新奧法隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道工程荷載計(jì)算

5隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

5.1隧道圍巖分級(jí)及其作用

5.2圍巖壓力的確定

5.3影響圍巖穩(wěn)定性的因素●圍巖：隧道周圍一定范圍內(nèi)，對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體；●圍巖壓力：是指隧道開(kāi)挖后，圍巖作用在隧道支護(hù)上的壓力，是隧道支撐或襯砌結(jié)構(gòu)的主要荷載之一。其性質(zhì)、大小、方向以及發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，對(duì)正確地進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)與施工有很重要的影響。●地質(zhì)環(huán)境：隧道工程所賦存的地質(zhì)環(huán)境的內(nèi)涵很廣，包括地層特征、地下水狀況、開(kāi)挖隧道前就存在于地層中的原始地應(yīng)力狀態(tài)、地溫梯度等。5.1隧道圍巖分級(jí)及其應(yīng)用●目前，隧道圍巖分級(jí)是設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)（工程類比法就是建立在圍巖分級(jí)的基礎(chǔ)上的）?！駠鷰r分級(jí)的目的

①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益；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(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)等等；●人們對(duì)圍巖的認(rèn)識(shí)是不斷深入的：從在國(guó)外的情況看：土石方工程分類法(開(kāi)挖難易程度)巖石的堅(jiān)固性來(lái)分類:如堅(jiān)固性系數(shù)fRQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類來(lái)代替多年沿用的堅(jiān)固性為基礎(chǔ)的分類從分級(jí)指標(biāo)方面：大多數(shù)從定性描述經(jīng)驗(yàn)判斷定量描述●以隧道圍巖的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)進(jìn)行分級(jí)是隧道圍巖分類的總趨勢(shì)。1、隧道圍巖分級(jí)的因素指標(biāo)及其選擇

⑴單一的巖性指標(biāo)

●一般多采用巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度作為基本的分級(jí)指標(biāo)，具有試驗(yàn)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn)；

●巖石的抗壓和抗拉強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等物理力學(xué)參數(shù)；●巖石的抗鉆性、抗爆性等工程指標(biāo)。⑵單一的綜合巖性指標(biāo)

●巖體的彈性波傳播速度：彈性波傳播速度與巖體的強(qiáng)度和完整性成正比，其指標(biāo)反映了巖石的力學(xué)性質(zhì)和巖體的破碎程度的綜合因素，通常用Kv來(lái)評(píng)價(jià)：Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整性完整較完整破碎較破碎極破碎●巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）：是綜合反映巖體的強(qiáng)度和巖體的破碎程度的指標(biāo)。所謂巖石質(zhì)量指標(biāo)是指鉆探時(shí)巖心復(fù)原率，或稱為巖芯采取率，即：

RQD（％）＝10cm以上巖芯累計(jì)長(zhǎng)度×100

單位鉆孔長(zhǎng)度巖石質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)認(rèn)為：

RQD>90％為優(yōu)質(zhì)；

75％<RQD<90％為良好；

50％<RQD<75％為好；

25％<RQD<50％為差；

RQD<25％為很差●圍巖的自穩(wěn)時(shí)間：隧道開(kāi)挖后，圍巖通常都有一段暫時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間，不同的地質(zhì)環(huán)境，自穩(wěn)時(shí)間是不同的，勞費(fèi)(H.Lauffer)認(rèn)為隧道圍巖的自穩(wěn)時(shí)間ts可用下式表示：

ts=常數(shù)×L－(1＋a)

式中：

L－隧道未支護(hù)地段的長(zhǎng)度；a－視圍巖情況在0～1之間變化，好的巖體可取a=0;極差的a=1

勞費(fèi)（H.Lauffer）根據(jù)圍巖的自穩(wěn)時(shí)間和未支護(hù)地段的長(zhǎng)度，將圍巖分為：穩(wěn)定的、易掉塊的、極易掉塊的、破碎的、很破碎的、有壓力的、有很大壓力的七級(jí)

●復(fù)合指標(biāo)是一種用兩個(gè)或兩個(gè)以上的巖性指標(biāo)或綜合巖性指標(biāo)所表示的復(fù)合性指標(biāo)。具有代表性的復(fù)合指標(biāo)分級(jí)，是巴頓N.Barton等人提出的巖體質(zhì)量－Q指標(biāo)，即：

Q＝（RQD/Jh）(Jr/Ja)(Jw/SRF)

RQD:巖石質(zhì)量指標(biāo);

Jh:節(jié)理組數(shù)目，巖體愈破碎，Jh取值愈大;

Jr:節(jié)理粗糙度，節(jié)理愈光滑，Jr取值愈小;

Ja:節(jié)理蝕變值，蝕變愈嚴(yán)重，Ja取值愈大，

Jw:節(jié)理含水折減系數(shù)，節(jié)理滲水量愈大，水壓愈高，Jw取值愈小，

SRF:應(yīng)力折減系數(shù)，圍巖初始應(yīng)力愈高，SRF取值愈大●

指標(biāo)的選擇

⑴首先選擇對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性有重大影響的因素指標(biāo)；⑵選擇測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單、人為因素小、科學(xué)性強(qiáng)的定量指標(biāo)；⑶選擇指標(biāo)要有一定的綜合性。2、隧道道圍巖巖分級(jí)級(jí)的方方法現(xiàn)行的的許多多圍巖巖分類類方法法中，，作為為分類類的基基本要要素大大致有有三大大類：：第I類：與與巖性性有關(guān)關(guān)的要要素。。其分分類指指標(biāo)是是采用用巖石石強(qiáng)度度和變變形性性質(zhì)等等：如如巖石石的單單軸抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度、、變形形模量量或彈彈性波波速等等。第II類：與與地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造有關(guān)關(guān)的要要素。。其分分類指指標(biāo)采采用諸諸如巖巖石的的質(zhì)量量指標(biāo)標(biāo)、地地質(zhì)因因素平平分法法等，，這些些指標(biāo)標(biāo)實(shí)質(zhì)質(zhì)上是是對(duì)巖巖體完完整性性或結(jié)結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)的的評(píng)價(jià)價(jià)。這這類指指標(biāo)在在劃分分圍巖巖的級(jí)級(jí)別中中一般般占有有重要要地位位；第Ⅲ類：與與地下下水有有關(guān)的的要素素。目前國(guó)國(guó)內(nèi)外外圍巖巖的分分類方方法，，考慮慮上述述三大大基本本要素素，按按其性性質(zhì)主主要分分為如如下幾幾種：：⑴以以巖石石強(qiáng)度度或巖巖石的的物理理指標(biāo)標(biāo)為代代表的的分類類方法法：①按巖石強(qiáng)強(qiáng)度為單一一巖性性指標(biāo)標(biāo)的分分級(jí)法法:具有代代表性性是我我國(guó)解解放前前或解解放后后初期期的土土石分分類法法，即即把巖巖石分分為堅(jiān)堅(jiān)石、、次堅(jiān)堅(jiān)石、、松石石及土土；②以以巖石石的物性指指標(biāo)為基礎(chǔ)礎(chǔ)的分分級(jí)方方法：：具有有代表表意義義的是是我國(guó)國(guó)工程程界廣廣泛采采用的的巖石石堅(jiān)固固系數(shù)數(shù)值分分級(jí)法法；●優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：：指指標(biāo)單單一，，使用用方便便；●缺缺點(diǎn)：：不能能全面面反映映巖體體固有有的性性態(tài)。。⑵以巖體體構(gòu)造造、巖巖性特特征為為代表表的分分級(jí)方方法：：①這這類分分類法法以泰泰沙基基分類類法為為代表表這類分分類法法是在在早期期提出出的，，限于于當(dāng)時(shí)時(shí)的條條件，，僅把把不同同巖性性、不不同構(gòu)構(gòu)造條條件對(duì)對(duì)圍巖巖分類類，這這類分分類法法曾長(zhǎng)長(zhǎng)期被被各國(guó)國(guó)采用用，至至今仍仍有廣廣泛的的影響響。②以以巖體體綜合合物性性為指指標(biāo)的的分類類法60年代我我國(guó)提提出了了以巖巖體綜綜合物物性指指標(biāo)為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的“巖體綜綜合分分類法法”?！駜?yōu)點(diǎn)：：正正確的的考慮慮了地地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造特特征、、風(fēng)化化狀況況、地地下水水情況況等多多因素素對(duì)圍圍巖的的影響響。●缺點(diǎn)：：分級(jí)級(jí)指標(biāo)標(biāo)缺乏乏定量量描述述。⑶以地質(zhì)質(zhì)勘探探手段段相聯(lián)聯(lián)系的的分類類方法法：①按按彈性性波（（縱波波）速速度的的分類類方法法圍巖彈彈性波波速度度是判判斷巖巖性、、巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的綜綜合指指標(biāo)，，它既既可反反映巖巖石軟軟硬，，又可可表達(dá)達(dá)巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的破破碎程程度。。1970年前后后，日日本提提出按按圍巖巖彈性性波速速度進(jìn)進(jìn)行分分類，，我國(guó)國(guó)從1986年起，，也開(kāi)開(kāi)始將將圍巖巖彈性性波（（縱波波）速速度引引入我我國(guó)圍圍巖分分類法法中。。②以以巖石石質(zhì)量量為指指標(biāo)的的分類類方法法——R.Q.D.方法●優(yōu)點(diǎn)：：考慮慮了多多種因因素的的影響響，但但分級(jí)級(jí)指標(biāo)標(biāo)大體體上是是半定定量的的?！袢秉c(diǎn)：：分級(jí)級(jí)的判判斷還還帶有有一定定的主主觀性性。⑷組合多多種因因素的的分類類方法法比較完完善的的是1974年挪威威地質(zhì)質(zhì)學(xué)家家巴頓頓等人人提出出的“巖體質(zhì)質(zhì)量——Q”的分類類方法法。巖巖體質(zhì)質(zhì)量值值Q實(shí)質(zhì)上上是巖巖塊尺尺寸、、抗剪剪強(qiáng)度度和作作用力力復(fù)合合指標(biāo)標(biāo)，根根據(jù)不不同的的Q值，可可將巖巖體進(jìn)進(jìn)行分分類。。⑸以以工程程對(duì)象象為代代表的的分類類法：：●優(yōu)點(diǎn)：：目的的明確確，使使用方方便，，能夠夠指導(dǎo)導(dǎo)施工工；●缺點(diǎn)：：分級(jí)級(jí)指標(biāo)標(biāo)以定定性描描述為為主，，人為為因素素較大大。縱上所所述，，圍巖巖的分分類方方法有有以下下幾方方面的的發(fā)展展趨勢(shì)勢(shì)：⑴分分類應(yīng)應(yīng)主要要以巖巖體為為對(duì)象象。⑵分分類宜宜與地地質(zhì)勘勘探手手段有有機(jī)的的聯(lián)系系起來(lái)來(lái)；⑶分分類要要有明明確的的工程程對(duì)象象和工工程目目的。。⑷分分類宜宜逐漸漸定量量化。。值得注注意的的是，，近年年國(guó)內(nèi)內(nèi)外有有關(guān)學(xué)學(xué)者提提出采采用模模糊數(shù)數(shù)學(xué)分分類；；根據(jù)據(jù)坑道道周邊邊量測(cè)測(cè)的收收斂值值分類類；采采用人人工智智能－－專家家系統(tǒng)統(tǒng)分類類等建建議，，這些些設(shè)想想都將將使圍圍巖分分類方方法日日趨完完善。。圍巖分分級(jí)的的分階階段實(shí)實(shí)施，，是因因?yàn)閲鷩鷰r分分級(jí)除除了取取決于于地質(zhì)質(zhì)條件件外，，還和和工程程規(guī)模模、形形狀、、施工工工藝藝等技技術(shù)條條件有有關(guān)。。不同同階段段的地地質(zhì)勘勘察、、試驗(yàn)驗(yàn)研究究、工工作順順序可可用右右圖所所示的的框圖圖來(lái)表表示。3、我國(guó)國(guó)公路路隧道道圍巖巖分級(jí)級(jí)⑴公公路隧隧道圍圍巖分分級(jí)的的出發(fā)發(fā)點(diǎn)●強(qiáng)調(diào)巖巖體的的地質(zhì)質(zhì)特征征的完完整性性和穩(wěn)穩(wěn)定性性，避避免單單一的的巖石石強(qiáng)度度指標(biāo)標(biāo)分級(jí)級(jí)的方方法；；●分級(jí)指指標(biāo)應(yīng)應(yīng)采用用定性性和定定量指指標(biāo)相相結(jié)合合的方方式；；●明確工工程目目的和和內(nèi)容容，并并提出出相應(yīng)應(yīng)的措措施；；●分級(jí)應(yīng)應(yīng)簡(jiǎn)明明，便便于使使用；；●考慮吸吸收其其它圍圍巖分分級(jí)優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，并盡盡量和和我國(guó)國(guó)其它它工程程分級(jí)級(jí)一致致。⑵考慮分分級(jí)的的指標(biāo)標(biāo)和因因素●巖體的的結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征與完完整狀狀態(tài)巖體的的結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征與完完整狀狀態(tài)是是評(píng)價(jià)價(jià)圍巖巖穩(wěn)定定程度度最直直接、、最重重要的的指標(biāo)標(biāo)●巖石強(qiáng)強(qiáng)度將巖漿漿巖、、沉積積巖、、變質(zhì)質(zhì)巖按按巖性性、物物理力力學(xué)參參數(shù)、、耐風(fēng)風(fēng)化能能力和和作為為建筑筑材料料的要要求劃劃分為為硬質(zhì)質(zhì)巖石石及軟軟質(zhì)巖巖石二二級(jí)，，依飽飽和抗抗壓極極限強(qiáng)強(qiáng)度Rb與工程程的關(guān)關(guān)系分分為四四種，，其標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及及代表表性巖巖石見(jiàn)見(jiàn)表●地下水水在公路路隧道道圍巖巖的分分級(jí)中中，遇遇有地地下水水時(shí)，，一般般的處處理采采用降降級(jí)的的方法法①整體體的硬硬質(zhì)巖巖石中中，一一般的的地下下水對(duì)對(duì)其穩(wěn)穩(wěn)定性性影響響不大大，不不考慮慮降級(jí)級(jí)；②塊狀狀硬質(zhì)質(zhì)巖和和整體體軟質(zhì)質(zhì)巖中中，地地下水水將影影響其其穩(wěn)定定性，，產(chǎn)生生局部部坍塌塌，或或軟化化軟弱弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面，，圍巖巖分級(jí)級(jí)時(shí)一一般可可酌情情降低低1級(jí)；③碎石石狀松松散結(jié)結(jié)構(gòu)的的巖體體中，，裂隙隙中有有泥質(zhì)質(zhì)充填填物，，地下下水對(duì)對(duì)穩(wěn)定定性影影響很很大，，可根根據(jù)地地下水水的性性質(zhì)、、水量量、滲滲流條條件、、動(dòng)水水和靜靜水壓壓力等等情況況，判判斷其其對(duì)圍圍巖的的危害害程度度，可可降低低1～2級(jí)；④強(qiáng)烈的的斷裂裂帶，，或軟軟塑性性粘土土和潮潮濕的的粉細(xì)細(xì)砂，，分類類時(shí)已已考慮慮了一一般含含水地地質(zhì)情情況的的影響響，，不再再降級(jí)級(jí)。對(duì)對(duì)于特特殊含含水地地層如如已達(dá)達(dá)到飽飽和狀狀態(tài)或或具有有較大大的承承壓水水時(shí)，，需另另作處處理。。⑶公公路隧隧道圍圍巖分分級(jí)●根據(jù)以以上對(duì)對(duì)分級(jí)級(jí)因素素和指指標(biāo)的的分析析，公公路隧隧道圍圍巖分分級(jí)將將圍巖巖分為為六級(jí)級(jí)，，見(jiàn)表表；●R.Q.D、巖體體彈性性波（（縱波波）速速度、、巖體體完整整性系系數(shù)的的分類類法。⑷隧道施施工圍圍巖分分級(jí)●施工階階段圍圍巖判判定具具有直直接性性、可可靠性性、重重要性性的特特征。。●評(píng)定因因素采采用圍巖堅(jiān)堅(jiān)硬程程度、圍巖完完整性性程度度、和地下水水狀態(tài)態(tài)三項(xiàng)因因素，，細(xì)分分為十十三個(gè)個(gè)子因因素，，即即3－13評(píng)定：：在三個(gè)個(gè)因素素中，，最困困難的的是圍圍巖完完整性性程度度的評(píng)評(píng)定，，研究究的重重點(diǎn)是是如何何根據(jù)據(jù)掌子子面的的地質(zhì)質(zhì)數(shù)據(jù)據(jù)評(píng)價(jià)價(jià)圍巖巖的完完整程程度。。根據(jù)據(jù)對(duì)國(guó)國(guó)內(nèi)外外施工工階段段圍巖巖分級(jí)級(jí)的調(diào)調(diào)查，，應(yīng)采采用多多種方方法對(duì)對(duì)圍巖巖完整整程度度進(jìn)行行分級(jí)級(jí)，采采用定定性和和定量量相結(jié)結(jié)合的的方法法，如如可采采用下下圖的的指標(biāo)標(biāo)：：5.2圍巖壓力的確確定1、圍巖壓力的的概念●圍巖壓力：是指引起地下下開(kāi)挖空間周周圍巖體和支支護(hù)變形或破破壞的作用力力。它包括由由地應(yīng)力引起起的圍巖應(yīng)力力以及圍巖變變形受阻而作作用在支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)上的作用用力。從狹義義上來(lái)理解，，圍巖壓力是是指圍巖作用用在支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)上的壓力。。在工程中一一般研究狹義義的圍巖壓力力。●圍巖壓力按作作用力發(fā)生的的形態(tài)，一般般可分為如下下幾種類型：：⑴松散壓力：是指由于開(kāi)開(kāi)挖而松動(dòng)或或坍塌的巖體體以重力形式式直接作用在在支護(hù)結(jié)構(gòu)上上的壓力。常常通過(guò)下列三三種情況發(fā)生生：①在整體穩(wěn)穩(wěn)定的巖體中中，可能出現(xiàn)現(xiàn)個(gè)別松動(dòng)掉掉塊的巖石；；②在松散軟軟弱的巖體中中，坑道頂部部和兩側(cè)片幫幫冒落；③在節(jié)理發(fā)發(fā)育的裂隙巖巖體中，圍巖巖某些部位沿沿弱面發(fā)生剪剪切破壞或拉拉壞等局部塌塌落。⑵形變壓力：是指由于圍巖巖變形受到與與之密貼的支支護(hù)如錨噴支支護(hù)等的抑制制，而使圍巖巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)共同變形過(guò)過(guò)程中，圍巖巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加的接觸觸壓力。形變變壓力除與圍巖應(yīng)力狀態(tài)態(tài)有關(guān)外，還與與支護(hù)時(shí)間和支護(hù)剛度有關(guān)。⑶膨脹壓力力：是指由于圍巖巖吸水而膨脹脹崩解所引起起的壓力。它它與形變壓力力的基本區(qū)別別在于它是由由吸水膨脹引引起的。⑷沖擊壓力：是指圍巖中積積累了大量的的彈性變性能能之后，由于于隧道的開(kāi)挖挖，圍巖的約約束被解除，，能量突然釋釋放所產(chǎn)生的的壓力。沖擊壓力是巖巖體能量的積積累與釋放問(wèn)問(wèn)題，所以它它與彈性模量量直接相關(guān)。。彈性模量較較大的巖體，，在高地應(yīng)力力作用下，易易于積累大量量的彈性變形形能，一旦遇遇到適宜條件件，就會(huì)突然然猛烈的大量量釋放。2、圍巖松散壓壓力的產(chǎn)生開(kāi)挖隧道所引引起的圍巖松松動(dòng)和破壞的的范圍有大有有小，對(duì)于一一般裂隙巖體體中的深埋隧隧道，其波及及范圍僅局限限在隧道周圍圍一定深度，，作用在支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍圍巖松散壓力力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其其上覆巖層自自重所造成的的壓力，這可可用圍巖的“成拱作用”來(lái)解釋。下面面以水平巖層層中開(kāi)挖一個(gè)個(gè)矩形坑道，，來(lái)說(shuō)明坑道道開(kāi)挖后圍巖巖由形變到坍坍塌成拱的整整個(gè)變形過(guò)程程。成拱過(guò)程：⑴隧道開(kāi)挖挖后，在圍巖巖應(yīng)力重分布布過(guò)程中，頂頂板開(kāi)始沉陷陷，并出現(xiàn)拉拉斷裂紋，可可視為變形階階段；⑵頂板的裂裂紋繼續(xù)發(fā)展展并且張開(kāi)，，由于結(jié)構(gòu)面面切割等原因因，逐漸轉(zhuǎn)變變?yōu)樗蓜?dòng)，可可視為松動(dòng)階階段；⑶頂板巖體體視其強(qiáng)度的的不同而逐步步坍塌，可視視為坍塌階段段；⑷頂板塌落落停止，達(dá)到到新的平衡，，此時(shí)其界面面形成一近似似的拱形，可可視為成拱階階段。自然拱的范圍圍的大小除受受上述的圍巖巖地質(zhì)條件、、支護(hù)結(jié)構(gòu)架架設(shè)時(shí)間、剛剛度以及它與與圍巖的接觸觸狀態(tài)外，還還取決于以下下諸因素：⑴隧道的形狀和和尺寸：隧道拱圈越平平坦，跨度越越大，則自然然拱越高，圍圍巖的松散壓壓力也越大；；⑵隧道的埋深：：實(shí)踐證明，只只有當(dāng)隧道埋埋深超過(guò)某一一臨界值時(shí)，，才有可能形形成自然拱。。習(xí)慣上稱這這種隧道為深深埋隧道，否否則為淺埋隧隧道。⑶施工因素：如爆破所產(chǎn)生生的震動(dòng)，常常常是引起塌塌方的重要原原因之一，造造成圍巖壓力力過(guò)大，又如如分部開(kāi)挖多多次擾動(dòng)圍巖巖，也會(huì)引起起圍巖失穩(wěn)，，加大自然拱拱范圍。3、圍巖壓力的的確定方法圍巖壓力的確確定目前常用用有下列三種種方法：●直接量測(cè)法：：是一種切切合實(shí)際的方方法，對(duì)隧道道工程而言，，也是研究發(fā)發(fā)展的方向；；但由于受量量測(cè)設(shè)備和技技術(shù)水平的制制約，目前還還不能普遍常常用?！窠?jīng)驗(yàn)法或工程程類比法：是根據(jù)大量以以前工程的實(shí)實(shí)際資料的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，，按不同圍巖巖分級(jí)提出圍圍巖壓力的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，作作為后建隧道道工程確定圍圍巖壓力的依依據(jù)的方法。。是目前使用用較多的方法法?！窭碚摴浪惴ǎ海菏窃趯?shí)踐的的基礎(chǔ)上從理理論上研究圍圍巖壓力的方方法。由于地地質(zhì)條件的不不確定性，影影響圍巖壓力力的因素又非非常多，這些些因素本身及及它們之間的的組合也帶有有一定的偶然然性，企圖建建立一種完善善的和適合各各種實(shí)際情況況的通用圍巖巖壓力理論及及計(jì)算方法是是困難的。在理論計(jì)算方方法中，考慮慮幾個(gè)主要因因素，使其結(jié)結(jié)果相對(duì)地接接近實(shí)際圍巖巖壓力的情況況，是目前隧隧道工程設(shè)計(jì)計(jì)中采用較多多的方法。⑴深埋隧道圍巖巖壓力的確定定(工程類比法)圍巖豎向勻布布?jí)毫按下式計(jì)算：：q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)式中：S—圍巖級(jí)別，如如屬II級(jí)，則S＝2；γ—圍巖容重，(kN/m2)；ω＝1+i(B-5)—寬度影響系數(shù)數(shù)；B—隧道寬度，（（m）；i——以B＝5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)的圍巖壓力力增減率。當(dāng)B<5m，取i＝0.2；當(dāng)B>5m,取i＝0.1。●適用條件為：①H/B<1.7，式中H為隧道高度；；②深埋隧道道；③不產(chǎn)生顯顯著偏壓力及及膨脹力的一一般隧道；④采用鉆爆爆法施工的隧隧道?！耔F路新規(guī)范：：q＝γh，h=0.41×1.79S這是全國(guó)1046座鐵路隧道得得出的經(jīng)驗(yàn)公公式，其中S—新規(guī)范圍巖的的分級(jí)?！駠鷰r的水平勻勻布?jí)毫的確定，按下下表中經(jīng)驗(yàn)公公式計(jì)算圍巖級(jí)別I、IIIIIIVVVI水平勻布?jí)毫?<0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q下面壓力分布布圖形只概括括一般情況，，當(dāng)?shù)刭|(zhì)、地地形或其它原原因可能產(chǎn)生生特殊荷載時(shí)時(shí)，圍巖壓力力的大小和分分布應(yīng)根據(jù)實(shí)實(shí)際情況分析析確定。在分析支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般般以豎向和水水平的勻布荷荷載圖形為主主，并用局部部壓力、偏壓壓以及非勻布布的荷載圖形形進(jìn)行校核，，較好的圍巖巖著重于局部部壓力校核。。圍巖壓力分布布特征⑵淺埋隧道圍巖巖松散壓力的的計(jì)算①深、淺埋埋隧道的判定定原則●隧道埋深不同同，確定圍巖巖壓力的計(jì)算算方法不同，，一般情況下下應(yīng)以隧道頂頂部覆蓋層能能否形成“自然拱”為原則?！裆盥袼淼绹鷰r巖松散壓力值值是以施工坍坍方平均高度度(等效荷載高度度值)為根據(jù)，為了了形成此高度度值，隧道上上覆巖體就有有一定的厚度度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，這個(gè)深度度通常為2～2.5倍的坍方平均均高度值，即即：Hp＝（2～2.5）hq式中：Hp－深淺埋隧道道的分界深度度；hq－荷載等效高高度；q－深埋隧道豎豎向均布?jí)毫αΑＴ诘V山法施工工的條件下，，I一III級(jí)圍巖取Hp＝2hqIV～VI級(jí)圍巖取Hp＝2.5hq當(dāng)隧道覆蓋層層厚度H≥Hp時(shí)為深埋，H＜Hp時(shí)為淺埋②淺埋隧道圍巖巖壓力的確定定方法淺埋隧道圍巖巖壓力分下述述兩種情況分分別計(jì)算：●埋深(H)小于或等于等等效荷載高度度hq時(shí)，荷載視為為均布豎向壓壓力q=γH式中:q—?jiǎng)虿疾钾Q向壓壓力；γ—深度上覆圍巖巖容重；H—隧道埋深，抬抬隧道頂至地地面的距離。。側(cè)向壓力e，按勻布考慮慮時(shí)，其值為為：e=γ(H+1/2Hi)tg2(450–Φ/2)式中:e—側(cè)向勻布?jí)毫α?；γ—圍巖容重，以以kN/m3計(jì)；H—隧道埋深，以以m計(jì)；Hi—隧道高度，以以m計(jì)；Φ—圍巖計(jì)算摩擦擦角，其值可可查有關(guān)規(guī)范范。●埋深大于hq、小于等于Hp時(shí)采用松散介質(zhì)質(zhì)極限平衡理理論進(jìn)行分析析，即：圍巖松動(dòng)壓力力=滑動(dòng)巖體重量量－滑面上的的阻力q淺＝Q淺/B=γγH（1－H/B·λtgθ）e=γ(H＋h)λ/2式中：λ一側(cè)壓力系數(shù)數(shù)，即：λ=(tanβ-tanΦ)/｛tanβ[1+tanββ(tanΦΦ-tanθ)+tanΦΦtanθ]｝tanβ=tanΦ+｛(tan2ΦΦ+1)tanΦ/(tanΦ-tanθ)｝1/2⑶圍巖應(yīng)力的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)實(shí)測(cè)圍巖壓力力的方法很多多，可歸納為為兩類：直接接量測(cè)和間接接量測(cè)●直接量測(cè)測(cè)：主要采用壓壓力盒、壓力力傳感器等，，壓力盒按工工作原理分為為機(jī)械作用式式、電測(cè)式和和液壓式等，，目前使用較較多的是鋼弦弦式壓力盒。?！耖g接量測(cè)測(cè)：利用量測(cè)隧道道襯砌的應(yīng)變變、變形來(lái)推推算作用在其其上的圍巖壓壓力的方法，，即間接量測(cè)測(cè)法。如電阻阻應(yīng)變片、鋼鋼筋應(yīng)變計(jì)、、遙測(cè)應(yīng)變計(jì)計(jì)、混凝土應(yīng)應(yīng)變磚等5.3影響圍巖穩(wěn)定定性的因素隧道圍巖分級(jí)級(jí)的是對(duì)隧道道開(kāi)挖后，圍圍巖穩(wěn)定程度度的分級(jí)和評(píng)評(píng)價(jià)。圍巖分分級(jí)的因素，，也就是影響響隧道圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性的因素素。影響坑道圍巖巖穩(wěn)定性的因因素一般認(rèn)為為有兩類：一類是客觀存存在的地質(zhì)因素；另一類是設(shè)計(jì)和施工因因素，或稱為為人為因素。前者是基本本的，后者是是通過(guò)前者而而起作用的。。1、地質(zhì)因素的的影響⑴巖土體結(jié)結(jié)構(gòu)狀態(tài)●巖土體結(jié)構(gòu)是是長(zhǎng)時(shí)間地質(zhì)質(zhì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物物，在地質(zhì)因因素的影響中中起著主要作作用?！駠鷰r的結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)通常用其其破碎程度或或完整狀態(tài)來(lái)來(lái)表示●巖體的完整狀狀態(tài)或破碎程程度有兩個(gè)含含義，一是構(gòu)構(gòu)成巖體的巖巖塊大小，二二是這些巖塊塊的組合形態(tài)態(tài)。⑵巖石的工程性性質(zhì)●巖石的工程性性質(zhì)是多方面面的，一般主主要指巖石的的強(qiáng)度或堅(jiān)固固性?！裨趲r體結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)成為控制制圍巖穩(wěn)定的的主要因素時(shí)時(shí)，強(qiáng)調(diào)巖石石強(qiáng)度意義是是不大的?！駧r石強(qiáng)度在完完整的巖體中中是起主要作作用的。⑶圍巖的初初應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初應(yīng)力力狀態(tài)對(duì)巖體體的構(gòu)造一力力學(xué)特征是有有一定影響的的。因此，在在圍巖分級(jí)中中，如何根據(jù)據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的的特征引進(jìn)初初應(yīng)力的影響響，是需要進(jìn)進(jìn)一步研究的的問(wèn)題。⑷地下水的作用用和影響在不同的圍巖巖中水的影響響一般有下列列幾種情況：：●使巖質(zhì)軟化，，強(qiáng)度降低，，對(duì)軟巖尤為為明顯，對(duì)土土體則可促使使其液化或流流動(dòng)；●在有軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面的圍巖中中，會(huì)沖走充充填物或使夾夾層液化，減減少層間摩阻阻力促使巖塊塊滑動(dòng)；●在某些圍巖中中，如石膏、、巖鹽和蒙脫脫石為主的粘粘土巖中，遇遇水后產(chǎn)生膨膨脹，在未膠膠結(jié)或弱膠結(jié)結(jié)的砂巖中可可產(chǎn)生流砂和和潛蝕。2、設(shè)計(jì)和施工工因素，或稱稱為人為因素素人為的因素也也是造成隧道道喪失穩(wěn)定的的重要條件⑴隧道的形形狀和尺寸，，尤其是跨度度影響較為顯顯著在同類圍巖中中，跨度愈大大，隧道圍巖巖的穩(wěn)定性就就愈差⑵支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的類型及及支護(hù)時(shí)時(shí)間●隧道自穩(wěn)穩(wěn)時(shí)間：：是指從開(kāi)開(kāi)挖后