1、復(fù)習(xí)與回顧復(fù)習(xí)與回顧隧道隧道結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)造構(gòu)造主體構(gòu)主體構(gòu)造物造物附屬構(gòu)附屬構(gòu)造物造物洞身洞身襯砌襯砌洞門構(gòu)洞門構(gòu)造物造物洞身襯砌洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀洞身襯砌洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀由隧道的幾何設(shè)計(jì)確定由隧道的幾何設(shè)計(jì)確定 襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定 明洞明洞通風(fēng)通風(fēng)照明照明排水、消防、通訊等排水、消防、通訊等隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境1 1 隧道工程地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)概念隧道工程地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)概念2 2 隧道圍巖的工程性質(zhì)隧道圍巖的工程性質(zhì)4 4 隧道圍巖分級隧道圍巖分級5 5 初始應(yīng)力場及圍巖壓力初始應(yīng)力場及圍巖壓力3

2、3 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性內(nèi)容內(nèi)容隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念1 1主要相關(guān)概念主要相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖周邊圍巖地層地層圍巖穩(wěn)定性圍巖穩(wěn)定性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地上結(jié)構(gòu)地上結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比約束約束約束約束位位于于巖巖土土體體以以上上位于巖土體以內(nèi)位于巖土體以內(nèi)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比隧道是一種結(jié)構(gòu)體系隧道是一種結(jié)構(gòu)體系隧道工

3、程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道是一種地下結(jié)構(gòu)體系隧道是一種地下結(jié)構(gòu)體系隧道是地下工程的一種主要形式隧道是地下工程的一種主要形式地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖周邊圍巖地層是地下結(jié)構(gòu)承載的主體地層是地下結(jié)構(gòu)承載的主體用于約束地層用于約束地層限制變形和坍塌限制變形和坍塌地層是地下結(jié)構(gòu)荷載的主要來源地層是地下結(jié)構(gòu)荷載的主要來源地層起主導(dǎo)作用地層起主導(dǎo)作用圍巖壓力圍巖壓力地下水壓力地下水壓力地質(zhì)勘探、地形線路勘測、地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工地質(zhì)勘探、地形線路勘測、地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工重要理念重要理念圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)有嵌固作用圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)有嵌固作用隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程

4、的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念l是地層的一部分，是隧道是地層的一部分，是隧道開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響那部分巖那部分巖( (土土) )體。體。l或隧道或隧道開挖影響的那部分巖體開挖影響的那部分巖體。l在隧道開挖和支護(hù)過程中，在隧道開挖和支護(hù)過程中，圍巖將產(chǎn)生應(yīng)力重分布圍巖將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，其性質(zhì)也發(fā)生變化其性質(zhì)也發(fā)生變化。l圍巖的邊界圍巖的邊界：開挖引起的應(yīng)力變化可以忽略不計(jì)的地方。：開挖引起的應(yīng)力變化可以忽略不計(jì)的地方。圍巖圍巖l圍巖是圍巖是直接影響隧道穩(wěn)定性的因素直接影響隧道穩(wěn)定性的因素，圍巖的好壞直接影響隧道的設(shè)計(jì)施工，圍巖的好壞直接影響隧道的設(shè)計(jì)施

5、工及造價(jià)。及造價(jià)。l約為約為610倍倍隧道直徑隧道直徑l說明：圍巖既指巖體也指土體說明：圍巖既指巖體也指土體圍巖相關(guān)內(nèi)容圍巖相關(guān)內(nèi)容圍巖工程性質(zhì)圍巖工程性質(zhì)圍巖初始應(yīng)力圍巖初始應(yīng)力圍巖壓力圍巖壓力圍巖分級圍巖分級圍巖穩(wěn)定性圍巖穩(wěn)定性巖體構(gòu)造巖體構(gòu)造物理、力學(xué)特征物理、力學(xué)特征地層、圍巖與隧道的關(guān)系地層、圍巖與隧道的關(guān)系地層地層隧道隧道圍巖圍巖(6-10)DD隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)2 2 隧道圍巖的工程性質(zhì)隧道圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體的變形特性巖體的變形特性

6、巖體的強(qiáng)度巖體的強(qiáng)度巖體結(jié)構(gòu)分類巖體結(jié)構(gòu)分類隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)物理性質(zhì)物理性質(zhì)水理性質(zhì)水理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)斷層面、層理面、節(jié)理面、裂隙面等斷層面、層理面、節(jié)理面、裂隙面等結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體巖體巖體巖體概念巖體概念被結(jié)構(gòu)面切割的塊體被結(jié)構(gòu)面切割的塊體由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成的具有結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)體由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成的具有結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)體巖體力學(xué)性質(zhì)取決于巖體結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)面特性巖體力學(xué)性質(zhì)取決于巖體結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)面特性地下水對巖體力學(xué)性質(zhì)影響很大！地下水對巖體力學(xué)性質(zhì)影響很大！巖體性質(zhì)巖體性質(zhì)容重、節(jié)理產(chǎn)狀等容重

7、、節(jié)理產(chǎn)狀等溶水性、透水性和持水性等溶水性、透水性和持水性等抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度等抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度等對圍巖穩(wěn)定性影響最大的是對圍巖穩(wěn)定性影響最大的是力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)！圍巖抵抗變形和破壞的性質(zhì)圍巖抵抗變形和破壞的性質(zhì)* *了解巖體的工程性質(zhì)了解巖體的工程性質(zhì), ,有助于理解隧道圍巖穩(wěn)定性有助于理解隧道圍巖穩(wěn)定性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)層理面層理面斷層面斷層面節(jié)理面節(jié)理面斷層帶中斷層帶中軟弱夾層軟弱夾層隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)自然界中的巖體自然界中的巖體隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)

8、圍巖的工程性質(zhì)自自然然界界中中的的巖巖體體隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體與巖石巖體與巖石圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖體：具有明顯的非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體：具有明顯的非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體力學(xué)性質(zhì)獲取巖體力學(xué)性質(zhì)獲取現(xiàn)場試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢現(xiàn)場試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體的變形特性巖體的變形特性1.1.巖體的變形特性：巖體的變形特性：2.2.受壓變形受壓變形問題：巖體

9、能受拉嗎？問題：巖體能受拉嗎？ 受拉、受壓、剪切、流變受拉、受壓、剪切、流變 巖石：線性、彈性巖石：線性、彈性巖體：彈塑性體、四個(gè)階段巖體：彈塑性體、四個(gè)階段軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性巖體既不是簡單的彈性體，也不是純粹的塑性體巖體既不是簡單的彈性體，也不是純粹的塑性體完整性好，接近彈性體完整性好，接近彈性體而是復(fù)雜的彈塑性體而是復(fù)雜的彈塑性體破裂和松散，接近塑性體破裂和松散，接近塑性體有限，一般不考慮有限，一般不考慮 隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線巖體：巖體： 壓密階段壓密階段(OA) (O

10、A) 彈性階段彈性階段(AB) (AB) 塑性階段塑性階段(BC) (BC) 破裂和破壞階段破裂和破壞階段(CD)(CD) esABC巖體巖石軟弱結(jié)構(gòu)面0峰值強(qiáng)峰值強(qiáng)度高度高軟弱軟弱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面面隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)3.3.剪切變形剪切變形巖體的變形特性巖體的變形特性沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) 結(jié)構(gòu)面起主導(dǎo)作用結(jié)構(gòu)面起主導(dǎo)作用 沿巖石斷裂沿巖石斷裂 巖石起主導(dǎo)作用巖石起主導(dǎo)作用在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷 介于上述二者之間介于上述二者之間隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)4.4.流變特性流變特

11、性流變：流變：巖體的變形或應(yīng)力隨時(shí)間而變化時(shí)間效應(yīng)巖體的變形或應(yīng)力隨時(shí)間而變化時(shí)間效應(yīng)巖體的變形特性巖體的變形特性蠕變?nèi)渥儯褐笐?yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長：指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長 松弛松弛：應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減：應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減 問題問題：圍巖流變特性對隧道的影響？：圍巖流變特性對隧道的影響？ 應(yīng)應(yīng)變變應(yīng)應(yīng)力力tt00應(yīng)變應(yīng)變=常數(shù)常數(shù)應(yīng)力應(yīng)力=常數(shù)常數(shù)蠕變曲線蠕變曲線松弛曲線松弛曲線隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體的強(qiáng)度巖體的強(qiáng)度1.1.巖石強(qiáng)度：巖石強(qiáng)度：通過試件獲得通過試件獲得 2.2.巖體強(qiáng)度：巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約為

12、巖石強(qiáng)度的低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的70708080。 抗剪強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度：受結(jié)構(gòu)面的制約受結(jié)構(gòu)面的制約 結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖體，只有抗壓的結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖體，只有抗壓的510%抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：巖石：受微裂隙制約，強(qiáng)度大巖石：受微裂隙制約，強(qiáng)度大 巖體：受結(jié)構(gòu)面制約，強(qiáng)度小，具有各向異性巖體：受結(jié)構(gòu)面制約，強(qiáng)度小，具有各向異性 巖體結(jié)構(gòu)分類巖體結(jié)構(gòu)分類巖體的結(jié)構(gòu)巖體的結(jié)構(gòu)不同塊度、形狀、產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成不同類型不同塊度、形狀、產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成不同類型 整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)散

13、體結(jié)構(gòu)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖巖石石試試驗(yàn)驗(yàn)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-3圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性研究圍巖穩(wěn)定性的意義研究圍巖穩(wěn)定性的意義3 3 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖穩(wěn)定性的因素影響圍巖穩(wěn)定性的因素圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài)圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-3圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性答：答：研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定! !研究圍巖穩(wěn)定性的意義研究圍巖穩(wěn)定性的意義圍巖的穩(wěn)定性：圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的穩(wěn)定程度隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的穩(wěn)定程度問題問題

14、：什么是隧道工程的頭等大事？：什么是隧道工程的頭等大事？圍巖級別的工程應(yīng)用：圍巖級別的工程應(yīng)用：u判斷圍巖穩(wěn)定性判斷圍巖穩(wěn)定性u判斷施工難易程度，投資依據(jù)判斷施工難易程度，投資依據(jù)u結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-3圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖穩(wěn)定性的因素影響圍巖穩(wěn)定性的因素兩大類：兩大類：地質(zhì)因素地質(zhì)因素客觀因素客觀因素人為因素主觀因素、工程因素人為因素主觀因素、工程因素 巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì) 地下水的影響地下水的影響 圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài) 隧道尺寸隧

15、道尺寸 支護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)：強(qiáng)、弱支護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)：強(qiáng)、弱 隧道開挖方法隧道開挖方法隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-3圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖穩(wěn)定性的因素影響圍巖穩(wěn)定性的因素破碎程度破碎程度：裂隙率、裂隙間距。：裂隙率、裂隙間距。 裂隙是廣義的裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。 完整狀態(tài)完整狀態(tài)：整塊狀、大塊狀等。：整塊狀、大塊狀等。 巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。按這按這2 2個(gè)指標(biāo)：個(gè)指標(biāo)：圍巖圍巖巖體巖體整體塊整體塊d1.0cmd1.0cm 大塊體大塊體 d=0.4-1.0cmd=

16、0.4-1.0cm 塊石狀塊石狀d=0.2-0.4cmd=0.2-0.4cm碎石塊碎石塊 d0.2cm d0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.15 0.90.75 R 0.90.5 R 0.750.25 R 0.5R 30 Rb30 硬巖硬巖 5 Rb30 5 Rb30 軟巖軟巖 Rb 5 Rb 5 極軟巖極軟巖 圍巖完整程度圍巖完整程度 指標(biāo)指標(biāo)1 1：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度 指標(biāo)指標(biāo)2 2：地質(zhì)構(gòu)造影響程度：地質(zhì)構(gòu)造影響程度 由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為5 5個(gè)級別個(gè)級別

17、 見下表：見下表： 隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖分級完整程度()結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度()地質(zhì)構(gòu)造影響程度完整不發(fā)育輕微較完整較發(fā)育、不發(fā)育較重、輕微較破碎發(fā)育、較發(fā)育嚴(yán)重破碎極發(fā)育、發(fā)育極嚴(yán)重、嚴(yán)重極破碎極發(fā)育極嚴(yán)重巖體完整程度的劃分巖體完整程度的劃分隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖分級等級等級地質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理不發(fā)育 節(jié)理（裂隙）節(jié)理（裂隙）1-21-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在在1.0m1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀

18、節(jié)理較發(fā)育節(jié)理較發(fā)育 節(jié)理（裂隙）節(jié)理（裂隙）2-32-3組，呈組，呈x x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的間距大于間距大于0.4m0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育 節(jié)理（裂隙）節(jié)理（裂隙）3 3組以上，不規(guī)則，呈組以上，不規(guī)則，呈x x型或米字型，以構(gòu)造型或型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m0.4m，大部分微張開，部分張開，大部分微張開，部分張開，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀大部分為粘性土填充。巖體被切割

19、成塊、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理很發(fā)育 節(jié)理（裂隙）節(jié)理（裂隙）3 3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于間距小于0.2m0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀成碎石狀()()圍巖結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度劃分圍巖結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度劃分隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖分級等級等級地質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育節(jié)理不發(fā)育較重較重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)

20、較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可有小斷層，節(jié)理較發(fā)育有小斷層，節(jié)理較發(fā)育嚴(yán)重嚴(yán)重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(yán)重很嚴(yán)重位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有的呈粉末泥土狀的呈粉末泥土狀()()圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級劃分圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級劃分隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖

21、分級我國現(xiàn)行的隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍巖分級（一）鐵路隧道圍巖分級（一）鐵路隧道圍巖分級 （6 6） 修正分級修正分級 u地下水修正地下水修正u下水的下水的3 3種處理種處理方法：方法： u 分級時(shí)按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降低圍巖等級分級時(shí)按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降低圍巖等級(1(12 2級級) )； u 分級時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍巖等級；分級時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍巖等級； u 直接將地下水狀況直接將地下水狀況( (水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓力等水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓力等) )作為一作為一個(gè)分級指標(biāo)。個(gè)分級指標(biāo)。 （4 4）鐵

22、路隧道圍巖分級表鐵路隧道圍巖分級表 基本分級基本分級+ +圍巖彈性縱波速圍巖彈性縱波速 = = 鐵路隧道圍巖分級表鐵路隧道圍巖分級表給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。 尚未考慮地下水和地應(yīng)力。尚未考慮地下水和地應(yīng)力。（5 5） 特點(diǎn)特點(diǎn) u地下水修正地下水修正u地應(yīng)力修正地應(yīng)力修正 隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖分級l地下水狀態(tài)的分級表地下水狀態(tài)的分級表級別級別狀態(tài)狀態(tài)滲水量滲水量L/(min10m)干燥或濕潤干燥或濕潤10偶有滲水偶有滲水1025經(jīng)常滲水經(jīng)常滲水25125 圍巖基本分級圍巖基本分級 地下水狀態(tài)分級地下水狀態(tài)分

23、級 鐵路隧道分級按第鐵路隧道分級按第1 1種方法處理：種方法處理：l地下水影響的修正地下水影響的修正我國現(xiàn)行的隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍巖分級（一）鐵路隧道圍巖分級（一）鐵路隧道圍巖分級 隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-4隧道圍巖分級隧道圍巖分級初始地初始地 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)主主 要要 現(xiàn)現(xiàn) 象象評估基準(zhǔn)評估基準(zhǔn) （R Rc c/maxmax）極高應(yīng)力極高應(yīng)力1.1.硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差4(22.5)hq深埋深埋h(22.5)hq深埋深埋h(2

24、2.5)hq淺埋淺埋塌落拱塌落拱塌落拱塌落拱塌落拱塌落拱隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力hq圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力vshs隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力(2)(2)圍巖松動(dòng)壓力的確定圍巖松動(dòng)壓力的確定方法方法l現(xiàn)場量測法現(xiàn)場量測法l理論估算法理論估算法l統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法( (經(jīng)驗(yàn)法、構(gòu)成類比法經(jīng)驗(yàn)法、構(gòu)成類比法) )符合實(shí)際，但有局限性符合實(shí)際，但有局限性只能符合大致規(guī)律，有待改進(jìn)只能符合大致規(guī)律，有待改進(jìn)比較符合實(shí)際，但缺乏理論根據(jù)比較符合實(shí)際，但缺

25、乏理論根據(jù)統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法普氏理論法普氏理論法太沙基理論法太沙基理論法深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力明洞壓力明洞壓力土柱法土柱法一院法一院法公路隧道圍巖壓力公路隧道圍巖壓力土力學(xué)擋土墻土壓力方法土力學(xué)擋土墻土壓力方法借鑒鐵路隧道圍巖壓力方法借鑒鐵路隧道圍巖壓力方法隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力的現(xiàn)場量測法圍巖松動(dòng)壓力的現(xiàn)場量測法l直接量測法直接量測法l間接量測法間接量測法直接量測直接量測：主要采用壓力盒、壓力傳感器等，壓力盒按工作原理分為機(jī)

26、：主要采用壓力盒、壓力傳感器等，壓力盒按工作原理分為機(jī)械作用式、電測式和液壓式等，目前使用較多的是鋼弦式壓力盒。械作用式、電測式和液壓式等，目前使用較多的是鋼弦式壓力盒。 間接量測間接量測：利用量測隧道襯砌的：利用量測隧道襯砌的應(yīng)變、變形應(yīng)變、變形來推算作用在其上的圍巖來推算作用在其上的圍巖壓力的方法，即間接量測法。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測應(yīng)變計(jì)、壓力的方法，即間接量測法。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變磚等混凝土應(yīng)變磚等在支護(hù)結(jié)構(gòu)背后埋設(shè)壓力盒在支護(hù)結(jié)構(gòu)背后埋設(shè)壓力盒. . 所測得的圍巖壓力實(shí)際上是圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間所測得的圍巖壓力實(shí)際上是圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間接觸應(yīng)力，可

27、能是圍巖的松動(dòng)壓力，也可能既包含松動(dòng)壓力又包括因支護(hù)結(jié)構(gòu)接觸應(yīng)力，可能是圍巖的松動(dòng)壓力，也可能既包含松動(dòng)壓力又包括因支護(hù)結(jié)構(gòu)變形而引起的圍巖抗力。變形而引起的圍巖抗力。取決于圍巖特性和接觸條件。取決于圍巖特性和接觸條件。隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力直接量測法隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力間接量測法隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力(2)(2)圍巖松動(dòng)壓力的確定圍巖松動(dòng)壓力的確定1)1)深埋隧道圍巖松動(dòng)

28、壓力的確定方法深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(a) (a) 統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法我國我國鐵路隧規(guī)鐵路隧規(guī)所推薦的方法所推薦的方法式中式中 圍巖容重；圍巖容重； hq坍落拱高度；坍落拱高度； s 圍巖級別；圍巖級別； w 寬度影響系數(shù)，由寬度影響系數(shù)，由 w=1+i（B-5）計(jì)算：）計(jì)算： B 坑道寬度坑道寬度 當(dāng)當(dāng)B5m時(shí)，取時(shí)，取 i=0.2，當(dāng)，當(dāng)B5m時(shí)，取時(shí)，取i=0.1。垂直松動(dòng)壓力垂直松動(dòng)壓力qhqwhsq1245.0u破損階段法或容許應(yīng)力法破損階段法或容許應(yīng)力法hqh塌落拱塌落拱B隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖

29、松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力(2)(2)圍巖松動(dòng)壓力的確定圍巖松動(dòng)壓力的確定1)1)深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(a) (a) 統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法我國我國鐵路隧規(guī)鐵路隧規(guī)所推薦的方法所推薦的方法適用條件：適用條件：H/B1.7H/B1.7，H H為坑道的高度為坑道的高度深埋隧道深埋隧道不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖采用礦山法施工的隧道采用礦山法施工的隧道qhqsqh79.141.0u概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法* *由于施工控制，圍巖由于施工控制，圍巖變形小，松動(dòng)壓力?。∽冃涡?，松動(dòng)壓力小！大多為形變壓力！大多為形變壓力！水平松動(dòng)壓力

30、水平松動(dòng)壓力(0.51.0)q(0.30.5)q(0.150.3)q5bH5b時(shí)為深埋隧道！時(shí)為深埋隧道！2)2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(a)(a)土柱法土柱法滑動(dòng)面概念：滑動(dòng)面概念：當(dāng)隧道埋深不大，當(dāng)隧道埋深不大，開挖影響波及地表，巖體向下滑開挖影響波及地表，巖體向下滑移形成塌陷區(qū)域，在隧道兩側(cè)出移形成塌陷區(qū)域，在隧道兩側(cè)出現(xiàn)滑動(dòng)面。下滑的兩種阻力：現(xiàn)滑動(dòng)面。下滑的兩種阻力：摩摩擦阻力和支護(hù)反力擦阻力和支護(hù)反力)245tan()21(00sthHqe水平壓力水平壓力按朗肯公式：按朗肯公式：hqvs滑動(dòng)巖體未擾動(dòng)土體滑動(dòng)面hHtqhH 要點(diǎn)要點(diǎn)：忽略滑動(dòng)面

31、上的阻力。：忽略滑動(dòng)面上的阻力。 適于適于：埋深小于自然拱高度：埋深小于自然拱高度垂直壓力垂直壓力：圍巖壓力隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力(2)(2)圍巖松動(dòng)壓力的確定圍巖松動(dòng)壓力的確定2)2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(b)(b)一院法一院法要點(diǎn)要點(diǎn)：滑動(dòng)面長，：滑動(dòng)面長，滑動(dòng)面上的阻力滑動(dòng)面上的阻力不可忽略不可忽略! !適于適于：埋深大：埋深大于自然拱高度于自然拱高度qhH NT2W2NT2PT1W2BFW1EAhBtT1DCHG00h1Ht鐵道部第一勘測設(shè)計(jì)

32、院鐵道部第一勘測設(shè)計(jì)院 塊體極限平衡理論塊體極限平衡理論 計(jì)算步驟計(jì)算步驟：隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓力初始應(yīng)力場與圍巖壓力2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(b)一院法一院法1.破裂面破裂面AC、BD2.矩形矩形EFHG下沉下沉帶動(dòng)帶動(dòng)三棱體三棱體ACE和和BDF下滑下滑整個(gè)巖體整個(gè)巖體ABDHGC下滑下滑受阻于未擾動(dòng)巖體受阻于未擾動(dòng)巖體3.作用力有作用力有 矩形矩形EFHGW1； 三棱體三棱體ACE,BDFW2； 三棱體與巖體三棱體與巖體EFDC之間的摩阻力之間的摩阻力 T=T1+T2； 阻力阻力N qhH NT2W2NT2PT

33、1W2BFW1EAhBtT1DCHG00h1Ht計(jì)算步驟計(jì)算步驟：隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力2)2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(b)(b)一院法一院法按按力的平衡條件力的平衡條件，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的垂直壓力為：，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的垂直壓力為：式中只有式中只有T1是未知，是未知，可求得：可求得：sin211TWPcos21211hT 側(cè)壓力系數(shù)側(cè)壓力系數(shù) 于是，于是，P可求出。可求出。 BPvsW1Tv1Tv2P綜上綜上：計(jì)算公式：計(jì)算公式隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與

34、圍巖壓力力2)2)淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法(b)(b)一院法一院法垂直壓力垂直壓力水平壓力水平壓力( (假定梯形分布假定梯形分布) )若按平均若按平均)(2121eee)tan1(11Bhhqtantan)tan(tantan1tantantan000tantantan)tan1(tantan0002011hehe2qe1e2e1e2隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力實(shí)例實(shí)例1 1：計(jì)算理論與方法：計(jì)算理論與方法：計(jì)算結(jié)果：計(jì)算結(jié)果：隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力

35、圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力hq深、淺埋隧道分界深度深、淺埋隧道分界深度)1(tan0tan10bhkvekbshqvswhqsq1245.0fbhqqvs計(jì)算公式：計(jì)算公式：土柱理論土柱理論太沙基理論太沙基理論統(tǒng)計(jì)法隧規(guī)統(tǒng)計(jì)法隧規(guī)普氏理論普氏理論2hq隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力4.4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力5.5.明洞壓力明洞壓力特點(diǎn)：特點(diǎn)：按回填土考慮荷載，按土按回填土考慮荷載，按土力學(xué)中擋土墻土壓力理論計(jì)算，力學(xué)中擋土墻土壓力理論計(jì)算，參考相關(guān)土壓力書籍。參考相關(guān)土壓力書籍。設(shè)計(jì)明洞時(shí)，設(shè)計(jì)明洞時(shí)，考慮荷載考慮荷載：1）

36、拱圈回填土垂直土壓力）拱圈回填土垂直土壓力2）拱圈回填土石側(cè)壓力）拱圈回填土石側(cè)壓力3）邊墻回填土垂直土壓力）邊墻回填土垂直土壓力回填片石偏壓式拱形明洞回填土i = 1 31 5不對稱式拱形明洞隧道工程的地質(zhì)環(huán)境隧道工程的地質(zhì)環(huán)境-5初始應(yīng)力場與圍巖壓初始應(yīng)力場與圍巖壓力力圍巖壓力圍巖壓力6.6.公路隧道圍巖壓力公路隧道圍巖壓力公路隧道荷載分類公路隧道荷載分類地震力地震力1212落石沖擊力落石沖擊力偶然偶然荷載荷載1111凍脹力凍脹力 施工荷載施工荷載1010溫度變化的影響力溫度變化的影響力9 9立交渡槽流水壓力立交渡槽流水壓力其它其它可變可變荷載荷載8 8立交鐵路列車活載及其所產(chǎn)生的沖擊力和土壓力立交鐵路列車活載及其所產(chǎn)生的沖擊力和土壓力7 7立交公路車輛荷載及其所產(chǎn)生的沖擊力和土壓力立交公路車輛荷載