第05讲围岩分级与围岩压力

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1、本讲主要内容隧道围岩的概念及其性质影响围岩稳定性的因素隧道围岩分级隧道围岩压力的确定方法1、隧道围岩的概念及其性质（1）隧道围岩的概念（2）隧道围岩的工程性质（3）围岩与隧道工程的相互关系1、隧道围岩的概念及其性质（1）隧道围岩的概念定义:隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩（土）体隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。围岩（6-10倍洞径）1、隧道围岩的概念及其性质（1）隧道围岩的概念注意几个问题:围岩≠岩体围岩不是整个岩土体，是受隧道建设影响（工程意义上的影响）的那部分岩土体岩体≠岩石岩体=岩石+结构面围岩既可能是岩质，也可能是土质，或是二者混合体1、隧道围岩

2、的概念及其性质（2）隧道围岩的工程性质物理性质质量指标（密度、容重等）孔隙指标（孔隙率等）水理指标（吸水率、含水率、饱水率等）其它指标（膨胀性、软化性、抗冻性等）力学性质强度指标（抗拉、抗剪、抗压等）变形特性（压缩变形、剪切变形、流变等）注意岩体和岩石性质的差异1、隧道围岩的概念及其性质（2）隧道围岩的工程性质质量指标（密度、容重等）岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量和重量称为密度和容重。可分为：天然密度、饱和密度、干密度、颗粒密度等孔隙指标（孔隙率、孔隙比）岩石试样中孔隙体积与试样体积的百分比称为孔隙率。孔隙体积与固体体积的比值称为孔隙比1、隧道围岩的概念及其性质（2）

3、隧道围岩的工程性质水理指标（含水率、吸水率、饱水率等）含水率是天然状态下岩石中水的重量与岩石干重量的百分比。吸水率是干燥岩样在室温和一个大气压下吸入水的重量与岩石干重量的百分比。饱水率是岩石在强制饱和状态下岩样的最大吸入水的重量与岩石干重量的百分比。饱水系数是吸水率与饱水率的百分比。1、隧道围岩的概念及其性质（2）隧道围岩的工程性质其它物理指标（膨胀性、抗渗性、软化性、抗冻性等）膨胀性是岩石浸水后体积增大的性质，用膨胀率和膨胀力衡量。渗透性是在水压力作用下，岩石孔隙和裂隙透过水的能力，用渗透系数衡量。软化性是岩石与水相互作用时强度降低的特性，用软化系数衡量。抗冻性是岩石抗冻融破

4、坏的性能，用抗冻系数衡量。1、隧道围岩的概念及其性质（2）隧道围岩的工程性质强度指标（抗压、抗拉、抗剪等）岩石在荷载作用下破坏时承受的最大荷载应力称为强度。包括抗压、抗拉、抗剪强度等，其中以抗压和抗剪为最为重要，很少考虑抗拉强度。变形指标（压缩、剪切、流变等）影响因素十分复杂。包括作用力的大小和方式；岩石物理性质，如矿物组成和结构构造；变形条件，如围压、温度、孔隙压力、时间、含水量等。1、隧道围岩的概念及其性质（3）围岩与隧道工程的相互关系围岩在隧道工程中具有三位一体特性:围岩是修建隧道的介质，是构成隧道的基本材料和环境;围岩是产生围岩压力的原因，是隧道结构的荷载来源；围岩同时

5、可以分担一部分围岩压力，还是承载结构。1、隧道围岩的概念及其性质（3）围岩与隧道工程的相互关系围岩对隧道设计施工的影响:隧道开挖难易程度;隧道开挖后的稳定程度；隧道支护结构承受荷载的大小。2、影响隧道围岩稳定性的因素（1）影响因素总揽（2）影响因素详解2、影响隧道围岩稳定性的因素（1）影响因素总揽自然因素（地质条件）岩体结构特征结构面性质和空间组合特征岩石的力学性质初始地应力场人为因素（设计施工因素）隧道形状和尺寸隧道埋深地下水支护类型和时间施工方法2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解1)岩体结构特征●破碎程度：裂隙率、裂隙间距。岩体结构特征是指岩体的破碎程度或完整状

6、态。●完整状态：整块状、大块状等。裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面。2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解2)结构面的性质和空间组合状态结构面性质结构面成因结构面光滑程度结构面充填状态结构面规模结构面空间组合（相互位置）结构面密集程度2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解3)岩石的力学性质岩石的工程性质是多方面的，一般主要指岩石的强度或坚固性。在岩体结构状态成为控制围岩稳定的主要因素时，强调岩石强度意义是不大的。岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的。2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解4)初始地应力场●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本

7、作用力。●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解5)地下水●使岩质软化，强度降低，对软岩尤为明显，对土体则可促使其液化或流动；●有软弱结构面的围岩，会冲走充填物或使夹层液化，减少层间摩阻力促使岩块滑动；●在某些围岩中，如石膏、岩盐和蒙脱石为主的粘土岩中，遇水后产生膨胀，在未胶结或弱胶结的砂岩中可产生流砂和潜蚀。2、影响隧道围岩稳定性的因素（2）影响因素详解6)隧道形状和尺寸形状方面（一般情况）:圆形断面受