隧道围岩分级.

隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道围岩分级岩体基本性质隧道围岩分级隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道围岩指隧道周围一定范围内，对隧道稳定性能产生影响的岩（土）体。说明：隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。围岩既指岩体也指土体。隧道围岩分级是正确进行隧道设计计算及施工组织的基础。隧道工程SUIDAOGONGCHENG•围岩的工程性质•物理•工程性质水理•力学•岩石与岩体的区别：•岩石：均质、连续、各向同性•岩体：非均质、不连续、各向异性隧道工程SUIDAOGONGCHENG•岩石与岩体有很大差别。概括来说，天然岩体与实验室内制作的岩石试件（岩石）有显著不同：•（1）岩体赋存于一定地质环境之中，地应力，地温，地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。•（2）岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合，褶皱，断层，节理，裂隙等等。•（3）一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。•根据上述特征，将岩体定义为地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组成的。隧道工程SUIDAOGONGCHENG围岩的稳定性研究围岩稳定性的意义围岩的稳定性：隧道开挖后，在不支护条件下围岩的稳定性。问题：什么是隧道工程的头等大事？研究围岩的稳定性，如何促使围岩稳定。隧道工程SUIDAOGONGCHENG围岩级别的工程作用：①判断围岩稳定性。②判断施工难易程度，投资依据。③结构分析计算的依据隧道工程SUIDAOGONGCHENG⑴地质因素～客观因素⑵人为因素～主观因素、工程因素影响围岩稳定性的因素隧道工程SUIDAOGONGCHENG1、地质因素从5个方面来分析：⑴岩体结构特征⑵结构面性质和空间的组合⑶岩石的力学性质⑷地下水的影响⑸围岩的初始应力状态隧道工程SUIDAOGONGCHENG⑴岩体结构特征指岩体的破碎程度或完整状态。●破碎程度：裂隙率、裂隙间距。裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面。●完整状态：整块状、大块状等。按这2个指标有下图：围岩岩体整体块d1.0cm大块体d=0.4-1.0cm块石状d=0.2-0.4cm碎石块d0.2cm土石块松散状松软状土体归入土类d为裂缝间距隧道工程SUIDAOGONGCHENG⑵结构面性质和空间组合●性质1)结构面的成因；2)结构面的光滑程度；3)结构面的物质组成；4)结构面的规模；5)结构面的密集度。●空间组合指结构面的相互位置状态。问题：软弱结构面有怎样的害处？什么是不利空间组合？隧道工程SUIDAOGONGCHENG围岩节理（裂隙）发育程度划分等级地质构造作用特征节理不发育节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间距在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状节理较发育节理（裂隙）2-3组，呈x型，较规则，以构造型为主，多数的间距大于0.4m，多为密闭。部分微张开，少有填充物。岩体被切割成大块状节理发育节理（裂隙）3组以上，不规则，呈x型或米字型，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部分微张开，部分张开，大部分为粘性土填充。岩体被切割成块、碎石状节理很发育节理（裂隙）3组以上，杂乱，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.2m，微张开或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状隧道工程SUIDAOGONGCHENG•张家界图节理较发育隧道工程SUIDAOGONGCHENG⑶岩石的力学性质主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度Rb。岩石强度越高，隧道越稳定。隧道工程SUIDAOGONGCHENG(4)围岩的初应力状态●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。隧道工程SUIDAOGONGCHENG⑸地下水的影响●软化围岩；●减少层间摩阻力促使岩块滑动；●具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。隧道工程SUIDAOGONGCHENG2、人为因素⑴隧道形状和尺寸⑵支护结构类型⑶施工方法隧道工程SUIDAOGONGCHENG•超挖隧道工程SUIDAOGONGCHENG—0.2组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性残积土—0.2~0.4结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进全风化0.40.4~0.6结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进强风化0.4~0.80.6~0.8结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成块状，用镐难挖，岩芯钻方可钻进弱风化0.8~0.90.8~0.9结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙微风化0.9~1.00.9~1.0岩质新鲜，偶见风化痕迹未风化风化系数波速比风化程度参数指标野外特征风化程度岩石风化程度分类表隧道工程SUIDAOGONGCHENG•风化系数Kf是风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。•波速比Kv是风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。•某工程岩体风化岩石饱和单轴抗压强度为4.2MPa，压缩波速度为2.1km/s；新鲜岩石饱和单轴抗压强度为10.5MPa，压缩波速度为3.4km/s，该岩石的风化程度为（）。隧道工程SUIDAOGONGCHENG岩体的结构类型岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体（或称岩块）和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。具有一定的结构是岩体的显著特征之一。由于组成岩体的岩性、遭受的构造变动及次生变化的不均一性，导致了岩体结构的复杂性。为概括地反映岩体中结构面和结构体的成因、特征及其排列组合关系，将岩体结构划分为5大类。各类结构岩体的基本特征见表2。由表可知，不同结构类型的岩体，其岩石类型、结构体和结构面的特征不同，岩体的工程地质性质与变形破坏机理也都不同。隧道工程SUIDAOGONGCHENG不稳定结构可能产生滑塌。特别是岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形接近均一的各向异性体、其变形及强度特征受层面及岩层组合控制。可视为弹塑性体，稳定性较差有层理、片理、节理、常有层间错动面层状板状多韵律的薄层及中厚层状沉积岩、副变质岩层状结构整体强度较高、结构面互相牵制。岩体基本稳定，接近弹性各向同性体只具有少量贯穿性较好的节理型隙，裂隙结构面间距0.7～1.5m。一般为2～3组，有少量分离体块状柱状厚层状沉积岩、正变质岩、块状岩浆岩、变质岩块状结构不稳定结构的局部滑动或坍塌洞室的岩爆整体性强度高，岩体稳定，可视为均质弹性各向同性以原生构造节理为主，多呈闭合型，裂隙结构面间距大于2.5m，一般不超过1～2组，无危险结构面组成的落石掉块巨块状均质，巨块状岩浆岩、变质岩，巨厚层沉积岩、正变质岩整体块状结构可能发生的岩土工程问题岩土工程特征结构面发育情况主要结构体形状岩体地质类型岩体结构类型表2岩体结构类型划分表隧道工程SUIDAOGONGCHENG易引起规模较大的岩体失稳、地下水加剧岩体失稳完整性遭到极大破坏。稳定性极差，岩体属性接近松散体介质断层破碎带交叉。构造及风化裂隙密集、结构面及组合错综复杂，并多充填粘性土，形成许多大小不一的分离岩块碎屑状颗粒状构造影响剧烈的断层破啐带，强风化带、全风化带散体状结构易引起规模较大的岩体失稳、地下水加剧岩体失稳完整性破坏较大，整体强度很低，并受断裂等软弱结构面控制，多呈弹塑性介质。稳定性很差断层、断层破碎带、片理、层理及层间结构面较发育。裂隙结构面间距0.25~0.5m。一般在3组以上，由许多分离体碎块状构造影响严重的破碎岩层碎裂状结构可能发生的岩土工程问题岩土工程特征结构面发育情况主要结构体形状岩体地质类型岩体结构类型(续)表4-2岩体结构类型划分表隧道工程SUIDAOGONGCHENG岩石的强度性质岩石抵抗外力破坏的能力称为岩石的强度根据破坏时的应力类型，岩石的破坏有拉破坏、剪切破坏、压破坏等类型。由于受力状态的不同，岩石的强度也不同，如单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度等等。1．单轴抗压强度在单向压缩条件下，岩石能承受的最大压应力，称为单轴抗压强度，简称抗压强度。隧道工程SUIDAOGONGCHENG岩块的抗压强度通常是采用标准试件在压力机上加轴向荷载，直至试件破坏。如设试件破坏时的荷载为Pc（N），横断面面积为A(mm2)，则岩石的单轴抗压强度Rc(MPa)为：APRcc除抗压试验外，还可用点荷载试验和不规则试件的抗压试验间接的求岩石的Rc。试样被两加荷锥头压裂时的极限荷载(P)与两锥顶间距(D)的平方之比，称为点荷载强度指数，即。通常在无条件取得单轴饱和抗压强度时，用点荷载强度指数进行换算，常用如下的经验公式换算：75.0)50(82.22ScIRIs(50)为直径为50mm标准试件的点荷载强度。隧道工程SUIDAOGONGCHENG15-3035-507-20100-250大理岩2-2045-607-1560-200板岩20-5035-5015-2580-250白云岩3-530-505-2050-200片麻岩10-5035-505-2050-200石灰岩20-6050-6010-30150-350石英岩8-5035-502-1510-150砾岩20-6048-5510-30150-300玄武岩8-4035-504-2520-200砂岩10-5045-6015-30180-300流纹岩3-2015-302-1010-100页岩14-5045-607-25100-250花岗岩岩石名称内聚力C/MPa摩擦角Ф(°)抗拉强度Rt/MPa抗压强度Rc/MPa岩石名称表3常见岩石的强度指标值内聚力C/MPa摩擦角Ф(°)抗拉强度Rt/MPa抗压强度Rc/MPa隧道工程SUIDAOGONGCHENG●岩石质量指标～RQD指标也是反映岩性与岩体结构的一项综合指标。RQD指标的具体含义为岩芯复原率，长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分比表示。R0.90.75R0.90.5R0.750.25R0.5R0.25好的较好的较差的差的极差表中R为RQD指标。%10010钻孔总长度以上的岩心累计长度cmRQD隧道工程SUIDAOGONGCHENG•某隧道工程地质钻探时，某一回次进尺中共进尺1.2m，采取的岩芯长度分别为3.2cm，1.5cm，9.8cm,16cm,30cm,6cm,27cm,11cm,10cm,5.3cm.该段岩石的质量指标为（）。•A,好的B较好的C较差的D差的隧道工程SUIDAOGONGCHENG隧道围岩分级现行公路隧道围岩分级方法现行《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）规定隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级。首先，根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量岩体基本质量指标BQ，进行初步分级。然后，考虑修正因素的影响（如：地下水、软弱结构面产状、初始应力状态等），修正岩体基本质量指标值，按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级（表4）。隧道工程SUIDAOGONGCHENG软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等Ⅵ一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构≤250较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎~破碎；极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构Ⅴ土体：1压密或成岩作用的粘性土及砂性土；2黄土（Q1、Q2）；3一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土350~251坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；较坚硬岩，岩体较破碎~破碎，镶嵌碎裂结构；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整~较破碎，中薄层状结构Ⅳ450~351坚硬岩，岩体较破