《隧道與地下工程施工》模塊二

隧道勘察與總體設(shè)計

單元2圍巖分級

《隧道與地下工程施工》本講主要內(nèi)容圍巖分級概念101圍巖分級方法2隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO圍巖定義：圍巖是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，或指隧道周圍一定范圍內(nèi)，對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體。?不同圍巖在修建隧道時會有不同地質(zhì)現(xiàn)象，產(chǎn)生不同地質(zhì)問題，如變形、坍塌、巖爆等。?為滿足隧道設(shè)計、施工需要，針對各種不同工程項目要求，需要研究圍巖特性，進(jìn)而進(jìn)行隧道圍巖分級。一、圍巖分級概念隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO一、圍巖分級概念軟弱破碎圍巖隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?影響圍巖性質(zhì)的主要因素

(1)

巖石的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造/巖石風(fēng)化程度

(2)

巖體結(jié)構(gòu)狀態(tài)：破碎性、完整性

(3)

巖石的工程性質(zhì)：強(qiáng)度、物理性質(zhì)（4）地下水（5）支護(hù)方式一、圍巖分級概念“水簾洞”、“豆腐渣”圍巖隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?

圍巖分級定義：隧道穩(wěn)定性與各種圍巖的物理、力學(xué)性質(zhì)之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，按照這些聯(lián)系和規(guī)律，可將圍巖劃分為若干級，這就是圍巖分級。?隧道圍巖分級就是評定圍巖性質(zhì)、判斷隧道圍巖穩(wěn)定性，作為選擇隧道位置、支護(hù)類型的依據(jù)和指導(dǎo)安全施工。隧道圍巖分級是設(shè)計、施工的基礎(chǔ)或依據(jù)。?

較完整的圍巖和較破碎的圍巖，兩種不同的圍巖在在進(jìn)行隧道設(shè)計、施工以及施工方案選擇時顯然是不同的，這就體現(xiàn)出了圍巖分級的重要性。一、圍巖分級概念隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?隧道圍巖分級的目的：

①作為選擇施工方法的依據(jù)；比如選擇全斷面法開挖還是臺階法或其他方法開挖②進(jìn)行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)；

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)的依據(jù)等。一、圍巖分級概念隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?隧道圍巖分級的目的：一、圍巖分級概念全斷面開挖臺階法開挖隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?以鐵路為例，介紹我國鐵路隧道圍巖分級方法

圍巖分級的3要素：?

分級標(biāo)準(zhǔn)?

分級指標(biāo)?

指標(biāo)獲取方法

采用圍巖穩(wěn)定性作為圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)，圍巖分級指標(biāo)采用定性與定量評價指標(biāo)。二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?1、圍巖分級步驟（鐵路隧道）一般來說，工程巖體分級可以分為：初步定級和詳細(xì)定級兩個階段。（1）初步定級：根據(jù)巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ綜合進(jìn)行初步分級；（2）詳細(xì)定級：在巖體基本分級基礎(chǔ)上考慮修正因素的影響。二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?2、圍巖基本分級圍巖基本分級因素：巖石堅硬程度、巖體完整程度巖石堅硬程度和巖體完整程度可采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法綜合確定圍巖的基本等級。（1）劃分巖石的堅硬程度定量指標(biāo)用巖石單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度Rc表示，一般采用實測值，若無實測值，可采用點荷載強(qiáng)度換算，根據(jù)巖石堅硬程度可分為極硬巖、硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。如下表所示。二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?2、圍巖基本分級（1）劃分巖石的堅硬程度二、圍巖分級方法巖石類別單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc/Mpa定性鑒定硬質(zhì)巖極硬巖Rc>60錘擊聲清脆，有回彈，振手，難擊碎浸水后，大多無吸水反應(yīng)硬巖30<Rc≤60錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍振手，較難擊碎浸水后，有輕微吸水反應(yīng)軟質(zhì)巖較軟巖15<Rc≤30錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎浸水后，指甲可刻出印痕軟巖5<Rc≤15錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎浸水后，手可掰開極軟巖Rc≤5錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎浸水后，可捏成團(tuán)隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?2、圍巖基本分級（2）劃分巖體的完整程度用巖體完整性系數(shù)Kv表達(dá)，Kv指巖體彈性縱波速度與巖石縱波速度比值的平方。根據(jù)巖體完整程度可分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎5類。二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?2、圍巖基本分級（3）圍巖基本分級應(yīng)將圍巖基本質(zhì)量的定性特性和基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）相結(jié)合。圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ：BQ=100+3Rc+250Kv當(dāng)Rc>90Kv+30時，計算BQ時取Rc=90Kv+30當(dāng)Kv>0.04Rc+0.4時，計算BQ時取Kv>0.04Rc+0.4二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO二、圍巖分級方法圍巖基本分級隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ的修正當(dāng)隧道處于高地應(yīng)力、受軟弱結(jié)構(gòu)面控制、地下水作用影響時，應(yīng)對巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行修正。

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)K1—地下水影響修正系數(shù)；K2—主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3—初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)；二、圍巖分級方法隧道勘察與總體設(shè)計——圍巖分級01LOGO?公路隧道圍巖分級時，遇地下水，一般采用降級方法①

整體硬質(zhì)巖石中，一般地下水對其穩(wěn)定性影響不大，不考慮降級；②

塊狀硬質(zhì)巖和整體軟質(zhì)巖中，地下水將影響其穩(wěn)定性，產(chǎn)生局部坍塌，或軟化軟弱結(jié)構(gòu)面，圍巖分級時一般可酌情降