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第二节隧道围岩分级围岩分级：根据岩体的若干指标，按照稳定性将围岩分成不同的级别。工程目的：（1）结构设计依据（2）施工方法依据（3）工程造价依据影响坑道围岩稳定性因素1、几个基本概念：1）岩石（土）与岩（土）体岩石：不同矿物，各种地质作用；岩体的基础、构成部分；试件，试验岩体：整个地质体的一部分，岩块组合体，结构面，充填物，初始应力状态，平衡岩石的物性并不能代表岩体的物性，结构面对岩体的力学性质及受力状态有较大的影响影响坑道围岩稳定性因素岩体的结构类型与特征：整体结构、砌体结构、镶嵌结构、压碎结构、松散结构、松软结构。2）岩体（原岩）与围岩原岩（岩体）处在原始状态下，未受到人为的工程外力的破坏或干扰。围岩：受到影响范围内的那部分岩土体。围岩范围的确定影响坑道围岩稳定性因素3）结构面：在各种不同的地质作用中生成和发展的；沉积结构面、火成结构面、变质结构面、构造结构面以及次生结构面结构面对岩体的力学性质和岩体中的受力状态有较大的影响研究的内容：结构面本身的特征、组合形态、充填情况、延展性、密集程度等影响坑道围岩稳定性因素因素内在因素（地质）人为因素（施工）影响坑道围岩稳定性因素2、地质因素1）围岩的完整状态（破碎程度）组成岩体的岩块的大小，岩块的组合状态；裂隙率、裂隙间距裂隙的密集程度岩体的破碎程度裂隙：广义，层理、断裂、节理以及夹层等依据裂隙间距的岩体的分类影响坑道围岩稳定性因素2）结构面的性质软弱结构面：完全割断联系无夹层或充填粘土夹层、未断联系但充填物软弱松散、抗剪强度很低软弱结构面往往会成为岩体破坏的控制因素。3）结构面的组合状态单一、组合（产生分离岩块），闭合、张开，连续、不连续，组数及密度，影响坑道围岩稳定性因素4）初始应力状态自重应力、构造应力5）岩石本身的强度在完整岩体中围岩稳定状态往往取决于岩石强度。但是当岩石结构面为围岩稳定的主要因素时，岩石本身的强度对围岩稳定的影响并不大。影响坑道围岩稳定性因素6）地下水的影响岩质软化，强度降低，涌水3、人为因素1）隧道尺寸：跨度大小、断面积2）断面形状：3）支护的结构类型及支护时间4）施工方法一、围岩分级3个基本因素：①岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。②地质构造：岩体完整性或结构状态。③地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。1个附加因素：④初始地应力：适当考虑。（一）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法1.以岩石强度为基础的分级法代表：土石分类法～坚石、次坚石、松石、土。2.以岩石物性指标为基础的分级法代表：岩石坚固性系数(f值)分级法～普氏法f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗爆性、强度等。但核心还是岩石强度。(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法代表：●泰沙基法～考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。●我国交通隧道围岩分级法～借鉴了泰沙基法，考虑岩体综合物性，共6级。（三）与地质勘探手段相联系的分级方法代表：●弹性波速分级法～波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越高，围岩越好。波速Kv0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.150.15完整性完整较完整破碎较破碎极破碎●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:R0.90.75R0.90.5R0.750.25R0.5R0.25优良好差很差表中R为RQD指标。%10010钻孔总长度以上的岩心累计长度cmRQD(四)组合多种因素的分级方法代表：岩体质量分级法属于组合多种因素的分类方法。1974年挪威地质学家巴顿等人提出的“岩体质量——Q”的分类方法。表达如下：SRFJJJJRQDQwarh组合了6个参数：岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。岩体质量值Q实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力复合指标，根据不同的Q值，可将岩体进行分类。(五)我国铁路与公路隧道的围岩分级方法1.铁路隧道⑴沿革●岩体综合分类～60年代，成昆线，五类。●隧道围岩分类～74年版，首部铁路隧道规范，六类。●隧道围岩分类～86年版，加入围岩弹性波速指标。●隧道围岩分级～99年版，采用国标分级排序，改称“围岩分级”，六级。●隧道围岩分级～2001年版，不变。●隧道围岩分级～2005年版，不变。⑵分级的理论基础●以围岩的稳定性判断为基础。属于“以岩体构造和岩性特征为代表”的分级方法。●主要考虑4种因素：①岩石坚硬程度②围岩完整状态③地下水④围岩初始地应力基本分级修正基本分级基本分级修正基本分级最终分级⑶基本分级依据：围岩主要工程地质条件，由两条组成：①岩石坚硬程度软硬岩分界指标：30MpaRb30硬岩5Rb≤30软岩Rb5极软岩②围岩完整程度指标1：结构面发育程度指标2：地质构造影响程度由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别，见下表：岩体完整程度的划分完整程度结构面发育程度地质构造影响程度完整不发育轻微较完整较发育、不发育较重、轻微较破碎发育、较发育严重破碎极发育、发育极严重、严重极破碎极发育极严重围岩受地质构造影响程度等级划分围岩节理（裂隙）发育程度划分等级地质构造作用特征轻微围岩地质构造变动小，无断裂（层）；层状岩体一般呈单斜构造；节理不发育较重围岩地质构造变动较大；位于断裂（层）或褶曲轴的邻近地段；可有小断层，节理较发育严重围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育很严重位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、角砾状，有的呈粉末泥土状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(4)铁路隧道围岩分级表基本分级+围岩弹性纵波速度=铁路隧道围岩分级表⑸特点◆给出了单线隧道围岩开挖后的稳定状态。◆尚未考虑地下水和地应力。⑹修正分级◆地下水地下水的3种处理方法：①分级时按无水考虑，而是根据地下水的状态，适当降低围岩等级(1～2级)；②分级时按有水考虑，当确认围岩无水则提高围岩等级；③直接将地下水状况(水质、水量、流通条件、静水压力等)作为一个分级指标。铁路隧道分级按第1种方法处理：•地下水影响的修正•地下水状态的分级表级别状态渗水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或湿润10Ⅱ偶有渗水10~25Ⅲ经常渗水25~125围岩基本分类地下水状态分级ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ—ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ—ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ—◆初始地应力初始地应力状态主要现象评估基准（Rc/σmax）极高应力1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差42.软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞高应力1.硬质岩:开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂纹较多，成洞性较差4-72.软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移极显著，持续时间长，成洞性差初始地应力影响的修正围岩基本分级修正级别初始地应力状态ⅠⅡⅢⅣⅤ极高应力ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高应力ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ2.公路隧道⑴初步分级～相当于铁路的基本分级依据：围岩主要定性特征该特征由两个基本因素组成：●岩石坚硬程度Rc(即强度)●岩体完整性Kv(即弹性波速)推出围岩基本质量指标BQ=90+3Rc+250Kv⑵详细分级～相当于铁路的修正分级修正BQ值：当有以下3方面影响时，应予修正：①地下水K1②软弱结构面(比铁路多此条)K2③高初始地应力K3[BQ]=修正BQ值=BQ-100(K1+K2+K3)K1～K3各值可查公路隧道规范附录A.0.2-1～A.0.2-3公路围岩分级表：参数：①围岩主要定性特征②BQ值，或[BQ]值(当需要修正时)