1、第四章學(xué)習(xí)隧道圍巖分級和圍巖壓力，第四章學(xué)習(xí)隧道圍巖分級和圍巖壓力，本章目的： (1)掌握隧道的調(diào)查、設(shè)計、構(gòu)造原理和計算方法；(2)理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素與施工方法的關(guān)系；(3)理解隧道圍巖分級時考慮的因素。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第4.1隧道圍巖概念和工程性質(zhì)4.2圍巖分級4.4圍巖壓力的確定，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第4.1隧道圍巖概念和工程性質(zhì)4.1.1圍巖概念圍巖：隧道挖掘后影響其穩(wěn)定性的部分巖(土) 說明：圍巖既指巖體又指土體。 4.1.2圍巖的工程性質(zhì)物理工程性質(zhì)水力學(xué)，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，巖石和巖體的差異：巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖體：非均質(zhì)、不

2、連續(xù)、各向異性巖體力學(xué)性質(zhì)獲得方式：現(xiàn)場試驗：真實、時間、費用室內(nèi)試驗：難以取樣，代表性的差異問題： 1 2 .隧道結(jié)構(gòu)計算的難點是？第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，1、巖體變形特性被拉伸、壓迫、剪切、流變問題：巖體被拉伸嗎？ 1 )壓迫變形巖石：直線性、彈性弱的構(gòu)造面：非線性、塑性巖體：彈塑性體，參見下圖。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，2 )剪切變形(1)沿構(gòu)造面滑動(2)巖石的斷裂(3)因構(gòu)造面的影響沿巖石剪切，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，3 )流變特性蠕變：應(yīng)力不變，應(yīng)變?yōu)闀r間松弛：應(yīng)變不變，應(yīng)力隨時間衰減的問題：圍巖流變特性對隧道的影響？ 第4章隧道圍巖

3、分級和圍巖壓力，2、巖體強度巖石強度：由試驗片獲得。 巖體強度：低于巖體強度，約為巖體強度7080。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，4.2圍巖的穩(wěn)定性研究意義圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不保護的條件下圍巖的穩(wěn)定性。 問題：隧道工程的最優(yōu)先事項是什么？研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促進圍巖的穩(wěn)定？ 第4章隧道圍巖等級和圍巖壓力、圍巖等級的工程作用：判斷圍巖穩(wěn)定性。 判斷施工難易度，判斷投資的根據(jù)。 結(jié)構(gòu)分析計算的依據(jù)是，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第4.2.2影響圍巖穩(wěn)定性的因素地質(zhì)因素客觀因素是因素主觀因素，工程因素，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第1、地質(zhì)因素從5個方面分析：巖體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)面的性

4、質(zhì)和空間組合巖力學(xué)性質(zhì)對地下水的影響破碎程度：裂紋率、裂紋間隔。 裂縫廣義，包括層理、節(jié)理、斷裂、三明治等結(jié)構(gòu)面。 完整狀態(tài)：塊狀、大塊狀等。 根據(jù)這兩個指標(biāo)，有如下圖：第4章隧道圍巖等級和圍巖壓力、構(gòu)造面的性質(zhì)和空間的組合性質(zhì)1 )構(gòu)造面的成因2 )構(gòu)造面的光滑3 )構(gòu)造面的物質(zhì)組成4 )構(gòu)造面的規(guī)模5 )構(gòu)造面的密集度。 空間組合是指結(jié)構(gòu)面的相互位置狀態(tài)。 問題：弱結(jié)構(gòu)方面有什么危害？ 什么是不利的空間組合？ 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，巖石的力學(xué)性質(zhì)主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強度Rb。 巖石強度越高，隧道越穩(wěn)定。 (4)圍巖初應(yīng)力狀態(tài)的初始應(yīng)力是隧道圍巖

5、變形、破壞的根本力。 在圍巖分級中考慮了初始應(yīng)力。 在高初始應(yīng)力場條件下，圍巖水平必須適當(dāng)降低。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，地下水的影響使圍巖軟化，減少層間摩擦阻力，使巖塊折動的具有膨脹性的圍巖，接觸水時會膨脹等。第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、2、人為因素隧道形狀和尺寸支護結(jié)構(gòu)類型的施工方法、第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、4.3圍巖分級4.3.1概況圍巖分級：根據(jù)巖體的幾個指標(biāo)，根據(jù)穩(wěn)定性將圍巖分為不同的分級工程目的： (1)結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)(2)施工方法依據(jù)(3)工程成本依據(jù)，第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、圍巖分級的發(fā)展過程：第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，其他分

6、級法：總結(jié)：僅初期巖石強度整合了目前巖體結(jié)構(gòu)、巖石強度、RQD指標(biāo)等各種因素。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、4.3.2圍巖分級方法三個基本要素：巖性：抗壓強度、彈性模量、彈性波速度等。 地質(zhì)構(gòu)造：巖體的完整性或構(gòu)造狀態(tài)。 地下水：地下水發(fā)達(dá)時，圍巖水平應(yīng)降低。 1個附加要素：初始應(yīng)力：適當(dāng)?shù)乜紤]。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，(1)以巖石強度或巖石物性指標(biāo)為代表的分級法1 .以巖石強度為基礎(chǔ)的分級法代表：土石分級法堅石、次堅石、松石、土。 2 .基于巖石物性指標(biāo)的分級法的代表：巖石堅固性系數(shù)(f值)分級法的f值：一個綜合的物性指標(biāo)值，如巖石的耐鉆性、耐爆性、強度等。 但是核心是巖石的強度。

7、 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，(2)以巖體結(jié)構(gòu)、巖性特征為代表的分級方法代表：泰沙基本法考慮到圍巖的完整狀態(tài)和巖性，共計9級。 我國交通隧道圍巖分級法以泰沙基法為參考，考慮到巖體的綜合物性，共計6級。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，(3)與地質(zhì)勘探手段有關(guān)的分級方法，彈性波速分級法的波速是反映巖性和巖體構(gòu)造的綜合指標(biāo)，波速越高圍巖越好。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD指標(biāo)也是反映巖性和巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標(biāo)。 RQD指標(biāo)的具體意義是巖芯復(fù)原率：第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，(4)組合各種因素的分級方法的代表：巖體質(zhì)量分級法barden等人提出的“巖體質(zhì)量q”分級法。 由巖石的質(zhì)量指標(biāo)、節(jié)理群的數(shù)量、節(jié)理粗糙度、節(jié)理飲食變化值、節(jié)理含水減率、應(yīng)力減率6個參數(shù)組合而成。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力，(5)中國鐵路和道路隧道的圍巖分級方法1 .鐵路隧道沿革巖體綜合分級60年代、成昆線，5種。 隧道圍巖分類74年版，第一條鐵路隧道規(guī)范，6種。 隧道圍巖分類為86年版，加入了圍巖彈性波速指標(biāo)。 隧道圍巖等級99年版，采用國標(biāo)等級排名，改稱為“圍巖等級”，定為六級。 隧道圍巖分級2001年版，不變。 隧道圍巖分級2005年版，不變。 第4章隧道圍巖分級和圍巖壓力、分級的理論基礎(chǔ)是基于圍巖的穩(wěn)定性判斷。 屬于“以巖體結(jié)構(gòu)和巖性特征為代表”分級方