*1隧道工程第5章隧道圍巖分級與圍巖壓力*2本章學(xué)習(xí)要求：（1）掌握公路隧道圍巖分級方法；（2）掌握公路隧道圍巖壓力計算方法；（3）理解影響圍巖穩(wěn)定性的因素；*35.1隧道圍巖分級及其作用

5.2圍巖壓力的確定

5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素本章主要內(nèi)容*4●

圍巖：隧道周圍一定范圍內(nèi)，對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體●圍巖壓力：是指隧道開挖后，圍巖作用在隧道支護上的壓力，是隧道支撐或襯砌結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。其性質(zhì)、大小、方向以及發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，對正確地進行隧道設(shè)計與施工有很重要的影響。●地質(zhì)環(huán)境：隧道工程所賦存的地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)涵很廣，包括地層特征、地下水狀況、開挖隧道前就存在于地層中的原始地應(yīng)力狀態(tài)、地溫梯度等。*55.1隧道圍巖分級及其應(yīng)用●

目前，隧道圍巖分級是隧道設(shè)計、施工的基礎(chǔ)（工程類比法就是建立在圍巖分級的基礎(chǔ)上的）。*6

認(rèn)識事物的同一性和差異性的方法就是將事物進行分類和分級●

圍巖分類:主要突出同一性,是質(zhì)的定性評價,強調(diào)的是屬性特征.●

圍巖分級:主要突出差異性,是量的界定,強調(diào)的是等級特征.*7●

圍巖分級的目的

①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟效益；③確定結(jié)構(gòu)上的荷載（松散荷載）；④給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸；⑤制定勞動定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)等；*8●人們對圍巖的認(rèn)識是不斷深入的土石方工程分類法(開挖難易程度)巖石的堅固性來分類:如堅固性系數(shù)fRQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類來代替多年沿用的堅固性為基礎(chǔ)的分類*9從分級指標(biāo)方面：大多數(shù)從定性描述經(jīng)驗判斷定量描述●

以隧道圍巖的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)進行分級是隧道圍巖分類的總趨勢。*10

1、隧道圍巖分級的因素指標(biāo)及其選擇

圍巖分級的指標(biāo)，主要考慮影響圍巖穩(wěn)定性的因素或其組合的因素.

⑴單一的巖性指標(biāo)⑵綜合巖性指標(biāo)

*11⑴單一的巖性指標(biāo)

●巖石的單軸飽和極限抗壓強度作為基本的分級指標(biāo)，具有試驗簡單，數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點；

●巖石的抗壓和抗拉強度、彈性模量、泊松比等物理力學(xué)參數(shù)；

●巖石的抗鉆性、抗爆性等工程指標(biāo)。

*12⑵綜合巖性指標(biāo)

●巖體的彈性波傳播速度：該指標(biāo)反映了巖石的力學(xué)性質(zhì)和巖體的破碎程度的綜合因素，通常用巖體的完整性系數(shù)Kv來評價,即

*13Kv>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(下表)。*14●巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)：是綜合反映巖體的強度和巖體的破碎程度的指標(biāo)。巖石質(zhì)量指標(biāo)是指鉆探時巖心復(fù)原率，或稱為巖芯采取率:

RQD（％）＝10cm以上巖芯累計長度×100

單位鉆孔長度*15●巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)

巖石質(zhì)量指標(biāo)分級認(rèn)為：

RQD>90％為優(yōu)質(zhì)；

75％<RQD<90％為良好；

50％<RQD<75％為好；

25％<RQD<50％為差；

RQD<25％為很差*16●

圍巖的自穩(wěn)時間

：從隧道開挖到頂部開始發(fā)生可察覺的移動、松弛所經(jīng)歷的時間，被認(rèn)為是綜合巖性指標(biāo)。勞費(H.Lauffer)認(rèn)為隧道圍巖的自穩(wěn)時間ts可用下式表示：

ts=常數(shù)×L－(1＋a)

式中：L－隧道未支護地段的長度；

a－視圍巖情況在0～1之間變化，好的巖體可取a=0;極差的a=1

*17勞費(H.Lauffer)根據(jù)圍巖的自穩(wěn)時間和未支護地段的長度，將圍巖分為：

穩(wěn)定的、易掉塊的、極易掉塊的、破碎的、很破碎的、有壓力的、有很大壓力等七級*18●

巖體質(zhì)量指標(biāo)（Q指標(biāo)）Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw/SRF)

RQD

－巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jh－節(jié)理組數(shù)目，巖體愈破碎，Jh取值愈大；Jr－節(jié)理粗糙度，節(jié)理愈光滑，Jr取值愈??；Ja－節(jié)理蝕變值，蝕變愈嚴(yán)重，Ja取值愈大；Jw

－節(jié)理含水折減系數(shù)，節(jié)理滲水量愈大，水壓愈高，Jw取值愈小SRF

－應(yīng)力折減系數(shù)，初始應(yīng)力愈高，SRF取值愈大*19(RQD/Jh)——表達了巖體的巖塊大小(Jr/Ja)——表示了巖體的巖塊強度(Jw/SRF)——表示了巖體的作用應(yīng)力。

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*20●指標(biāo)三的選三擇⑴三首先三選擇三對隧三道圍三巖穩(wěn)三定性三有重三大影三響的三因素三指標(biāo)三；⑵三選擇三測試三設(shè)備三簡單三、人三為因三素小三、科三學(xué)性三強的三定量三指標(biāo)三；⑶三選擇三指標(biāo)三要有三一定三的綜三合性。*212、隧三道圍三巖分三級的三方法現(xiàn)行三的許三多圍三巖分三級方三法中三，分三類基三本要三素大三致有三三大三類：第I類：三與巖三性有三關(guān)的三要素。其三分類三指標(biāo)三是采三用巖三石強三度和三變形三性質(zhì)三等：三如巖三石的三單軸三抗壓三強度三、變?nèi)文Ｈ炕蛉龔椥匀ㄋ偃取?22第II類：三與地三質(zhì)構(gòu)三造有三關(guān)的三要素三。其分三類指三標(biāo)采三用諸三如巖三石的三質(zhì)量三指標(biāo)三、地三質(zhì)因三素平三分法三等，三這些三指標(biāo)三實質(zhì)三上是三對巖三體完三整性三或結(jié)三構(gòu)狀三態(tài)的三評價三。這三類指三標(biāo)在三劃分三圍巖三的級三別中三一般三占有三重要三地位三；第II三I類：三與地三下水三有關(guān)三的要三素。*23目前三國內(nèi)三外圍三巖的三分級三方法三，考三慮上三述三三大基三本要三素，三按其三性質(zhì)三主要三分為三：⑴三以巖三石強三度或三物理三指標(biāo)三為代三表的三分級三方法⑵三以巖三體構(gòu)三造特三征為三代表三的分三級方三法⑶三以地三質(zhì)勘三探手三段相三聯(lián)系三的分三級方三法⑷三組合三多種三因素三的分三級方三法⑸三以工三程對三象為三代表三的分三級法*24⑴以巖三石強三度或三物理三指標(biāo)三為代三表的三分級三方法三：①按三巖石三強度三為單三一巖三性指三標(biāo)的三分級三法:把巖三石分三為堅三石、三次堅三石、三松石三及土②三以巖三石的三物性三指標(biāo)三為基三礎(chǔ)的三分級三方法三：具三有代三表意三義的三是我三國工三程界三廣泛三采用三的巖三石堅三固系三數(shù)“f”值分三級法三；●優(yōu)點三：指三標(biāo)單三一，三使用三方便三；●缺點三：不三能全三面反三映巖三體固三有的三性態(tài)三。*25⑵以巖三體構(gòu)三造、三巖性三特征三為代三表的三分級三方法：①三這類三分級三法以三泰沙三基分三級法三為代三表這類三分類三法是三早期三提出三的，三僅把三不同三巖性三、不三同構(gòu)三造條三件的三圍巖三分成三九類三，每三類都三有一三個相三應(yīng)的三地壓三范圍三值和三支護三措施三建議三。這三類分三類法三曾長三期被三各國三采用三，至三今仍三有廣三泛的三影響三。*26②以巖三體綜三合物三性為三指標(biāo)三的分三級法60年代三我國三在積三累大三量鐵三路隧三道修三建經(jīng)三驗的三基礎(chǔ)三上，三提出三了以三巖體三綜合三物性三指標(biāo)三為基三礎(chǔ)的“巖體三綜合三分類三法”，并三于19三75年經(jīng)三修正三后正三式作三為鐵三路隧三道圍三巖分三類方三法?！袢齼?yōu)點三：三正確三的考三慮了三地質(zhì)三構(gòu)造三特征三、風(fēng)三化狀三況、三地下三水情三況等三多因三素對三圍巖三的影三響。●三缺點三：分三級指三標(biāo)缺三乏定三量描三述。*27⑶以地三質(zhì)勘三探手三段相三聯(lián)系三的分三級方三法：①三按彈三性波三（縱三波）三速度三的分三級方三法圍巖三彈性三波速三度是三判斷三巖性三、巖三體結(jié)三構(gòu)的三綜合三指標(biāo)三，它三既可三反映三巖石三軟硬三，又三可表三達巖三體結(jié)三構(gòu)的三破碎三程度三。19三70年前三后，三日本三提出三按圍三巖彈三性波三速度三進行三分類三，我三國從19三86年起三，也三開始三將圍三巖彈三性波三（縱三波）三速度三引入三我國三圍巖三分類三法中三。*28⑶以地三質(zhì)勘三探手三段相三聯(lián)系三的分三級方三法：②三以巖三石質(zhì)三量為三指標(biāo)三的分三級方三法——三R.三Q.三D.方法●三優(yōu)點三：考三慮了三多種三因素三的影三響，三但分三級指三標(biāo)大三體上三是半三定量三的?！袢秉c三：分三級的三判斷三還帶三有一三定的三主觀三性。*29⑷組合三多種三因素三的分三級方三法評價三一種三巖體三的好三壞，三既要三考慮三地質(zhì)三構(gòu)造三、巖三性、三巖石三強度三，還三要考三慮施三工因三素，三如掘三進方三向與三巖層三之間三的關(guān)三系、三開挖三斷面三的大三小等三。比較三完善三的是19三74年挪三威地三質(zhì)學(xué)三家巴三頓等三人提三出的“巖三體質(zhì)三量——三Q”的分三類方三法。三巖體三質(zhì)量三值Q實質(zhì)三上是三巖塊三尺寸三、抗三剪強三度和三作用三力復(fù)三合指三標(biāo)，三根據(jù)三不同三的Q值，三可將三巖體三進行三分類。*30⑸以工三程對三象為三代表三的分三級法三：這類三分級三法如三專門三適用三于噴三錨支三護的三原國三家建三委頒三布的三圍巖三分級三法(1三97三9年)、蘇三聯(lián)在三巴庫三修建三地下三鐵道三時所三采用三的圍三巖分三級法(1三96三6年)等●優(yōu)點三：目三的明三確，三使用三方便三，能三指導(dǎo)三施工●缺點三：分三級指三標(biāo)以三定性三描述三為主三，人三為因三素較三大。*31圍巖三的分三級方三法有三以下三幾方三面的三發(fā)展三趨勢三：⑴分級三應(yīng)主三要以三巖體三為對三象。巖體三則包三括巖三塊和三各巖三塊之三間的三軟弱三結(jié)構(gòu)三面。三因此三分類三應(yīng)重三點放三在巖三體的三研究三上⑵三分級三宜與三地質(zhì)三勘探三手段三有機三的聯(lián)三系起三來有一三個方三便而三又可三靠的三判斷三手段三。隨三著地三質(zhì)勘三探技三術(shù)的三發(fā)展三，這三將使三分類三指標(biāo)三更趨三定量三化。⑶三分級三要有三明確三的工三程對三象和三工程三目的三。⑷三分級三宜逐三漸定三量化三。*32值得三注意三，近三年國三內(nèi)外三有關(guān)三學(xué)者三提出三采用三模糊三數(shù)學(xué)三分級三；根三據(jù)隧三道周三邊量三測的三收斂三值分三級；三采用三人工三智能三－專三家系三統(tǒng)分三類等三建議三，這三些設(shè)三想都三將使三圍巖三分級三方法三日趨三完善三。*333、我三國公三路隧三道圍三巖分三級⑴三公路三隧道三圍巖三分級三的出三發(fā)點●強調(diào)三巖體三的地三質(zhì)特三征的三完整三性和三穩(wěn)定三性；●分級三指標(biāo)三應(yīng)采三用定三性和三定量三指標(biāo)三結(jié)合三方式三；●明確三工程三目的三和內(nèi)三容，三并提三出相三應(yīng)的三措施三；●分級三應(yīng)簡三明，三便于三使用三；●考慮三吸收三其它三圍巖三分級三優(yōu)點三，并三盡量三和我三國其三它工三程分三級一三致。*342)我國三現(xiàn)行三公路三隧道三圍巖三分級在20三04年交三通部三頒布三了新三的隧三道圍三巖分三級法三，它三總結(jié)三了我三國在三修建三鐵路三隧道三中所三積累三的經(jīng)三驗，三并參三考了三國內(nèi)三外有三關(guān)圍三巖分三級成三果，三與三強制三國標(biāo)《工程三巖體三分級三標(biāo)準(zhǔn)》G三B5三02三18三-9三4相符三。(1三)圍巖三分級三的基三本因三素圍巖三基本三分級三應(yīng)由巖石三堅硬三程度和巖體三完整三程度兩個三基本三因素三確定三。巖三石堅三硬程三度和三巖體三完整三程度三應(yīng)采三用定三性劃三分和三定量三指標(biāo)三兩種三方法三確定三。第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*35(2三)分級三方法：（1）按三巖體三基本三質(zhì)量三指標(biāo)BQ進行三初步三分級三；（2）根三據(jù)天三然應(yīng)三力、三地下三水和三結(jié)構(gòu)三面方三位等三對BQ進行三修正三；（3）按三修正三后的［BQ］進行三詳細(xì)三分級三；第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*36巖石飽和單軸抗壓強度σcw(MPa)＞6060~3030~1515~5＜5堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖巖石三堅硬三程度三劃分三表巖體三完整三程度三劃分三表巖體完整性系數(shù)Kv＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*371、巖三體基三本質(zhì)三量分三級（新三隧規(guī)）分級三指標(biāo)三：巖三體基三本質(zhì)三量指三標(biāo)BQBQ三=9三0+三3σcw+2三50三K三v當(dāng)σcw＞90Kv＋30時，三令σcw＝90Kv＋30當(dāng)Kv＞0.三04σcw＋0.三4時，三令Kv＝0.三04σc三w＋0.三4Jv與Kv對照三表Jv(條/m3)＜33~1010~2020~35＞35Kv＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*38基本質(zhì)量級別巖體質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ或［ＢＱ］Ⅰ堅硬巖，巖體完整＞550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整550~451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖或軟、硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整450~351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，巖體較破碎—破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整—較破碎；軟巖，巖體完整—較完整350~251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎—破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖＜250軟塑狀粘性土及飽和粉細(xì)砂土、軟土等Ⅵ新隧三規(guī)圍三巖分三級表第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*39當(dāng)?shù)厝露慈覈龓r處三于高天三然應(yīng)三力區(qū)或圍三巖中三有不三利于三巖體三穩(wěn)定三的軟弱三結(jié)構(gòu)三面和地下三水時，三巖體BQ值應(yīng)三進行三修正三，修三正值［BQ］按下三式計三算：［BQ］＝BQ－10三0(三K1＋K2＋K3)K1-地下三水影三響修三正系三數(shù)；K2-主要三軟弱三面產(chǎn)三狀影三響修三正系三數(shù)；K3-天然三應(yīng)力三影響三修正三系數(shù)三。根據(jù)三修正三值的［BQ］進行三重新三分級三。確三定各三級巖三體的三物理三力學(xué)三參數(shù)三和圍三巖自三穩(wěn)能三力。第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*40K1BQ＞450450~350350~250＜25地下水狀態(tài)潮濕或點滴狀出水00.10.2~0.30.4~0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓≤0.1MPa或單位水量＜10L／min0.10.2~0.30.4~0.60.7~0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓＞0.1MPa或單位水量＞10L／min0.20.4~0.60.7~0.91.0地下三水影三響修三正系三數(shù)(K1)表第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*41結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＜30°，傾角β＝30°~75°結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＞60°，傾角β＞75°其他組合K20.4~0.50~0.20.2~0.4主要三軟弱三結(jié)構(gòu)三面產(chǎn)三狀影三響修三正系三數(shù)(K2)表K3BQ

＞550550~450450~350350~250＜250天然應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0天然三應(yīng)力三影響三修正三系數(shù)(K3)表第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*42初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評估基準(zhǔn)()極高應(yīng)力硬質(zhì)巖：開挖過程中時有巖爆發(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＜4軟質(zhì)巖：巖心常有餅化現(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)時間長，不易成洞高應(yīng)力硬質(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，新生裂縫較多，成洞性較差4～7軟質(zhì)巖：巖心時有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時間長，成洞性差初始三地應(yīng)三力狀三態(tài)評三估第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*43各級三巖體三物理三力學(xué)三參數(shù)三及圍三巖自三穩(wěn)能三力表級別密度ρ(g/cm3)抗剪強度變形模量E(GPa)泊松比μ圍巖自穩(wěn)能力φ(°)C(MPa)Ⅰ＞2.65＞60＞2.1＞330.2跨度≤20m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ＞2.6560~502.1~1.533~200.2~0.25跨度10~20m，可基本穩(wěn)定，局部可掉塊或小塌方;跨度＜10m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ2.65~2.4550~391.5~0.720~60.25~0.3跨度10~20m，可穩(wěn)定數(shù)日~1月，可發(fā)生小至中塌方；跨度5~10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體移動及小至中塌方；跨度＜5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ2.45~2.2539~270.7~0.26~1.30.3~0.35跨度＞5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動、小塌方，進而發(fā)展為中至大塌方。埋深小時，以拱部松動為主，埋深大時，有明顯塑性流動和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1月Ⅴ＜2.25＜27＜0.2＜1.3＞0.35無自穩(wěn)能力第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*44⑶公路三隧道三圍巖三分級

級參數(shù)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥRQD（％）>9585~7575~8650~7525~50<25BQ>550550~451450~351350~251<250Vp(km/s)>4.53.5~4.52.5~4.01.5~3.01.0~2.0<1.0（飽和粘土）I0.8～1.00.6~0.80.4~0.60.2~0.4<0.2第5章三隧道三圍巖三分級三與圍三巖壓三力*45⑷隧道三施工三圍巖三分級●施工三階段三圍巖三判定三具有三直接三性、三可靠三性、三重要三性特三征，三因此三，施三工階三段圍三巖級三別的三判定三是一三個重三要而三現(xiàn)實三的問三題。●評定三因素三采用三圍巖三堅硬三程度三、圍三巖完三整性三程度三、和三地下三水狀三態(tài)三三項因三素，三細(xì)分三為十三三個三子因三素，三即3－13評定;*46⑷隧道三施工三圍巖三分級即3－13評定*47在三三個因三素中三，最困三難的三是圍三巖完三整性三程度三的評三定，重三點是三如何三根據(jù)三掌子三面的三地質(zhì)三數(shù)據(jù)三評價三圍巖三的完三整程三度。根據(jù)三對國三內(nèi)外三施工三階段三圍巖三分級三的調(diào)三查，三應(yīng)采三用多三種方三法對三圍巖三完整三程度三進行三分級三，采三用定三性和三定量三相結(jié)三合的三方法三，如三可采三用下三圖的三指標(biāo)三：*48*495.三2圍巖三壓力三的確三定*501、圍三巖壓三力的三概念●圍巖三壓力三：是指三引起三地下三開挖三空間三周圍三巖體三和支三護變?nèi)位蛉茐娜淖魅昧θＫㄈ傻厝龖?yīng)力三引起三的圍三巖應(yīng)三力以三及圍三巖變?nèi)问苋瓒饔萌谥o結(jié)三構(gòu)上三的作三用力三。從三狹義三上來三理解，圍巖三壓力三是指三圍巖三作用三在支三護結(jié)三構(gòu)上三的壓三力。在工三程中三一般三研究三狹義三的圍三巖壓三力。*51●圍巖三壓力三按作三用力三發(fā)生三形態(tài)三分為三：⑴三松散三壓力三：⑵三形變?nèi)龎毫θ孩侨蛎浫龎毫θ孩热龥_擊三壓力三：*52⑴松散三壓力三：常通三過下三列三三種情三況發(fā)三生：①三在整三體穩(wěn)三定的三巖體三中，三可能三出現(xiàn)三個別三松動三掉塊三的巖三石；②三在松三散軟三弱的三巖體三中，三坑道三頂部三和兩三側(cè)片三幫冒三落；③在三節(jié)理三發(fā)育三的裂三隙巖三體中三，圍三巖某三些部三位沿三弱面三發(fā)生三剪切三破壞三或拉三壞等三局部三塌落三。*53⑵形變?nèi)龎毫θ菏侵溉捎谌龂鷰r三變形三受到三與之三密貼三的支三護如三錨噴三支護三等的三抑制三，而三使圍三巖與三支護三結(jié)構(gòu)三共同三變形三過程三中，三圍巖三對支三護結(jié)三構(gòu)施三加的三接觸三壓力三。形三變壓三力除三與圍三巖應(yīng)三力狀三態(tài)有三關(guān)外三，還與支三護時三間和三支護三剛度三有關(guān)。⑶三膨脹三壓力三：是指三由于三圍巖三吸水三而膨三脹崩三解所三引起三的壓三力。三它與三形變?nèi)龎毫θ幕緟^(qū)三別在三于它三是由三吸水三膨脹三引起三的。*54⑷沖擊三壓力三：是指三圍巖三中積三累了三大量三的彈三性變?nèi)阅苋笕?，由三于隧三道的三開挖三，圍三巖的三約束三被解三除，三能量三突然三釋放三所產(chǎn)三生的三壓力三。沖擊三壓力三是巖三體能三量的三積累三與釋三放問三題，三所以三它與三彈性三模量三直接三相關(guān)三。彈三性模三量較三大的三巖體三，在三高地三應(yīng)力三作用三下，三易于三積累三大量三的彈三性變?nèi)文苋?，一三旦遇三到適三宜條三件，三就會三突然三猛烈三的大三量釋三放。*552、圍三巖松三散壓三力的三產(chǎn)生開挖三隧道三所引三起的三圍巖三松動三和破三壞的三范圍三有大三有小三，對三于一三般裂三隙巖三體中三的深三埋隧三道，三其波三及范三圍僅局限三在隧三道周三圍一三定深三度，作三用在三支護三結(jié)構(gòu)三上的三圍巖三松散三壓力三遠(yuǎn)遠(yuǎn)三小于三其上三覆巖三層自三重所三造成三的壓三力，三這可三用圍三巖的“成拱三作用”來解三釋。*56圍巖三松動三壓力三的形三成(a三)變形三階段(b)松動三階段(c)塌落三階段(d三)成拱三階段*57⑴隧道三開挖三后，三在圍三巖應(yīng)三力重三分布三過程三中，三頂板三開始三沉陷三，并三出現(xiàn)三拉斷三裂紋三，可三視為變形三階段；⑵三頂板三的裂三紋繼三續(xù)發(fā)三展并三且張三開，三由于三結(jié)構(gòu)三面切三割等三原因三，逐三漸轉(zhuǎn)三變?yōu)槿蓜尤?，可三視為松動三階段；⑶三頂板三巖體三視其三強度三的不三同而三逐步三坍塌三，可三視為坍塌三階段；⑷三頂板三塌落三停止三，達三到新三的平三衡，三此時三其界三面形三成一三近似三的拱三形，三可視三為成拱三階段。*58自然三拱的三范圍三的大三小除受三上述三的圍三巖地三質(zhì)條三件、三支護三結(jié)構(gòu)三架設(shè)三時間三、剛?cè)纫匀八c圍三巖的三接觸三狀態(tài)三外，三還取三決于三以下三諸因三素：⑴三隧道三的形三狀和三尺寸：隧三道拱三圈越三平坦三，跨三度越三大，三則自三然拱三越高三，圍三巖松三散壓三力也三越大三；*59⑵隧道三的埋三深：實踐三證明三，只三有當(dāng)三隧道三埋深三超過三某一三臨界三值時三，才三有可三能形三成自三然拱三。習(xí)三慣上三稱這三種隧三道為三深埋三隧道三，否三則為三淺埋三隧道三。⑶三施工三因素三：如爆三破所三產(chǎn)生三的震三動，三常常三是引三起塌三方的三重要三原因三之一三，造三成圍三巖壓三力過三大，三又如三分部三開挖三多次三擾動三圍巖三，也三會引三起圍三巖失三穩(wěn)，三加大三自然三拱范三圍。*60*61*62地層三負(fù)溫三度*633、圍三巖壓三力的三確定三方法圍巖三壓力三的確三定目三前常三用有三下列三三種三方法三：●直接三量測三法●經(jīng)驗三法或三工程三類比三法●理論三估算三法*64●直接三量測三法：是一三種切三合實三際的三方法三，對三隧道三工程三而言三，也三是研三究發(fā)三展的三方向三；但三由于三受量三測設(shè)三備和三技術(shù)三水平三的制三約，三目前三還不三能普三遍常三用。*65●經(jīng)驗三法或三工程三類比三法：是根三據(jù)大三量以三前工三程的三實際三資料三的統(tǒng)三計和三總結(jié)三，按三不同三圍巖三分級三提出三圍巖三壓力三的經(jīng)三驗數(shù)三值，三作為三后建三隧道三工程三確定三圍巖三壓力三的依三據(jù)的三方法三。是三目前三使用三較多三的方三法。*66●理論三估算三法：是在三實踐三的基三礎(chǔ)上三從理三論上三研究三圍巖三壓力三的方三法。三由于三地質(zhì)三條件三的不三確定三性，三影響三圍巖三壓力三的因三素多三，企三圖建三立一三種完三善的三和適三合各三種實三際情三況的三通用三圍巖三壓力三理論三及計三算方三法是三困難三的。*67⑴深埋三隧道三圍巖三壓力三的確三定(工程三類比三法)圍巖三豎向三勻布三壓力q按下三式計三算：q三=三0.三45三×三2s-三1×γ三ω三(三kN三/m2)式中三：S—圍巖三級別三，如三屬II級，三則S＝2；γ—圍巖三容重三，(k三N/三m3)；ω＝1+三i三(B三-5)三—寬度三影響三系數(shù)三；B三—隧道三寬度,(三m）；i—以B＝5m為基三準(zhǔn)，B每增三減1m時的三圍巖三壓力三增減三率。當(dāng)B<三5m，取i＝0.三2；當(dāng)B三>三5m,取i＝0.三1。*68⑴深埋三隧道三圍巖三壓力三的確三定(工程三類比三法)q三=三0.三45三×三2s-三1×γ三ω三(三kN三/m2)●適用三條件①H/三B三<三1.三7，三式中H為隧三道高三度；②三深埋三隧道三；③三不產(chǎn)三生顯三著偏三壓力三及膨三脹力三的一三般隧三道；④三采用三鉆爆三法施三工的三隧道三。*69●圍巖三的水三平勻三布壓三力e的確三定，三按下三表中三的經(jīng)三驗公三式計三算圍巖級別I、IIIIIIVVVI水平勻布壓力0<0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q*70●鐵路三新規(guī)三范：q＝γhh=三0.三41三×1三.7三9S這是三全國10三46座鐵三路隧三道得三出的三經(jīng)驗三公式三，其三中S—新規(guī)三范圍三巖的三分級。注：鐵路三隧道三跨度三小于三公路三隧道*71圍巖三壓力三分布三特征作用三在支三護結(jié)三構(gòu)上三的荷三載是三很不三均勻三的，三這是三因為三在Ⅰ級及Ⅱ級圍三巖中三，局三部塌三方是三主要三的。三根據(jù)三統(tǒng)計三資料三，圍三巖豎三向松三動壓三力的三分布三圖形三大致三可以三概括三為以三下六三種，三如圖三所示三。*72⑵淺埋三隧道三圍巖三松散三壓力三的計三算①三深、三淺埋三隧道三的判三定原三則●隧道三埋深三不同三，確三定圍三巖壓三力的三計算三方法三不同三，應(yīng)以隧三道頂三部覆三蓋層三能否三形成“自然三拱”為原三則。*73●深埋三隧道三圍巖三松散三壓力三值是三以施三工坍方三平均三高度(等效三荷載三高度三值)為根三據(jù)，三為了三形成三此高三度值三，隧三道上三覆巖三體就三有一三定的三厚度三。根三據(jù)經(jīng)三驗，三這個三深度通常三為2～2.三5倍的三坍方三平均三高度三值*74①深、三淺埋三隧道三的判三定原三則Hp＝（2～2.三5）hq式中:Hp—深淺三埋隧三道分三界深三度;hq—荷載三等效三高度三，按三下式三計算三：hq＝q/三γq—深埋三隧道三豎向三均布三壓力kN／m2；γ—圍巖三容重三（kN／m2）。*75在礦三山法三施工三的條三件下I～Ⅲ級圍三巖取Hp＝2hqⅣ～Ⅵ級圍三巖取Hp＝2.三5hq當(dāng)隧三道覆三蓋層三厚度H≥三Hp時為三深埋三，H＜Hp時為三淺埋*76②淺埋三隧道三圍巖三壓力三的確三定方三法●埋深(H)小于三或等三于等三效荷三載高三度hq時，三荷載三視為三均布三豎向三壓力q三=三γH式中:q—勻布三布豎三向壓三力；γ—深度三上覆三圍巖三容重三；H—隧道三埋深三，抬三隧道三頂至三地面三的距三離。*77②淺埋三隧道三圍巖三壓力三的確三定方三法側(cè)向三壓力e，按三勻布三考慮三時，三其值三為：e三=三γ(三H三+三1/三2三Hi)t三an2(4三50–Φ/三2)式中:e—側(cè)向三勻布三壓力三；γ—圍巖三容重三，以kN三/m3計；H—隧道三埋深三，以m計；Hi—隧道三高度三，以m計；Φ一圍三巖計三算摩三擦角三，可三查有三關(guān)規(guī)三范。*78●埋深三大于hq、小三于等三于Hp時采用三松散三介質(zhì)三極限三平衡三理論三進行三分析三，即三：圍三巖松三動壓三力=滑動三巖體三重量三－滑三面上三的阻三力*79q淺＝Q淺/B三=三γ三H（1－H/三B·三λt三an三θ）e=三γ(三H＋h)三λ三/2式中λ一側(cè)三壓力三系數(shù)三，三即：λ=三(t三an三β-三ta三nΦ三)/｛ta三nβ三[1三+t三an三β(三ta三nΦ三-三ta三nθ三)三+t三an三Φt三an三θ]｝ta三nβ三=三t三an三Φ+｛(t三an2Φ+三1)三ta三nΦ三/(三ta三nΦ三-t三an三θ)｝1/三2*80⑶圍巖三壓力三的現(xiàn)三場量三測現(xiàn)場三實測三圍巖三壓力三的方三法很三多，三可歸三納為三兩類三：直接三量測間接三量測*81●直接三量測三：主要三采用三儀器三為壓三力盒三、壓三力傳三感器三等設(shè)三備。壓力三盒按三工作三原理三分為三以下三三類三：①機三械作三用式②電三測式③液三壓式目前三使用三較多三的是三鋼弦三式壓三力盒三。*82鋼弦三式測三試技三術(shù)屬三于“三非電三量電三測法三”的三范疇三，測三試工三作系三統(tǒng)一三般由三鋼弦三式傳三感器三和鋼三弦頻三率測三定儀三組成三。測三試系三統(tǒng)如三圖：*83●鋼弦三式傳三感器三的基三本原三理由鋼三弦內(nèi)三應(yīng)力三的變?nèi)D(zhuǎn)三化為三鋼弦三振動三頻率三的變?nèi)?。三鋼弦三?yīng)力三和振三動頻三率的三關(guān)系三如下三：式中三：為三鋼弦三振動三頻率為鋼三弦的三長度為鋼三弦的三密度為鋼三弦所三受的三張拉三應(yīng)力*84*85*86*87*88*89*90*91*92*93*94●間接三量測三：利用三量測三隧道三襯砌三的應(yīng)三變、三變形三來推三算作三用在三其上三的圍三巖壓三力的三方法三，即三間接三量測三法。三如電三阻應(yīng)三變片三、鋼三筋應(yīng)三變計三、遙三測應(yīng)三變計三、混三凝土三應(yīng)變?nèi)u等*95*96*97*98*99*10三05.三3影響三圍巖三穩(wěn)定三性的三因素*10三1隧道三圍巖三分級三是對三隧道三開挖三后，三圍巖三穩(wěn)定三程度三的分三級和三評價三。圍三巖分三級的三因素三，也三就是三影響三隧道三圍巖三穩(wěn)定三性的三因素三。影響三隧道三圍巖三穩(wěn)定三性的三因素三一般三認(rèn)為三有兩三類：一類三是客三觀存三在的三地質(zhì)三因素三；另三一類三是設(shè)三計和三施工三因素三，或三稱為三人為三因素三。*10三21、地三質(zhì)因三素的三影響⑴三巖土三體結(jié)三構(gòu)狀三態(tài)⑵三巖石三的工三程性三質(zhì)⑶三地下三水的三作用三和影三響⑷三圍巖三的初三應(yīng)力三狀態(tài)*10三3⑴巖土三體結(jié)三構(gòu)狀三態(tài)●巖土三體結(jié)三構(gòu)是三長時三間地三質(zhì)運三動的三產(chǎn)物三，在三地質(zhì)三因素三的影三響中三起著三主要三作用三?！駠鷰r三的結(jié)三構(gòu)