超前鉆探預報法、物探方法四種。常規地質法：包括地質素描法、地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法、地質作圖法、數碼成像、技術位移向量分析法等。最基本方法。主要根據掌子面地質條件，如巖體結構面產狀及其發育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質程度等的變化趨勢，結合地表地質調查結果，預報隧道掌子面前方存在的斷層、不同巖類間的接觸界面、隧道前方圍巖的穩定性及失穩破壞形式等。它是其它隧道施工期地質超前預報方法的基礎。『2.2▎施工地質超前預報地質超前預報的方法目『2.2▎施工地質超前預報

超前導坑預報法：包括平行導坑法、正洞導坑法。利用已有隧道地質資料進行與已有隧道平行的施工隧道的地質預報，根據超前施工的平行隧道或導坑所遇地質情況推測隧道將遇到怎樣的地質情況則是隧道施工期地質預報的一種重要方法，特別是當兩平行隧道間距較小時預報效果更佳。超前鉆探預報法：包括深孔水平鉆探、5～8m加深炮孔探測及孔內攝影。超前水平鉆孔法是最直接的方法。通過鉆孔鉆進速度測試和鉆孔巖芯的觀察及相關試驗獲取掌子面前方巖石（體）的強度指標、可鉆性指標、地層巖性資料、巖體完整程度指標及地下水狀況等直接資料。國內主要在水工隧道（洞）工程中，國外已較為普遍。不僅可以確定隧道掌子面前方地質情況，而且可以起到探水的作用。『2.2▎施工地質超前預報超前導坑預報法：包括平行導『2.2▎施工地質超前預報

『2.2▎施工地質超前預報『2.2▎施工地質超前預報

超前水平鉆探場景『2.2▎施工地質超前預報超前水平鉆探場景『2.2▎施工地質超前預報

物探方法：包括地震波反射法、聲波反射法、地質雷達、紅外探測、跨孔CT、高分辨率電法、聲監測法、電測法、核磁共震法、陸地聲納法、TRT真地震反射成像技術、水平聲波剖面法(HSP)、TST超前預報技術、地震負視速度法、TGP12超前預報技術等。TSP超前地質預報技術

預報原理：TSP(TunnelSeismicPrediction)超前預報系統是利用地震波在不均勻地質體中產生的反射波特性來預報隧洞掌子面前方及周圍臨近區域的地質情況。該法屬多波多分量探測技術，可以檢測出掌子面前方巖性的變化，如不規則體、不連續面、斷層和破碎帶等。『2.2▎施工地質超前預報物探方法：包括地震波反射法『2.2▎施工地質超前預報

數據采集時通過依次激發隧洞一邊側墻等間隔炮孔，產生以波形式向周圍方向的能量傳遞，從掌子面前方任一波阻抗差異界面反射的信號及直達波信號將被2個三分量檢波器接收，該過程所需時間約1小時。然后利用TSPwin軟件處理可得P波和S波波場分布規律，最終顯示掌子面前方與隧道軸線相交的反射同相軸及其地質解譯的二維或三維成果圖。由相應密度值，可算出預報區內巖體物理力學參數，進而可劃分該區圍巖工程類別。解譯技術很關鍵！『2.2▎施工地質超前預報數據采集時通過依次激發隧洞『2.2▎施工地質超前預報

首次引進的TSP202預報設備TSP203+超前地質預報儀操作資料處理(dispose)『2.2▎施工地質超前預報首次引進的TSP202預報『2.2▎施工地質超前預報

TGP12隧道地質預報系統

TGP12（SWS）儀器和處理系統是TSP系統的一種，由中鐵西南院研制，比較TSP202/203，TGP12在以下方面作出了改進：

1)處理系統中文界面，操作方便，程序的對比功能設置有利于分析對比；

2)處理系統有自動、手動處理兩種方式，適應研究復雜隧道地質條件的需要；

3)儀器的三分量接收器在孔中采用黃油耦合，簡單速度快，既經濟、又少影響隧道施工的時間。突出特點是增強高分辨能力。『2.2▎施工地質超前預報TGP12隧道地質預報系統『2.2▎施工地質超前預報

國產TGP隧道地質超前預報系統『2.2▎施工地質超前預報國產TGP隧道地質超前預報『2.2▎施工地質超前預報

水平聲波反射法它利用孔間地震剖面法(ABSP)的原理及相應軟件開發的一種超前預報方法。其原理是向巖體中輻射一定頻率的高頻地震波，當地震波遇到波阻抗分界面時，將發生折射、反射，頻譜特征也將發生變化，通過探測反射信號(接收頻率為聲波頻段的地震波)，求得其傳播特征后，便可了解工作面前方的巖體特征。震源和檢波器的布置除離開開挖面對施工干擾較小外，還因反射波位于直達波、面波延續相位之外而不受干擾，因此記錄清晰、信噪比高、反射波同相軸明顯。『2.2▎施工地質超前預報水平聲波反射法『2.2▎施工地質超前預報

地質雷達法地質雷達屬于電磁波物探技術。電磁波通過天線向地下發射，遇到不同阻抗介面時，將產生反射波和透射波。接收機利用分時采樣原理和數據組合方式，把天線接收的信號轉化為數字信號，主機系統再將數字信號轉化為模擬信號或彩色線跡信號，并以時間剖面的形式顯示出來，供解譯人員分析。地質雷達被認為是目前分辨率最高的地球物理方法，但由于預報距離短，易受隧道洞內機器、管線的干擾，目前多用于巖溶洞穴、含水帶和破碎帶的探測預報。『2.2▎施工地質超前預報地質雷達法『2.2▎施工地質超前預報

技術人員隧道內進行地質雷達探測美國GSSI公司產的SIR—20型地質雷達『2.2▎施工地質超前預報技術人員隧道內進行地質雷達『2.2▎施工地質超前預報

紅外探水法地下水活動引起巖土紅外輻射強度變化，探測掌子面或洞壁四周這種變化，推測是否有水。對圍巖巖體是否含水有效，但不能確定含水量大小。地區地質分析與宏觀地質超前預報。不良地質及災害地質超前預報。重大施工地質災害臨警預報。地質超前預報方法的應用原則『2.2▎施工地質超前預報紅外探水法地區地質分析與宏『2.3▎巖體的基本工程性質巖體（rockmass）:巖體是指在地質歷史過程中形成的，由巖石單元體（或稱巖塊）和結構面網絡組成的，具有一定的結構并賦存于一定的天然應力狀態和地下水等地質環境中的與工程活動有關的地質體。巖體的范圍：取決于工程的形狀、位置、工程類型、工程規模等。巖體與巖石的區別：巖石和巖體過去統稱巖石。巖體是地殼的一部分，有結構體及結構面組成，即由各種巖石塊體組合而成的巖石結構物。巖石指天然的石料，其性質取決于礦物成分、結構和構造。巖石可以看成是均質、各向同性的材料。『2.3▎巖體的基本工程性質巖體（rockmass）:巖體的初始應力場(地應力)：巖體在天然狀態下具有的內在應力。巖體處于一定天然應力作用下初始應力的來源：自重應力構造應力沉積作用固結作用脫水作用結晶作用溫度應力地震力水壓力變質作用引起的應力最主要巖體的初始應力場(地應力)：巖體在天然狀態下具有的內在應力。巖體處于一定天然應力作用下

目前對巖體中初始應力的大小、分布規律等特征的研究還很不夠。深入研究巖體天然應力勢在必行。

各處巖體中初始應力大小、分布及變化情況有很大差別。

巖體中初始應力狀態與地下工程的受力狀態及穩定性有密切關系。巖體處于一定天然應力作用下目前對巖體中初始應力的大小、分巖體處于一定天然應力作用下根據國內外的實測資料分析、總結發現，初始應力隨深度增大而增大。（最大測深已超過3000m，大部分測點在1000m之內。我國測點最深的500多米，一般在200m深度以內）σv=0.027H（MPa）（地下幾十m至2700m左右的范圍內，垂直應力大體上等于按巖石平均容重為2.7g/㎝3計算。

）未經過強烈構造運動，巖層產狀比較平緩時：σv=γH構造運動強烈、巖層產狀復雜的地區：多數情況為σv＞γH初始應力的一般特征巖體處于一定天然應力作用下根據國內外的實測資料分析、總結發現水平應力多為壓應力，拉應力甚少。σH與σv的關系：①H＜500m：σH＞σv

。②H＞1000m：σH＝σv。水平應力有強烈的方向性。初始應力的一般特征自重應力引起的側限水平應力構造應力的水平分量迭加成水平應力水平應力多為壓應力，拉應力甚少。初始應力的一般特征自重應力引重力應力場：巖體由于自重形成的應力場。它是地心引力和離心慣性力共同作用的結果。巖體處于一定天然應力作用下σv＝

HσH＝μ/（1-μ）·Hλ

=μ/（1-μ）為側壓力系數

構造應力目前還只能通過現場實測數值進行分析。較復雜，對巖體穩定影響較大。最大主應力方向為垂直于構造線方向；水平分量一般大于垂直分量。構造應力一般為壓應力。水平應力具有明顯的各向異性,且具有很強的方向性。構造應力場：地殼各處發生的一切構造變形與破裂都是地應力作用的結果。重力應力場：巖體由于自重形成的應力場。它是地心引力和離心慣性巖體物理力學性質的不均勻性

相同的天然巖體，其物理力學性質隨在巖體中所測點的空間位置不同而差異，顯現出巖體的不均勻性。巖體物理力學性質的不均勻性相同的天然巖體，其物理力學（1）結構面結構面是指發育于巖體中，具有一定方向和延伸性以及一定厚度的各種地質界面。如斷層、節理、層理及不整合面等。結構面的成因類型原生結構面沉積結構面：層面、層理、沉積間斷和軟弱夾層火成結構面：原生節理、流紋面、與圍巖接觸面變質結構面：片麻理、片理及板理構造結構面：劈理、節理、斷層面、層間錯動面等破裂結構面；斷層破碎帶、層間錯動帶等構造軟弱帶。次生結構面：風化裂隙、破碎帶、卸荷裂隙、泥化夾層、夾層泥等（1）結構面結構面的成因類型原生結構面沉積結構面：層面、層理結構面結構面隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件更為常用更為常用隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件隧道工程第二章隧道工程地質環境及圍巖分級課件第四節圍巖分級

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

第四節圍巖分級根據坑道開挖實踐，坑道開挖后的穩定性可(一)以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法在這種分級方法中，具有代表性的是前蘇聯普落托奇雅柯諾夫(M.JipoctonbnMonos)教授提出的“巖石堅固系數”分級法(或稱“

”值分級法，或普氏分級法)。這種分級方法在我國的隧道工程中得到了廣泛的應用。我國工程部門在將分級法應用到隧道工程的設計、施工時，已注意到必須考慮巖體的地質構造、風化程度、地下水狀況等多種因素的影響，而將由單一巖石強度決定的值適當降低，即：式中值是由巖石強度決定的，是考慮地質條件的折減系數，一般情況下，＜1.0。

二、圍巖的分級方法(一)以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法二、圍巖的分(二)以巖體構造、巖性特征為代表的分級方法

60年代，我國在積累大量鐵路隧道修建經驗的基礎上，提出了以巖體綜合物性指標為基礎的“巖體綜合分級法”，并于1975年經修正后被我國“鐵路工程技術規范(隧道)”所采用。該分級法將隧道圍巖分為6級。這類方法的優點是正確地考慮了地質構造特征、風化狀況、地下水情況等多種因素對隧道圍巖穩定性的影響，并建議了各類圍巖應采用的支護類型和施工方法。此外，這種分級法最早考慮了埋深對圍巖級別的影響。其缺點是分類指標還缺乏定量描述，沒有提供可靠的預測隧道圍巖級別的方法，在一定程度上要等到隧道開挖后才能確定。

(二)以巖體構造、巖性特征為代表的分級方法三、與地質勘探手段相聯系的分級方法

圍巖彈性波速度是判斷巖性、巖體結構的綜合指標，它既可以反映巖石軟硬，又可以表達巖體結構的破碎程度。因此，在彈性波速度基礎上，綜合考慮與隧道開挖及土壓有關的因素(巖性、風化程度、破碎狀態、含水及涌水狀態等)，將圍巖分為7級。我國1986年施行的“鐵路隧道設計規范”中將彈性波(縱波)速度引入隧道圍巖分級中，將圍巖分為6級(表4-4)。

圍巖類別ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ彈性波速(km/s)＞4.53.5～4.52.5～4.01.5～3.01.0～2.01.0＜飽和土＜1.5表4-4彈性波(縱波)速度分級三、與地質勘探手段相聯系的分級方法圍巖彈性波(四)以多種因素進行組合的分級方法這種分級法認為，評價一種巖體的好壞，既要考慮地質構造、巖性、巖石強度，還要考慮施工因素，如掘進方向與巖層之間的關系、開挖斷面的大小等，因此就需要建立在多種因素的分析基礎之上。在這類分級法中，比較完善的是1974年挪威地質學家巴頓(N.Barton)等人所提出的“巖體質量—Q”分級法。Q與六個表明巖體質量的地質參數有關，表達如下：(四)以多種因素進行組合的分級方法

根據不同的Q值，將巖體質量評為九等，詳見表4-5。巖體質量特別好極好良好好中等不良壞極壞特別壞Q400～1000100～40040～10010～404～101～40.1～10.01～0.10.001～0.01表4-5巖體質量評估(五)以工程對象為代表的分級法這類分級法如專門適用于噴錨支護的原國家建委頒布的圍巖分級法(1979年)、蘇聯在巴庫修建地下鐵道時所采用的圍巖分級法(1966年)等，優點是目的明確，而且和支護尺寸直接掛鉤，因此，使用方便，對指導施工很起作用。

根據不同的Q值，將巖體質量評為九等，詳見表4-5。巖體質量三、我國現行鐵路隧道圍巖分級方法我國現行的《鐵路隧道設計規范》明確規定，目前鐵路隧道圍巖分級采用以圍巖穩定性為基礎的分級方法。

㈠圍巖分級的基本因素及圍巖基本分級1、圍巖分級的基本因素圍巖基本分級應由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素確定。巖石堅硬程度和巖體完整程度應采用定性劃分和定量指標兩種方法確定。三、我國現行鐵路隧道圍巖分級方法㈠圍巖分級的基本因素及圍巖石類別單軸飽和抗壓極限強度(MPa)代表性巖石硬質巖極硬巖＞60花崗巖、閃長巖、玄武巖等巖漿巖；硅巖、鈣質膠結的礫巖及砂巖、石灰巖、白云巖等沉積巖；片麻巖、石英巖、大理巖、板巖、片巖等變質巖硬巖30～60軟質巖較軟巖15～30凝灰巖等噴出巖；砂礫巖、泥質砂巖、泥質頁巖、炭質頁巖、泥灰巖、泥巖、煤等沉積巖；云母片石或千枚巖等變質巖軟巖5～15極軟巖＜5

巖石堅硬程度劃分為極硬巖、硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖等5類（表2-4-1）表2-4-1巖石堅硬程度的劃分巖石類別單軸飽和抗壓極限強度(MPa)代表性巖石硬質巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(表2-4-2)。完整程度結構面特征結構類型巖體完整性指數完整結構面1～2組，以構造型節理或層面為主，密閉型巨塊狀整體結構＞0.75較完整結構面2～3組，以構造型節理、層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物塊狀結構0.75≥＞0.55較破碎結構面一般為3組，以節理及風化裂隙為主，在斷層附近受構造影響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有充填物層狀結構、塊石碎石結構0.55≥＞0.35破碎結構面大于3組，多以風化型裂隙為主，在斷層附近受構造作用影響大，裂隙以張開型為主，多有充填物碎石角礫狀結構0.35≥＞0.15極破碎結構面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質或泥夾巖屑充填，充填物厚度大散體狀結構≤0.15表2-4-2巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎等5類(2、圍巖基本分級圍巖級別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整-＞4.5Ⅱ極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整-3.5～4.5Ⅲ極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整-2.5～4.0Ⅳ極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質、鐵質膠結的碎(卵)石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)1.5～3.0Ⅴ軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構造影響嚴重的破碎帶)一般第四系堅硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎(卵)石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)1.0～2.0Ⅵ受構造影響很嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等＜1.0(飽和狀態的土＜1.5)

根據巖石堅硬程度和巖體完整程度將圍巖分為6級(見下表)。2、圍巖基本分級圍巖級別巖體特征土體特征圍巖彈性㈡圍巖分級的影響因素及分級的修正1、地下水在隧道圍巖分級中水的影響是不容忽視的，在同級圍巖中，遇水后則適當降低圍巖級別。降低的幅度主要視：①圍巖的巖性及結構面的狀態；②地下水的性質、大小、流通條件及對圍巖浸潤狀況和危害程度而定。本圍巖分級中關于地下水影響的修正參照表2-4-4和表2-4-5。級別狀態滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或濕潤＜10Ⅱ偶有滲水10～25Ⅲ經常滲水25～125表2-4-4地下水狀態的分級㈡圍巖分級的影響因素及分級的修正級別狀態滲水量[L/(m

圍巖級別地下水狀態級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ-ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ-ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ-表2-4-5地下水影響的修正2、初始應力場圍巖的初始應力狀態對巖體的構造一力學特征是有一定影響的。因此，圍巖分級中考慮了初始應力狀態的影響，將初始應力場采取修正系數的方法，對圍巖級別予以降級(表2-4-6和表2-4-7)。圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ-ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ-Ⅲ初始地應力狀態主要現象評估基準()極高應力硬質巖：開挖過程中時有巖爆發生，有巖塊彈出，洞壁巖體發生剝離，新生裂縫多，成洞性差＜4軟質巖：巖心常有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發生大位移，持續時間長，不易成洞高應力硬質巖：開挖過程中可能出現巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現象，新生裂縫較多，成洞性較差4～7軟質巖：巖心時有餅化現象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續時間長，成洞性差

圍巖級別初始地應力狀態ⅠⅡⅢⅣⅤ極高應力ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高應力ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ表2-4-6初始地應力狀態評估表2-4-7初始地應力影響的修正初始地應力狀態主要現象評估基準(兩點說明：設計階段：采用修正后的圍巖分級。施工階段：根據實際情況，進一步判定圍巖分級，依據仍然是：巖石堅硬程度圍巖完整狀態地下水初始地應力兩點說明：（二）公路隧道圍巖分級（1）初步分級～相當于鐵路的基本分級依據：圍巖主要定性特征，該特征由兩個基本因素組成：巖石堅硬程度Rc（巖石單軸飽和抗壓強度）

巖體完整性Kv（巖體完整性系數）

BQ=90+3Rc+250Kv

當Rc>90Kv+30時：以Rc=90Kv+30和Kv代入計算BQ值；當Kv>0.04Rc+0.4時：以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值。圍巖基本質量指標：（二）公路隧道圍巖分級（1）初步分級～相當于鐵路的基本分級當無Rc值時，可采用點荷載強