隧道工程復(fù)習(xí)與回顧隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造主體構(gòu)造物附屬構(gòu)造物洞身襯砌洞門構(gòu)造物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

襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定明洞通風(fēng)照明排水、消防、通訊等隧道工程的地質(zhì)環(huán)境1隧道工程地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)概念2隧道圍巖的工程性質(zhì)4隧道圍巖分級5初始應(yīng)力場及圍巖壓力3圍巖的穩(wěn)定性內(nèi)容隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念1主要相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖地層圍巖穩(wěn)定性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地上結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比約束約束位于巖土體以上位于巖土體以內(nèi)隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念地下結(jié)構(gòu)與地上結(jié)構(gòu)的對比隧道是一種結(jié)構(gòu)體系隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道是一種地下結(jié)構(gòu)體系隧道是地下工程的一種主要形式地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖地層是地下結(jié)構(gòu)承載的主體用于約束地層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起主導(dǎo)作用圍巖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)、施工重要理念圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)有嵌固作用隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念是地層的一部分，是隧道開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響那部分巖(土)體。或隧道開挖影響的那部分巖體。在隧道開挖和支護(hù)過程中，圍巖將產(chǎn)生應(yīng)力重分布，其性質(zhì)也發(fā)生變化。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。圍巖圍巖是直接影響隧道穩(wěn)定性的因素，圍巖的好壞直接影響隧道的設(shè)計(jì)施工及造價(jià)。約為6~10倍隧道直徑說明：圍巖既指巖體也指土體圍巖相關(guān)內(nèi)容圍巖工程性質(zhì)圍巖初始應(yīng)力圍巖壓力圍巖分級圍巖穩(wěn)定性巖體構(gòu)造物理、力學(xué)特征地層、圍巖與隧道的關(guān)系地層隧道圍巖(6-10)DD隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---1地質(zhì)環(huán)境相關(guān)概念隧道工程的地質(zhì)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)2隧道圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)巖體的變形特性巖體的強(qiáng)度巖體結(jié)構(gòu)分類隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì)物理性質(zhì)水理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)斷層面、層理面、、節(jié)理面、裂隙面面等結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體巖體巖體概念被結(jié)構(gòu)面切割的塊塊體由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體體組成的具有結(jié)構(gòu)構(gòu)特征的地質(zhì)體巖體力學(xué)性質(zhì)取決決于巖體結(jié)構(gòu)特征征和結(jié)構(gòu)面特性地下水對巖體力學(xué)學(xué)性質(zhì)影響很大??！巖體性質(zhì)容重、節(jié)理產(chǎn)狀等等溶水性、透水性和和持水性等抗拉、抗壓、抗剪剪強(qiáng)度等對圍巖穩(wěn)定性影響響最大的是力學(xué)性質(zhì)！圍巖抵抗變形和破破壞的性質(zhì)*了解巖體的工程程性質(zhì),有助于理解隧道圍圍巖穩(wěn)定性隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)層理面斷層面節(jié)理面斷層帶中軟弱夾層層隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)自然界中的巖體隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)自然界中的巖體隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)巖體與巖石圍巖的工程性質(zhì)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)、各向異性巖體力學(xué)性質(zhì)獲取取現(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、代表性差隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)巖體的變形特性1.巖體的變形特性：：2.受壓變形問題：巖體能受拉拉嗎？受拉、受壓、剪切切、流變巖石：線性、彈性性巖體：彈塑性體、、四個(gè)階段軟弱結(jié)構(gòu)面：非線線性、塑性巖體既不是簡單的的彈性體，也不是是純粹的塑性體完整性好，接近彈彈性體而是復(fù)雜的彈塑性性體破裂和松散，接近近塑性體有限，一般不考慮慮隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)典型巖體全應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變曲線巖體：①壓密階段(OA)②彈性階段(AB)③塑性階段(BC)④破裂和破壞階段(CD)esABC巖體巖石軟弱結(jié)構(gòu)面0峰值強(qiáng)度高軟弱結(jié)構(gòu)面隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)3.剪切變形巖體的變形特性沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面起主導(dǎo)作用用沿巖石斷裂巖石起主導(dǎo)作用在結(jié)構(gòu)面的影響下下沿巖石剪斷介于上述二者之間間隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)4.流變特性流變：巖體的變形或應(yīng)力力隨時(shí)間而變化－－時(shí)間效應(yīng)巖體的變形特性蠕變：指應(yīng)力不變，而而應(yīng)變隨時(shí)間增長長松弛：應(yīng)變不變，而應(yīng)應(yīng)力隨時(shí)間而衰減減問題：圍巖流變特性對對隧道的影響？應(yīng)變應(yīng)力tt00應(yīng)變=常數(shù)應(yīng)力=常數(shù)蠕變曲線松弛曲線隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)巖體的強(qiáng)度1.巖石強(qiáng)度：通過試件獲得2.巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約約為巖石強(qiáng)度的70～80％。抗剪強(qiáng)度：受結(jié)構(gòu)面的制約結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖體體，只有抗壓的5~10%抗壓強(qiáng)度：巖石：受微裂隙制制約，強(qiáng)度大巖體：受結(jié)構(gòu)面制制約，強(qiáng)度小，具具有各向異性巖體結(jié)構(gòu)分類巖體的結(jié)構(gòu)不同塊度、形狀、、產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)體構(gòu)構(gòu)成不同類型整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---2圍巖的工程性質(zhì)巖石試驗(yàn)隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性研究圍巖穩(wěn)定性的的意義3圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖穩(wěn)定性的的因素圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài)態(tài)隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性答：研究圍巖的穩(wěn)定性性，如何促使圍巖巖穩(wěn)定!研究圍巖穩(wěn)定性的的意義圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不不支護(hù)條件下圍巖巖的穩(wěn)定程度問題：什么是隧道工程程的頭等大事？圍巖級別的工程應(yīng)應(yīng)用：判斷圍巖穩(wěn)定性判斷施工難易程度度，投資依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依依據(jù)隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖穩(wěn)定性的的因素兩大類：地質(zhì)因素—客觀因素人為因素－主觀因因素、工程因素⑴巖體結(jié)構(gòu)特征⑵結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合⑶巖石的力學(xué)性質(zhì)⑷地下水的影響⑸圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)⑴隧道尺寸⑵支護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)：強(qiáng)、弱⑶隧道開挖方法隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)定性影響圍巖巖穩(wěn)定性性的因素素●破碎程度度：裂隙率率、裂隙隙間距。。裂隙是廣廣義的：包括層層理、節(jié)節(jié)理、斷斷裂及夾夾層等結(jié)結(jié)構(gòu)面。。●完整狀態(tài)態(tài)：整塊狀狀、大塊塊狀等。。⑴巖體結(jié)結(jié)構(gòu)特征征指巖體的的破碎程程度或完完整狀態(tài)態(tài)。按這2個(gè)指標(biāo)：：圍巖巖體整體塊d>1.0cm

大塊體

d=0.4-1.0cm

塊石狀d=0.2-0.4cm碎石塊

d<0.2cm土石塊松散狀松軟狀土體歸入土類d為裂縫間距1.地質(zhì)因素素隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性巖體的破破碎程度度或完整整狀態(tài)。。隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性影響圍巖巖穩(wěn)定性性的因素素●性質(zhì)1)結(jié)構(gòu)面的的成因；；2)結(jié)構(gòu)面的的光滑程程度；3)結(jié)構(gòu)面的的物質(zhì)組組成；4)結(jié)構(gòu)面的的規(guī)模；；5)結(jié)構(gòu)面的的密集度度?！窨臻g組合合指結(jié)構(gòu)面面的相互互位置狀狀態(tài)。⑵結(jié)構(gòu)構(gòu)面性質(zhì)質(zhì)和空間間組合問題：軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面有有怎樣的的害處？？什么是是不利空空間組合合？隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性充分認(rèn)識識巖體的的復(fù)雜性性及危害害性!隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性影響圍巖巖穩(wěn)定性性的因素素節(jié)理較發(fā)發(fā)育張家界圖圖隧道工程程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---3圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性影響圍巖巖穩(wěn)定性性的因素素主要指巖巖石的單單軸飽和和極限抗抗壓強(qiáng)度度Rb。巖石強(qiáng)度度越高，，隧道越越穩(wěn)定。。⑶巖石石的力學(xué)學(xué)性質(zhì)初始應(yīng)力力是隧道道圍巖變變形、破破壞的根根本作用用力。已初步步將初初始應(yīng)應(yīng)力考考慮進(jìn)進(jìn)圍巖巖分級級之中中。在高的的初始始應(yīng)力力場條條件下下，圍圍巖級級別應(yīng)應(yīng)適當(dāng)當(dāng)降低低。(4)圍巖的的初應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)軟化圍圍巖；；減少層層間摩摩阻力力促使使巖塊塊滑動(dòng)動(dòng)；具膨脹脹性的的圍巖巖，遇遇水后后產(chǎn)生生膨脹脹等。。⑸地地下水水的影影響隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性影響圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素2.人為因因素1)坑道尺尺寸和和形狀狀尺寸：：跨度度越大大，圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性越差差形狀：：圓形形或橢橢圓形形圍巖巖以壓壓應(yīng)力力為主主，利利于圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性矩形或或梯形形，頂頂板處處的圍圍巖出出現(xiàn)拉拉應(yīng)力力，不不利于于圍巖巖穩(wěn)定定性2)支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類類型強(qiáng)支護(hù)護(hù)：在軟弱弱、松松散圍圍巖條條件下下利于于圍巖巖穩(wěn)定定性；；在膨脹脹性（（擠壓壓性））圍巖巖條件件下支支護(hù)受受力較較大；；弱支護(hù)護(hù)：在軟弱弱、松松散圍圍巖條條件下下不利利于圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性；在膨脹脹性（（擠壓壓性））圍巖巖條件件下利利于釋釋放變變形，，減輕輕支護(hù)護(hù)受力力3)開挖方方法普通爆爆破法法、控控制爆爆破法法、盾盾構(gòu)及及掘進(jìn)進(jìn)機(jī)法法、全全斷面面一次次開挖挖、小小斷面面分部部開挖挖等對對圍巖巖穩(wěn)定定性有有不同同的影影響⑴隧隧道形形狀和和尺寸寸⑵支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類類型⑶施施工方方法隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---3圍巖的的穩(wěn)定定性隧道圍圍巖失失穩(wěn)破破壞形形態(tài)1)脆性斷斷裂整體狀狀、塊塊狀巖巖體、、巖性性堅(jiān)硬硬，局局部掉掉塊、、“巖巖爆””2)塊狀運(yùn)運(yùn)動(dòng)塊狀或或?qū)訝顮顜r體體、塊塊體向向臨空空面運(yùn)運(yùn)動(dòng)（（趨勢勢）3)彎曲折折斷破破壞洞頂層層狀巖巖體、、下沉沉彎曲曲－斷斷裂；；變墻側(cè)側(cè)向鼓鼓出彎彎曲變變形－－折斷斷4)松動(dòng)解解脫碎裂結(jié)結(jié)構(gòu)巖巖體、、在各各種作作用下下松動(dòng)動(dòng)、潰潰散－－脫落落5)塑性變變形和和剪切切破壞壞碎裂巖巖體、、在較較多軟軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面面下，，產(chǎn)生生塑性性變形形和剪剪切破破壞表現(xiàn)：：塌方方、邊邊墻擠擠入、、底鼓鼓、洞洞徑縮縮小等等，膨膨脹性性圍巖巖表現(xiàn)現(xiàn)隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---4初始應(yīng)應(yīng)力場場與圍圍巖壓壓力隧道圍圍巖失失穩(wěn)破破壞形形態(tài)隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---4初始應(yīng)應(yīng)力場場與圍圍巖壓壓力隧道圍圍巖失失穩(wěn)破破壞形形態(tài)隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---2圍巖的的工程程性質(zhì)質(zhì)巖體的的結(jié)構(gòu)構(gòu)性導(dǎo)導(dǎo)致的的破壞壞隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍圍巖分分級概述4隧道圍圍巖分分級隧道圍圍巖分分級方方法我國現(xiàn)現(xiàn)行的的隧道道圍巖巖分級級圍巖分級的概念工程目的發(fā)展過程圍巖分級考慮的因素以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系以多種因素進(jìn)行組合鐵路隧道公路隧道隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍圍巖分分級隧道圍圍巖分分級概概述1.概念圍巖分分級：：根據(jù)巖巖體的的若干干指標(biāo)標(biāo)（一一個(gè)或或幾個(gè)個(gè)），，按照照穩(wěn)定定性將將圍巖巖（無無限巖巖體））分成成不同同的級級別（（有限限），，將穩(wěn)定性性相似似的圍圍巖劃分為為一級級。2.工程目目的：：（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)依據(jù)據(jù)（2）施工工方法法依據(jù)據(jù)（3）工程程造價(jià)價(jià)依據(jù)據(jù)3.發(fā)展過過程：：綜合物性分類法土石分類法單一因素分類法組合多因素分類法與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類法早期～～僅巖巖石強(qiáng)強(qiáng)度；；現(xiàn)在～～綜合合多種種因素素，如如巖體體構(gòu)造造、巖石強(qiáng)強(qiáng)度、、RQD指標(biāo)等等。開挖后后穩(wěn)定定程度度：充分穩(wěn)穩(wěn)定基本穩(wěn)穩(wěn)定暫時(shí)穩(wěn)穩(wěn)定不穩(wěn)定定隧道工工程的的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境境---4隧道圍圍巖分分級4.圍巖分分級考考慮的的因素素：隧道圍圍巖分分級方方法3個(gè)基本因素：①巖性：抗壓強(qiáng)度、彈性性模量、彈性波速速等。②地質(zhì)構(gòu)造：巖體完整性或結(jié)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。③地下水：地下水發(fā)育時(shí)，，圍巖級別應(yīng)降低低。1個(gè)附加因素：④初始地應(yīng)力：適適當(dāng)考慮。隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級（一）以巖石強(qiáng)度度或巖石的物性指指標(biāo)為代表的分級級方法隧道圍巖分級方法法1.以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級法代表：土石分類法法～堅(jiān)石、次堅(jiān)石石、松石、土2.以巖石物性指標(biāo)為為基礎(chǔ)的分級法代表：巖石堅(jiān)固性性系數(shù)(f值)分級法～普氏法f值：一個(gè)綜合的物物性指標(biāo)值，如巖巖石的抗鉆性、抗抗爆性、強(qiáng)度等但但核心還是巖石強(qiáng)強(qiáng)度。代表●泰沙基法～考慮圍巖的完整整狀態(tài)和巖性，共共9級。●我國交通隧道圍巖分級級法～借鑒泰沙基法法，考慮巖體綜合合物性，共6級。（二）以巖體構(gòu)造造、巖性特征為代代表的分級方法隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級●彈性波速分級法～波速是反映巖性性與巖體結(jié)構(gòu)的一一項(xiàng)綜合指標(biāo)，波波速越高，圍巖越越好。波速Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整性完整較完整破碎較破碎極破碎（三）與地質(zhì)勘探探手段相聯(lián)系的分分級方法隧道圍巖分級方法法●巖石質(zhì)量指標(biāo)～RQD指標(biāo)也是反映巖性性與巖體結(jié)構(gòu)的一一項(xiàng)綜合指標(biāo)。RQD指標(biāo)的具體含義為為巖芯復(fù)原率:代表R>0.90.75<R<0.90.5<R<0.750.25<R<0.5R<0.25優(yōu)良好差很差隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級隧道圍巖分級方法法巖芯隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級組合了6個(gè)參數(shù)：巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD節(jié)理組數(shù)目Jh節(jié)理粗糙度Jr（四）組合多種因因素的分級方法隧道圍巖分級方法法●巖體質(zhì)量分級法～巴頓等人提出的的“巖體質(zhì)量—Q”分級法。表達(dá)如下下：代表節(jié)理蝕變值Ja節(jié)理含水折減系數(shù)數(shù)Jw應(yīng)力折減系數(shù)SRF。巖體質(zhì)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隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級（1）歷史沿革●巖體綜合分類～60年代，成昆線，五五類●隧道圍巖分類～74年版，首部鐵路隧隧道規(guī)范，六類。。●隧道圍巖分類～86年版，加入圍巖彈彈性波速指標(biāo)?！袼淼绹鷰r分級～99年版，采用國標(biāo)分分級排序，改稱““圍巖分級”，六六級?！袼淼绹鷰r分級～2001年版，不變?！袼淼绹鷰r分級～2005年版，不變。隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級①巖石堅(jiān)硬程度②圍巖完整狀態(tài)基本分級修正基本分級基本分級修正基本分級最終分級（2）分級的理論基礎(chǔ)礎(chǔ)我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級●以圍巖的穩(wěn)定性判判斷為基礎(chǔ)。屬于“以巖體構(gòu)造造和巖性特征為代代表”的分級方法法?！裰饕紤]4種因素：③地下水④圍巖初始地應(yīng)力力隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級（3）基本分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級依據(jù)：圍巖主要工程地質(zhì)條件，由兩條組成：①巖石堅(jiān)硬程度軟硬巖分界指標(biāo)（（抗壓強(qiáng)度）：30MPaRb>30硬巖5<Rb≤30軟巖Rb<5極軟巖②圍巖完整程度指標(biāo)1：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度度指標(biāo)2：地質(zhì)構(gòu)造影響程程度由此兩指標(biāo)，將巖巖體完整程度分為為5個(gè)級別見下表：隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級完整程度(Ⅰ)結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度(Ⅱ)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劃分隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級等級地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理（裂隙）1-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理（裂隙）2-3組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，不規(guī)則，呈x型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，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、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀(Ⅰ)圍巖結(jié)構(gòu)面發(fā)育程程度劃分隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級等級地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育較重圍巖地質(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)；軟巖多見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(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，有的呈粉末泥土狀(Ⅱ)圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影影響程度等級劃分分隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級（6）修正分級地下水修正下水的3種處理方法：①分級時(shí)按無水考考慮，而是根據(jù)地地下水的狀態(tài)，適適當(dāng)降低圍巖等級級(1～2級)；；②分級時(shí)按有水考考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖巖無水則提高圍巖巖等級；③直接將地下水狀狀況(水質(zhì)、水量量、流通條件、靜靜水壓力等)作為為一個(gè)分級指標(biāo)。。（4）鐵路隧道圍巖分級級表基本分級+圍巖彈性縱波速=鐵路隧道圍巖分級級表◆給出了單線隧道道圍巖開挖后的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)。◆尚未考慮地下水水和地應(yīng)力。（5）特點(diǎn)地下水修正地應(yīng)力修正隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級地下水狀態(tài)的分級級表級別狀態(tài)滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或濕潤<10Ⅱ偶有滲水10~25Ⅲ經(jīng)常滲水25~125

圍巖基本分級地下水狀態(tài)分級ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ—ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ—ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ—鐵路隧道分級按第第1種方法處理：地下水影響的修正正我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評估基準(zhǔn)（Rc/σmax）極高應(yīng)力1.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<42.軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時(shí)間長，不易成洞高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖:開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂紋較多，成洞性較差4-72.軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移極顯著，持續(xù)時(shí)間長，成洞性差初始地應(yīng)力（6）修正分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級ⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅢⅢ或ⅣⅢⅣ或ⅤⅤⅣⅥⅥⅤ高應(yīng)力極高應(yīng)力圍巖基本分級修正級別初始地應(yīng)力狀態(tài)初始地應(yīng)力影響的的修正（6）修正分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（一）鐵路隧道圍圍巖分級（6）修正分級兩點(diǎn)說明：設(shè)計(jì)階段：采用修正后的圍圍巖分級。施工階段：根據(jù)實(shí)際情況，，進(jìn)一步判定圍巖巖分級，依據(jù)仍然然是：巖石堅(jiān)硬程度圍巖完整狀態(tài)地下水初始地應(yīng)力隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖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(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)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(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶)一般第四系堅(jiān)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(gòu)造影響很嚴(yán)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(tài)的土＜1.5)鐵路隧道圍巖基本本分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（二）公路隧道圍圍巖分級⑴初步分級～相當(dāng)當(dāng)于鐵路的基本分分級推出圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)BQ=90+3Rc+250Kv依據(jù)：圍巖主要定性特特征該特征由兩個(gè)基本本因素組成：●巖石堅(jiān)硬程度Rc(即強(qiáng)度)●巖體完整性Kv(即彈性波速)⑵詳細(xì)分級～相當(dāng)當(dāng)于鐵路的修正分分級修正BQ值：當(dāng)有以下3方面影響時(shí)，應(yīng)予予修正：①地下水K1②軟弱結(jié)構(gòu)面(比鐵路多此條)K2③高初始地應(yīng)力K3[BQ]=修正BQ值=BQ-100(K1+K2+K3)K1～K3各值可查公路隧道規(guī)范附錄A.0.2-1～A.0.2-3公路圍巖分級表：：指標(biāo)：①圍巖主要定性特特征②BQ值，或[BQ]值(當(dāng)需要要修正時(shí))隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（二）公路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級公路隧道圍巖分類類級別圍巖主要工程地質(zhì)條件圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)主要工程地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)特征和完整狀態(tài)V1硬質(zhì)巖石(飽和抗壓極限強(qiáng)度Rb＞60MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱面(或夾層)；層狀巖層為厚層，層間結(jié)合良好呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定、無坍塌，可能產(chǎn)少巖爆V硬質(zhì)巖石(Rb＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，有少量軟弱面(或夾層)和貫通微張節(jié)理，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系不致產(chǎn)生滑動(dòng)，層狀巖層為中層或厚層，層間結(jié)合一般，很少有分離現(xiàn)象，或?yàn)橛操|(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)暴露時(shí)間長，可能出現(xiàn)局部小坍塌；側(cè)壁穩(wěn)定；層間結(jié)合差的平緩巖層，頂板易塌落軟質(zhì)巖石(Rb≈30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育；層狀巖層為厚層，層間結(jié)合良好呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)IV硬質(zhì)巖石(Rb＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育，有層伏軟弱面(或夾層)，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系尚不致產(chǎn)生滑動(dòng)；層狀巖層為薄層或中層，層間結(jié)合差，多有分離現(xiàn)象；或?yàn)橛病④涃|(zhì)巖石互層呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)中小坍塌，則壁基本穩(wěn)定，爆破振動(dòng)過大易塌軟質(zhì)巖石(Rb＝5以上~30MPu)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理較發(fā)育；層狀巖層為薄層、中層或厚層，層間結(jié)合一般呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)III硬質(zhì)巖石(Rb(＞30MPa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響很嚴(yán)重，節(jié)理很發(fā)育，層狀軟弱面(或夾層)巳基本被破壞呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)時(shí)，可產(chǎn)生較大的坍塌；側(cè)壁有時(shí)失去穩(wěn)定軟質(zhì)巖石((Rb＝5以上～3．0助Pa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結(jié)構(gòu)1．略具壓密或成巖作用的粘性土及砂性土2．一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎、卵石土、大塊石土3．黃土(Q1，Q2)1．呈大塊狀壓密結(jié)構(gòu)2．呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)3．呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)II石質(zhì)圖巖位于擠壓強(qiáng)烈的斷裂帶內(nèi)，裂隙雜亂，呈石夾土或土夾石狀呈角(礫)碎(石)狀松散結(jié)構(gòu)圍巖易坍塌，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌；淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉(陷)或坍至地表一般第四系的半干硬～硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的一般碎、卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4)非鉆性土呈松散結(jié)構(gòu)，粘性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)I石質(zhì)圍巖位于擠壓極強(qiáng)烈的斷裂帶內(nèi)，呈角礫、砂、泥松軟體呈松軟結(jié)構(gòu)圍巖極易坍塌變形，有水時(shí)土砂常與水一齊涌出；淺埋時(shí)易坍至地表軟塑狀粘性土及潮濕的粉細(xì)砂等粘性土呈易蠕動(dòng)的松軟結(jié)構(gòu)砂性土呈潮濕松散結(jié)構(gòu)隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（二）公路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（二）公路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級我國現(xiàn)行的隧道圍圍巖分級（二）公路隧道圍圍巖分級隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---4隧道圍巖分級1.問題指標(biāo)定性的多、定定量的少。如何做做到準(zhǔn)確、方便、、好用？2.研究⑴發(fā)展物探手段，，增加定量指標(biāo)。。⑵發(fā)展分析理論模糊數(shù)學(xué)～圍巖分分級；隧道位移～圍巖分分級；人工智能專家系統(tǒng)統(tǒng)～圍巖分級等。。問題及研究方向圍巖分級實(shí)例－煙煙臺西山隧道5圍巖的初始應(yīng)力場場及圍巖壓力圍巖初始應(yīng)力場圍巖壓力組成自重應(yīng)力場構(gòu)造應(yīng)力場影響因素隧道工程的地質(zhì)環(huán)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍巖巖壓力圍巖壓力圍巖壓力分類圍巖壓力影響因素圍巖松動(dòng)壓力明洞壓力圍巖壓力量測公路隧道圍巖壓力圍巖初始應(yīng)力場1.圍巖初始應(yīng)力場隧道開挖前未擾動(dòng)動(dòng)的圍巖應(yīng)力狀態(tài)態(tài)2.分類：自重應(yīng)力場和構(gòu)造造應(yīng)力場埋深較淺的隧道以以自重應(yīng)力場為主主（埋深在500m以內(nèi)）自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力地下水壓力溫度應(yīng)力擴(kuò)展隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力(1)自重應(yīng)力：巖層自重引起的的應(yīng)力(2)構(gòu)造應(yīng)力：構(gòu)造殘余應(yīng)力－－過去地質(zhì)構(gòu)造造運(yùn)動(dòng)形成的地地應(yīng)力；新構(gòu)造應(yīng)力－現(xiàn)現(xiàn)在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)運(yùn)動(dòng)形成的地應(yīng)應(yīng)力。初始地應(yīng)力=自重應(yīng)力+構(gòu)造應(yīng)力圍巖初始應(yīng)力場場3.自重應(yīng)力場假定：巖體是均均質(zhì)連續(xù)體又稱：原巖應(yīng)力力狀態(tài)或一次應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)研究：地表以下任一一深度h處單元體的應(yīng)力狀態(tài)地表以下任一深深度h處單元體的垂直直應(yīng)力等與其上上覆巖體的重量量hσ1σ3σ2z垂直應(yīng)力水平應(yīng)力隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力上覆巖體為多層層時(shí)圍巖初始應(yīng)力場場3.自重應(yīng)力場應(yīng)力是隨深度成成線性增加**圍巖自重應(yīng)應(yīng)力場的變化規(guī)規(guī)律水平應(yīng)力總是小小于垂直應(yīng)力，，最多也只能與與其相等隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力γ1、h1σ1σ3σ2zγ2、h2γ3、h3γ4、h4圍巖初始應(yīng)力場場自重應(yīng)力場計(jì)算算示例隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力計(jì)算某地層深度度為35m處的自重應(yīng)力。。其上至地表地地層共三層：γ1=18.0kN/m3γ2=18.5kN/m3γ3=19.2kN/m33051020圍巖初始應(yīng)力場場4.圍巖構(gòu)造應(yīng)力場場構(gòu)造應(yīng)力場：構(gòu)造體系和構(gòu)造造形式在形成過過程中的應(yīng)力狀狀態(tài)特點(diǎn)：①地質(zhì)構(gòu)造形形態(tài)不僅改變了了重力應(yīng)力場，，除以各種構(gòu)造造形態(tài)獲得釋放放外，還以各種種形式積蓄在巖巖體內(nèi)，這種殘余構(gòu)造應(yīng)力將將對地下工程產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。②垂直應(yīng)力隨隨深度增加而增增大，而且水平應(yīng)力普遍大大于垂直應(yīng)力。③水平主應(yīng)力力具有明顯的各向異性。隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力5.圍巖應(yīng)力場影響響因素地形和地貌。巖體的力學(xué)性質(zhì)質(zhì)。地溫。人類活動(dòng)。第一類：重力、溫度、巖巖體的物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)及構(gòu)造、、地形等經(jīng)常性性的第二類：地殼運(yùn)動(dòng)、地下下水活動(dòng)、人類類的長期活動(dòng)等等暫時(shí)性的或局局部性的要特別研究下面面幾點(diǎn)：圍巖壓力圍巖壓力是隧道道荷載的主要來來源！隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力鐵路隧道荷載分分類圍巖壓力1.概念洞室開挖后，圍巖將形成壓力有支護(hù)：將形成對支護(hù)的的壓力；無支護(hù)：壓力將由圍巖本本身承受，體現(xiàn)現(xiàn)為圍巖中的應(yīng)應(yīng)力急劇升高地層對洞室的作用力廣義：包括有、、無支護(hù)時(shí)的壓壓力狹義：僅指對支支護(hù)的壓力圍巖壓力圍巖初始應(yīng)力開挖隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力松動(dòng)壓力～圍巖變形過大大，發(fā)生松動(dòng)而而形成的壓力形變壓力～圍巖變形在有有限范圍內(nèi)而形形成的壓力膨脹壓力～膨脹性巖層沖擊壓力～明洞,落石；暗洞,坍方,巖爆(高地應(yīng)力)2.圍巖壓力分類最重要的兩種壓壓力形態(tài)!由于圍巖變形受受到與之密貼的的支護(hù)（如錨噴噴等）抑制，而而使圍巖與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形形的過程中，圍圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加的接觸壓壓力.隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力3.影響圍巖壓力的的因素施工方法支護(hù)設(shè)置時(shí)間支護(hù)本身剛度隧道斷面形狀等等巖體初始應(yīng)力狀狀態(tài)巖石力學(xué)性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)面地下水等地質(zhì)因素工程因素隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(1)圍巖松動(dòng)壓力的的形成圍巖的變形不能能得到有效的控控制，當(dāng)變形超超過一定限度后后，圍巖發(fā)生松動(dòng)、坍落，最終在洞室上上方自然形成拱形。自然拱的概念：：(a)變形階段(b)松動(dòng)階段(c)塌落階段(d)成拱階段自然成拱隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(1)圍巖松動(dòng)壓力的的形成●隧道埋深影響自然拱的因因素：實(shí)踐證明，只有有當(dāng)隧道埋深超過某某一臨界值時(shí)，才可能形成成自然拱。稱這這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧隧道。由于淺埋埋隧道不能形成成自然拱，所以以，其圍巖壓力力大小與埋深直直接相關(guān)。以形成自然拱為為原則！深淺臨界：塌方平均高度hq的(2~2.5)倍隧道埋深：地面與隧道頂部部之間巖層厚度(埋深h)hqhh>(2~2.5)hq－深埋h<(2~2.5)hq－淺埋塌落拱——成拱的必要條件件●施工因素爆破震動(dòng)：松動(dòng)、引起塌塌方，造成圍巖巖壓力過大；分部開挖多次擾擾動(dòng)：引起圍巖失穩(wěn)穩(wěn)，加大自然拱范圍。?！獙鷰r的擾動(dòng)程程度同一圍巖，不同同隧道斷面隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(1)圍巖松動(dòng)壓力的的形成影響自然拱的因因素：●隧道斷面形狀狀和大小隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖松散壓力也越大大——拱的范圍和松散散壓力●圍巖穩(wěn)定性同一隧道斷面，，不同圍巖——拱的范圍和松散散壓力圍巖越破碎，穩(wěn)穩(wěn)定性越差，則則自然拱越高，圍巖松散壓力也越大大好中差隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力埋深與塌落拱hhhqhh>(2~2.5)hq－深埋h<(2~2.5)hq－淺埋塌落拱塌落拱塌落拱隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力hq圍巖松動(dòng)壓力隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)壓力的的確定方法現(xiàn)場量測法理論估算法統(tǒng)計(jì)法(經(jīng)驗(yàn)法、構(gòu)成類比法)符合實(shí)際，但有有局限性只能符合大致規(guī)規(guī)律，有待改進(jìn)進(jìn)比較符合實(shí)際，，但缺乏理論根根據(jù)統(tǒng)計(jì)法普氏理論法太沙基理論法深埋隧道圍巖松松動(dòng)壓力淺埋隧道圍巖松松動(dòng)壓力明洞壓力土柱法一院法公路隧道圍巖壓壓力土力學(xué)擋土墻土土壓力方法借鑒鐵路隧道圍圍巖壓力方法隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力的的現(xiàn)場量測法直接量測法間接量測法●直接量測：主要采用壓力力盒、壓力傳感感器等，壓力盒盒按工作原理分分為機(jī)械作用式式、電測式和液液壓式等，目前前使用較多的是是鋼弦式壓力盒盒?！耖g接量測：利用量測隧道道襯砌的應(yīng)變、變形來推算作用在其其上的圍巖壓力力的方法，即間間接量測法。如如電阻應(yīng)變片、、鋼筋應(yīng)變計(jì)、、遙測應(yīng)變計(jì)、、混凝土應(yīng)變磚磚等在支護(hù)結(jié)構(gòu)背后后埋設(shè)壓力盒.所測得的圍巖壓壓力實(shí)際上是圍圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)之間接觸應(yīng)力力，可能是圍巖巖的松動(dòng)壓力，，也可能既包含含松動(dòng)壓力又包包括因支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)變形而引起的的圍巖抗力。取決于圍巖特性性和接觸條件。。隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力直接量測法隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力間接量測法隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道圍巖松松動(dòng)壓力的確定定方法(a)統(tǒng)計(jì)法—我國《鐵路隧規(guī)》所推薦的方法式中γ—圍巖容重；hq—坍落拱高度；s—圍巖級別；w—寬度影響系數(shù)，，由w=1+i（B-5）計(jì)算：B—坑道寬度當(dāng)B＜5m時(shí)，取i=0.2，當(dāng)B＞5m時(shí)，取i=0.1。垂直松動(dòng)壓力破損階段法或容容許應(yīng)力法hqh塌落拱B隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓力(2)圍巖松動(dòng)壓力的的確定1)深埋隧道圍巖松松動(dòng)壓力的確定定方法(a)統(tǒng)計(jì)法—我國《鐵路隧規(guī)》所推薦的方法適用條件：H/B<1.7，H為坑道的高度深埋隧道不產(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概率極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)法*由于施工控制制，圍巖變形小小，松動(dòng)壓力小??！大多為形變壓力力！水平松動(dòng)壓力(0.5～1.0)q(0.3～0.5)q(0.15～0.3)q<0.15q0水平勻布壓力VIVIVIIII、II圍巖級別隧道工程的地質(zhì)質(zhì)環(huán)境---5初始應(yīng)力場與圍圍巖壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定圍巖壓力分分布特征(a)統(tǒng)計(jì)法—我國《鐵路隧規(guī)》所推薦的方方法隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定(a)統(tǒng)計(jì)法—我國《鐵路隧規(guī)》所推薦的方方法各種圍巖的的坍塌高度與與圍巖分級級的關(guān)系：為設(shè)計(jì)和施施工方便，，將復(fù)雜地地層按工程程性質(zhì)，分為六級。按三車道隧道計(jì)，各各種圍巖的的塌方高度和單位荷載重重量為：Ⅰ級：約0.9m；約約25kNⅡ級：約1.8m；約約47kNⅢ級：約3.5m；約約88kNⅣ級：約7.2m；約約173kNⅤ級：約15.0m；約約345kNⅥ級：約31.0m；約約682kN隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(b)普氏理論方方法普氏理論：巖體被結(jié)結(jié)構(gòu)面切割割，視為散散體。但結(jié)結(jié)構(gòu)面上存存在粘結(jié)力。粘結(jié)力體體現(xiàn)為摩擦力，以似摩擦擦系數(shù)f表示，稱為為“堅(jiān)固性系數(shù)數(shù)”，又稱““普氏系數(shù)”。堅(jiān)固性系數(shù)數(shù)：是一個(gè)籠籠統(tǒng)的指標(biāo)標(biāo)或綜合的的指標(biāo)—似摩擦角和和內(nèi)摩擦角角巖體抗剪強(qiáng)強(qiáng)度隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定(b)普氏理論方方法普氏提出自自然拱：具有粘結(jié)力力的松散介介質(zhì)中開挖挖坑道，上上方會(huì)形成成拋物線形的自然拱拱，自然拱拱尺寸（高度與跨度度）與巖體的的f值有關(guān)。自然拱的兩兩種形態(tài)BthqBbHthqBBt堅(jiān)硬巖體松散破碎巖體Hq－自然拱高高度Ht－隧道凈高高度B、b－自然拱跨跨度、半跨跨Bt、bt－隧道跨度度、半跨堅(jiān)硬松散隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(b)普氏理論方方法①堅(jiān)硬巖體體自然拱高度度②松散破碎巖巖體一般來說，，普氏理論論比較適用用于松散、、破碎的圍圍巖中。自然拱半跨跨bHtbt隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(b)普氏理論方方法作用于支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)上的的圍巖壓力力自然拱內(nèi)松松散巖體的的重力，垂垂直均勻分分布圍巖水平均均勻分布壓壓力按朗肯肯公式隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(c)太沙基理論論方法理論：散粒體理理論假定：破裂面為為折線OA-AB方法：研究微分分條帶dh的平衡。步驟：1.ΣV=0，建立微分分方程2.邊界條件：：隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(c)太沙基理論論方法3.解微分方程程，得：4.討論：⑴當(dāng)埋深深H達(dá)到一定程程度時(shí)，σv為恒值：⑵取側(cè)壓力系數(shù)k=1，，則有：⑶與普氏法法對照，能能發(fā)現(xiàn)什么么？垂直壓力水平側(cè)壓力力當(dāng)埋深H很大時(shí)，二二者一致！！太沙基：H>5b時(shí)為深埋隧隧道！2)淺埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(a)土柱法滑動(dòng)面概念念：當(dāng)隧道埋深深不大，開開挖影響波波及地表，，巖體向下下滑移形成成塌陷區(qū)域域，在隧道道兩側(cè)出現(xiàn)現(xiàn)滑動(dòng)面。。下滑的兩兩種阻力：：摩擦阻力和和支護(hù)反力力水平壓力按朗肯公式式：滑動(dòng)巖體未擾動(dòng)土體體滑動(dòng)面hHt要點(diǎn)：忽略滑動(dòng)動(dòng)面上的阻阻力。適于：埋深小于于自然拱高高度垂直壓力：圍巖壓力隧道工程的的地質(zhì)環(huán)境境---5初始應(yīng)力場場與圍巖壓壓力圍巖壓力4.圍巖松動(dòng)壓壓力(2)圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定2)淺埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(b