華科地下工程圍巖分級與工程類比設計

1、圍體分級(fn j)與工程類比設計共二十七頁 我國高速公路隧道圍巖分級(fn j)方法 （JTG D70-2004）共二十七頁幾個基本概念：巖體基本質(zhì)量巖石的堅硬程度和巖體的完整程度結構面巖體內(nèi)開裂和易開裂的面，又稱不連續(xù)面巖體完整性指數(shù) 巖體彈性縱波速度與巖石彈性縱波速度之比的平方巖體體積節(jié)理數(shù)單位巖體體積內(nèi)的節(jié)理數(shù)目(shm)點荷載強度直徑50mm圓柱形試件徑向加壓時的點荷載強度巖體自穩(wěn)能力在不支護條件下，巖體不產(chǎn)生任何形式破壞的能力共二十七頁巖體基本質(zhì)量的分級因素1.巖石堅硬(jinyng)程度定性劃分：堅硬巖、較堅硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖。定量劃分：與巖石單軸飽和抗壓強度對應。2.巖

2、體完整程度定性劃分：完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎。定量劃分：與巖體完整性指數(shù)對應。共二十七頁巖石堅硬程度的定性(dng xng)劃分名稱定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅硬巖錘擊聲清脆，有回彈，振手，難擊碎；浸水后大多無吸水反應未風化微風化的花崗巖、正長巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質(zhì)板巖、石英巖、硅質(zhì)膠結的礫巖、石英砂巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較堅硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍振手，較難擊碎;浸水后有輕微吸水反應1.弱風化的堅硬巖2.未風化微風化的熔結凝灰?guī)r、大理巖、 板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結的砂頁巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎，浸水后指甲可刻出印痕1.

3、強風化的堅硬巖2.弱風化的較堅硬巖3.未風化微風化的熔結凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁巖等軟巖錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后手可掰開1.強風化的堅硬巖2.弱風化強風化的較堅硬巖3.弱風化的較軟巖4.未風化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后可捏成團1.全風化的各種巖石2.各種半成巖共二十七頁巖石堅硬程度定量(dngling)劃分巖石單軸飽和抗壓強度（MPa）60603030151555堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖共二十七頁巖體完整程度(chngd)的定性劃分名稱結構面發(fā)育程度主要結構面的結合程度主要結構面類型相應結構類型組數(shù)平

4、均間距（m）完整120.1好或一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結構較完整120.1差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結構231.00.4好或一般塊狀結構較破碎231.00.4差節(jié)理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層結構30.40.2好鑲嵌碎裂結構一般中、薄層狀結構破碎30.40.2差各種類型結構面裂隙塊狀結構0.2一般或差碎裂狀結構極破碎無序很差散體塊結構共二十七頁體積節(jié)理(jil)數(shù)與完整性指數(shù)對照表體積節(jié)理數(shù)（條/m3）33101020203535完整性指數(shù)0.750.750.550.550.350.350.150.15巖體完整性指數(shù)(zhsh)與完整程度的對應關系完整性指數(shù)0.750.7

5、50.550.550.350.350.150.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎共二十七頁巖體基本質(zhì)量分級(fn j)1.巖體基本質(zhì)量分級是根據(jù)巖體基本質(zhì)量的定性特征和巖體基本質(zhì)量指標BQ綜合確定；2.BQ的計算如下：當 時，應以 和 代入計算BQ值；當 時，應以 和 代入計算BQ值。 共二十七頁公路隧道圍巖(wi yn)分級圍巖級別圍巖或土體主要定性特征BQ或BQ堅硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結構 550堅硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結構；較堅硬巖，巖體完整，塊狀整體結構550451堅硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎石狀鑲嵌結構；較堅硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結構

6、450351堅硬巖，巖體破碎，碎裂結構；較堅硬巖，巖體較破碎破碎，鑲嵌碎裂結構；較軟巖或較硬巖互層，且以軟巖體為主，巖體較完整較破碎，中薄層狀結構350251土體： 壓密或成巖作用的粘性土或砂性土； 黃土（Q1、Q2）； 一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結的碎石土、卵石土、大塊石土較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎破碎；極破碎的各類巖體，碎、裂狀，松散結構 250一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的碎石土、卵石土、圓礫、角礫土及黃土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散結構，粘性土及黃土呈松散結構軟塑狀粘性土及潮濕、飽和粉細砂層、軟土等注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級、如膨脹性圍巖、多年凍土等共二十七頁工

7、程巖體級別的確定1.BQ修正：地下水；巖體穩(wěn)定性受軟弱結構面影響；高初始(ch sh)應力2.修正公式：共二十七頁地下水影響修正(xizhng)系數(shù)地下水出水狀態(tài)BQ450450351350251250潮濕或點滴狀出水00.10.20.30.40.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓0.1MPa或單位出水量10L/minm0.10.20.30.40.60.70.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓0.1MPa或單位出水量10L/minm0.20.40.60.70.91.0共二十七頁主要軟弱結構面產(chǎn)狀影響修正(xizhng)系數(shù)結構面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關系結構面走向與洞軸線的夾角30，結構面傾角3075結構面走

8、向與洞軸線的夾角60，結構面傾角75其他組合0.40.600.20.20.4共二十七頁圍巖初始應力(yngl)狀態(tài)影響修正系數(shù)K3初始應力狀態(tài)BQ 550550451450351350251 250極高應力區(qū)1.01.01.01.51.01.51.0高應力區(qū)0.50.50.50.51.00.51.0高初始應力地區(qū)(dq)圍巖在開挖過程中出現(xiàn)的主要現(xiàn)象應力情況主 要 現(xiàn) 象極高應力（1）硬質(zhì)巖石：開挖過程中有巖爆發(fā)生，有巖塊被彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性能差；（2）軟質(zhì)巖石：巖芯常有餅狀現(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 4高應力（1

9、）硬質(zhì)巖：開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體發(fā)生剝離、石塊墜落現(xiàn)象，新生裂縫較多，成洞性能差；（2）軟質(zhì)巖：巖芯時有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移顯著，持續(xù)時間長成洞性能差47注： 為垂直洞軸線方向的最大初始應力。共二十七頁巖體分級的應用1.圍巖的物理力學(l xu)參數(shù)各級圍巖的物理力學(l xu)指標標準值圍巖級別重度（Kn/m3）彈性抗力系數(shù)（MPa/m）變形模量（GPa）泊松比內(nèi)摩擦角（）粘聚力（MPa）計算摩擦角（）262818002800330.2602.17825271200180020330.20.2550601.52.17078232550012006200.250.3395

10、00.71.5607020232005001.360.30.3527390.20.750601720100200120.350.4520270.050.24050151710010.40.5200.23040共二十七頁2. 確定結構面抗剪強度（根據(jù)(gnj)巖石堅硬程度和結構面的結合程度）巖體結構(jigu)面抗剪斷峰值強度序號兩側巖體的堅硬程度及結構面的結合程度內(nèi)摩擦角（）粘聚力（MPa）1堅硬巖，結合好370.222堅硬較堅硬巖，結合一般；較軟巖，結合好37290.220.123堅硬較堅硬巖，結合差；較軟巖軟巖，結合一般29190.120.084較堅硬較軟巖，結合差結合很差；軟巖，結合差；

11、軟質(zhì)巖的泥化面19130.080.055較堅硬巖及全部軟質(zhì)巖，結合很差；軟質(zhì)巖泥化層本身130.05共二十七頁3.確定各級圍巖(wi yn)的自穩(wěn)能力隧道各級圍巖自穩(wěn)能力(nngl)判斷圍巖級別自穩(wěn)能力跨度20m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方跨度10m 20m，可基本穩(wěn)定，局部可發(fā)生掉塊或小塌方；跨度10m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊；跨度10 20m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個月，可發(fā)生小中塌方；跨度5 10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小中塌方跨度5m,可基本穩(wěn)定跨度5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動變形、小塌方，進而發(fā)展為中大塌方。埋深小時，以拱部松動破壞為主，埋深大時，有明顯塑性流動變

12、形和擠壓破壞 跨度小于5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個月無自穩(wěn)能力，跨度5m或更小時，可穩(wěn)定數(shù)日無自穩(wěn)能力共二十七頁兩車道隧道(sudo)復合式襯砌的設計參數(shù)共二十七頁三車道(chdo)隧道復合式襯砌的設計參數(shù)共二十七頁復合式襯砌初期(chq)支護的預留變形量共二十七頁兩車道(chdo)小凈距隧道復合式襯砌支護參數(shù)表共二十七頁兩車道(chdo)連拱隧道復合式襯砌支護參數(shù)表共二十七頁三車道(chdo)連拱隧道復合式襯砌支護參數(shù)表共二十七頁豎井(shjng)襯砌參數(shù)共二十七頁斜井、平行導坑、橫洞及風道(fn do)襯砌參數(shù)共二十七頁例：某地下工程巖體，巖石點荷載(hzi)強度IS(50)=4.2MPa，波速比為0.91，巖體處于潮濕狀態(tài)，主要軟弱結構面傾角550，結構面走向與洞軸線夾角200，巖體地應力場中最大主應力為12MPa，試根據(jù)修正的巖體基本質(zhì)量指標判斷巖體的級別。答：Rc=66.95，Kv=0.828，BQ=497.85，K1=0K2=0.5，K3=0.5，BQ=397.85，級共二十七頁內(nèi)容摘要圍體分級與工程類比設計(shj)。巖體基本質(zhì)量巖石的堅硬程度和巖體的完整程度。結構面巖體內(nèi)開裂和易開裂的面，又稱不連續(xù)面。巖體體積節(jié)理數(shù)單位巖體體積內(nèi)的節(jié)理數(shù)目。點荷載強度直徑50mm圓柱形試件