第四章__围岩分级与围岩压力

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1、隧道工程施工技术1第4章围岩分级及围岩压力一、概述4.4.1概述■研究隧道地质环境需要解决的两个问题（最佳的施工方法和支护结构）。■可采用的方法有（经验方法和理论方法）。■我国目前的隧道工程处在（经验设计和经验施工）的阶段。■经验法的依据就是隧道围岩稳定性的分级。■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性在不同的岩体中开挖隧道后岩体所表现出的稳定性是不同的，可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳定和不稳定四种。第二节围岩分级围岩分级：各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级。围岩分级的目的：作为选择施工方法的依据；进行科学管

2、理及正确评价经济效益；确定结构上的荷载(松散荷载)；给出衬砌结构的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。4比较理想的分级方法是：准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的随机性；便于操作使用，适于一般勘测单位所具备的技术装备水平；最好在挖开地层前得到结论。应该说，到现在还没有出现一种比较完美的方法。5围岩分类的几个基本要素围岩分级的方法很多种，不同国家，不同行业都根据各自的特点和目的提出了各自的分级方法，现行的许多分级方法中，作为分级的基本要素大致有三类:与岩性有关的要素地质构造有关的要素与地下水有关的要素6与岩性有关的要素：例如分为硬岩，软岩，膨胀岩。其分

3、级指标是岩石强度和变形性质等；例如掩饰的单轴抗压强度、岩石的变形模量或弹性波速等与地质构造有关的要素：例如软弱结构面的分布与性态，风化程度等。其分级指标采用岩石质量指标，地质因素评分法等。实际上就是对岩石完整性和结构状态的评价。它是占有重要地位的！7与地下水有关的要素：例如地下水发育时，围岩级别应降低。1个附加要素：初始地应力：适当考虑。8二、围岩分级方法(4类）(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法1.以岩石强度为基础的分级方法:这种分级方法，单纯以岩石强度为依据。这种分级方法认为隧道开挖后它的稳定性取决于岩石强度。岩石越坚硬，坑道越稳定。反之，岩石越松软，

4、可到稳定性就越差。实践证明，这种认识是不全面的，例如我国陕北的老黄土，无水时直立性很强，稳定性相当高，在无支护的情况下，可以维持十几年，甚至几十年。但单轴抗压强度很低；又如江西福建一带的红砂岩，整体性很好，坑道开挖后稳定性较好，但强度却不高，因此单纯以岩石强度为基础的分级方法需要改进完善。92.以岩石的物性指标为基础的分级方法：见表1-2在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅柯诺夫教授提出的“岩石坚固系数”分级法(或称“f”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在我国的隧道工程中得到了广泛的应用。“f”值是一个综合物性指标，它表示岩石在采矿过程中各个方面的相对

5、坚固性，如抗暴性、抗钻性、强度等。但以往人们确定“f”值主要采用强度试验法，再坚固其他指标。即式中--岩石饱和单轴极限抗压强度。我国工程部门在将“f”值分级法应用到隧道工程的设计、施工时，已注意到必须考虑岩体的地质构造、风化程度、地下水状况等多种因素的影响，而将由单一岩石强度决定的“f”值适当降低，即：式中“f”值是由岩石强度决定的，K是考虑地质条件的折减系数，一般情况下，K＜1.0。10(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法1.泰沙基分级法这种分级方法是在早期提出的，限于当时条件，仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九级，每级都有相应的地压范围值和支护措施，在分级

6、时是以坑道有水的条件为基础的，当确认无水时，Ⅳ～Ⅶ围岩的地压值应降低50﹪。这种分级方法曾长期被各国采用，至今有广泛影响。112.以岩体综合物性为指标的分级方法60年代，我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上，提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分级法”，并于1975年经修正后被我国“铁路工程技术规范(隧道)”所采用。该分级法将隧道围岩分为6级。见表1-4这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响，并建议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法。此外，这种分级法最早考虑了埋深对围岩级别的影响。其缺点是分类指标还缺乏定

7、量描述，没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法，在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定。12(三)与地质勘探手段相联系的分级方法1.按弹性波(纵波)速度的分级方法围岩弹性波速度是日本提出的分级方法，围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此，在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素(岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分为7级。我国1986年施行的“铁路隧道设计规范”中将弹性波(纵波)速度引入隧道围岩分级中，将围岩分为6级(表1-1)。表1-1弹性波(纵