隧道工程圍巖分級(jí)

第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力學(xué)習(xí)本章的目的：（1）要求掌握有關(guān)隧道的勘查、設(shè)計(jì)、構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方法；（2）理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及其與施工方法的關(guān)系；（3）了解隧道圍巖分級(jí)時(shí)考慮的因素。第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力4.1隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)4.2圍巖的穩(wěn)定性4.3圍巖分級(jí)4.4圍巖壓力的確定第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力

Surroundingrockclassificationandpressure第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力4.1隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)4.1.1圍巖的概念圍巖:隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖(土)體。說(shuō)明：圍巖既指巖體也指土體。4.1.2圍巖的工程性質(zhì)物理工程性質(zhì)水理力學(xué)第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力巖石與巖體的區(qū)別：

巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖體：非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體力學(xué)性質(zhì)獲取的方式：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差問(wèn)題：

1.結(jié)構(gòu)計(jì)算與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系？

2.隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算的難點(diǎn)？1、巖體的變形特性

受拉、受壓、剪切、流變問(wèn)題：巖體能受拉嗎？

1)受壓變形

巖石：線性、彈性軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性巖體：彈塑性體，見(jiàn)下圖。

第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力圖4-1典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力巖體：①壓密階段(OA)②彈性階段(AB)③塑性階段(BC)④破裂和破壞階段(CD)

2)剪切變形

(1)沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)

(2)巖石的斷裂

(3)在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力3)流變特性●蠕變：指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)?！袼沙冢簯?yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減問(wèn)題：圍巖流變特性對(duì)隧道的影響？圖4-2巖體的流變第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力2、巖體強(qiáng)度

巖石強(qiáng)度：通過(guò)試件獲得。巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的70～80％。第4章隧道圍巖分級(jí)與圍巖壓力4.2圍巖的穩(wěn)定性第4章隧道圍巖分級(jí)級(jí)與圍巖壓力4.2.1研究圍巖穩(wěn)定性的的意義圍巖的穩(wěn)定性：隧道開(kāi)挖后，在不不支護(hù)條件下圍巖巖的穩(wěn)定性。問(wèn)題：什么是隧道道工程的頭等大事事？研究圍巖巖的穩(wěn)定定性，如如何促使使圍巖穩(wěn)穩(wěn)定。圍巖級(jí)別別的工程程作用：：①判斷圍圍巖穩(wěn)定定性。②判斷施施工難易易程度，，投資依依據(jù)。③結(jié)構(gòu)分分析計(jì)算算的依據(jù)據(jù)第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力⑴地質(zhì)因素素～客觀觀因素⑵人為因素素～主觀觀因素、、工程因因素第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力4.2.2影響圍巖巖穩(wěn)定性性的因素素1、地質(zhì)因因素從5個(gè)方面來(lái)來(lái)分析：：⑴巖體體結(jié)構(gòu)特特征⑵結(jié)構(gòu)構(gòu)面性質(zhì)質(zhì)和空間間的組合合⑶巖石石的力學(xué)學(xué)性質(zhì)⑷地下下水的影影響⑸圍巖巖的初始始應(yīng)力狀狀態(tài)第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力⑴巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)特征指巖體的的破碎程程度或完完整狀態(tài)態(tài)?！衿扑槌潭榷龋毫严堵?、、裂隙間間距。裂隙是廣廣義的：：包括層層理、節(jié)節(jié)理、斷斷裂及夾夾層等結(jié)結(jié)構(gòu)面。?！裢暾麪顟B(tài)態(tài)：整塊狀、、大塊狀狀等。按這2個(gè)指標(biāo)有有下圖：：第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力⑵結(jié)構(gòu)面性性質(zhì)和空空間組合合●性質(zhì)1)結(jié)構(gòu)面的的成因；；2)結(jié)構(gòu)面的的光滑程程度；3)結(jié)構(gòu)面的的物質(zhì)組組成；4)結(jié)構(gòu)面的的規(guī)模；；5)結(jié)構(gòu)面的的密集度度?！窨臻g組組合指結(jié)構(gòu)面面的相互互位置狀狀態(tài)。問(wèn)題：軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面有怎怎樣的害害處？什么是不不利空間間組合？？第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力張家界圖圖節(jié)理較發(fā)發(fā)育⑶巖石的力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)主要指巖巖石的單單軸飽和和極限抗抗壓強(qiáng)度度Rb。巖石強(qiáng)度度越高，，隧道越越穩(wěn)定。。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力(4)圍巖的初初應(yīng)力狀狀態(tài)●初始應(yīng)應(yīng)力是隧隧道圍巖巖變形、、破壞的的根本作作用力。?！褚殉醪讲綄⒊跏际紤?yīng)力考考慮進(jìn)圍圍巖分級(jí)級(jí)之中。。在高的初初始應(yīng)力力場(chǎng)條件件下，圍圍巖級(jí)別別應(yīng)適當(dāng)當(dāng)降低。。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力⑸地下水的的影響●軟化化圍巖；；●減少層間間摩阻力力促使巖巖塊滑動(dòng)動(dòng)；●具膨膨脹性的的圍巖，，遇水后后產(chǎn)生膨膨脹等。。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力2、人為因因素⑴隧道道形狀和和尺寸⑵支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)類類型⑶施工工方法第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力超挖4.3圍巖分級(jí)級(jí)4.3.1概述圍巖分級(jí)級(jí)：根據(jù)巖體體的若干干指標(biāo)，，按照穩(wěn)穩(wěn)定性將將圍巖分分成不同同的級(jí)別別。工程目的的：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)據(jù)（2）施工方方法依據(jù)據(jù)（3）工程造造價(jià)依據(jù)據(jù)第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力圍巖分級(jí)級(jí)的發(fā)展展過(guò)程：：土石分類類法單一因素素分類法法綜合物性性分類法法第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力其它分級(jí)級(jí)法：第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力組合多因因素分類類法與地質(zhì)勘探探手段相聯(lián)聯(lián)系的分類法總結(jié)：早期～僅僅巖石強(qiáng)強(qiáng)度；現(xiàn)在～綜綜合多種種因素，，如巖體體構(gòu)造、、巖石強(qiáng)強(qiáng)度、RQD指標(biāo)等。。4.3.2圍巖分級(jí)級(jí)方法3個(gè)基本因因素：①巖性：抗壓強(qiáng)度度、彈性性模量、、彈性波波速等。。②地質(zhì)構(gòu)造造：巖體完整整性或結(jié)結(jié)構(gòu)狀態(tài)態(tài)。③地下水：：地下水發(fā)發(fā)育時(shí)，，圍巖級(jí)級(jí)別應(yīng)降降低。1個(gè)附加因因素：④初始地應(yīng)應(yīng)力：適當(dāng)考慮慮。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力（一）以以巖石強(qiáng)強(qiáng)度或巖巖石的物物性指標(biāo)標(biāo)為代表表的分級(jí)級(jí)法1.以巖石強(qiáng)強(qiáng)度為基基礎(chǔ)的分分級(jí)法代表：土石分類類法～堅(jiān)堅(jiān)石、次次堅(jiān)石、、松石、、土。2.以巖石物物性指標(biāo)標(biāo)為基礎(chǔ)礎(chǔ)的分級(jí)級(jí)法代表：巖石堅(jiān)固固性系數(shù)數(shù)(f值)分級(jí)法～～普氏法法f值：一個(gè)個(gè)綜合的的物性指指標(biāo)值，，如巖石石的抗鉆鉆性、抗抗爆性、、強(qiáng)度等等。但核心還還是巖石石強(qiáng)度。。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力(二)以巖體構(gòu)構(gòu)造、巖巖性特征征為代表表的分級(jí)級(jí)方法代表：●泰沙基法法～考慮圍巖巖的完整整狀態(tài)和和巖性，，共9級(jí)?！裎覈?guó)交通通隧道圍圍巖分級(jí)級(jí)法～借鑒了泰泰沙基法法，考慮慮巖體綜綜合物性性，共6級(jí)。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力（三）與與地質(zhì)勘勘探手段段相聯(lián)系系的分級(jí)級(jí)方法代表：●彈性波速速分級(jí)法法～波速是反反映巖性性與巖體體結(jié)構(gòu)的的一項(xiàng)綜綜合指標(biāo)標(biāo)，波速速越高，，圍巖越越好。第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力波速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)量量指標(biāo)～RQD指標(biāo)也是是反映巖巖性與巖巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)的一項(xiàng)項(xiàng)綜合指指標(biāo)。RQD指標(biāo)的具具體含義義為巖芯芯復(fù)原率率:第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力R>0.90.75<R<0.90.5<R<0.750.25<R<0.5R<0.25優(yōu)良好差很差表中R為RQD指標(biāo)。(四)組合多種種因素的的分級(jí)方方法代表：巖體質(zhì)量量分級(jí)法法巴頓等人人提出的的“巖體質(zhì)量量—Q”分級(jí)法。。表達(dá)如如下：第4章隧道道圍巖分分級(jí)與圍圍巖壓力力組合了6個(gè)參數(shù)：：巖石質(zhì)量量指標(biāo)、、節(jié)理組組數(shù)目、、節(jié)理粗粗糙度、、節(jié)理蝕變變值、節(jié)節(jié)理含水水折減系系數(shù)、應(yīng)應(yīng)力折減減系數(shù)。。(五)我國(guó)鐵路路與公路路隧道的的圍巖分分級(jí)方法法1.鐵路隧道道⑴沿革●巖體綜合合分類～60年代，成成昆線，，五類。?！袼淼绹鷰r巖分類～74年版，首首部鐵路路隧道規(guī)規(guī)范，六六類?！袼淼绹鷰r巖分類～86年版，加加入圍巖巖彈性波波速指標(biāo)標(biāo)。●隧道圍巖巖分級(jí)～99年版，采采用國(guó)標(biāo)標(biāo)分級(jí)排排序，改改稱“圍巖分級(jí)級(jí)”，六級(jí)。?！袼淼绹鷰r巖分級(jí)～2001年版，不不變?！袼淼绹鷩鷰r分分級(jí)～2005年版，，不變變。第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力⑵分級(jí)的的理論論基礎(chǔ)礎(chǔ)●以圍巖巖的穩(wěn)穩(wěn)定性性判斷斷為基基礎(chǔ)。屬于“以巖體體構(gòu)造造和巖巖性特特征為為代表表”的分級(jí)級(jí)方法法。●主要考考慮4種因素素：①巖石石堅(jiān)硬硬程度度②圍巖巖完整整狀態(tài)態(tài)③地下下水④圍巖巖初始始地應(yīng)應(yīng)力第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力基本分分級(jí)修正基基本分分級(jí)基本分分級(jí)修修正正基本本分級(jí)級(jí)最最終分分級(jí)⑶基本分分級(jí)依據(jù)：：圍巖巖主要要工程程地質(zhì)質(zhì)條件件，由由兩條條組成成：①巖石石堅(jiān)硬硬程度度軟硬巖巖分界界指標(biāo)標(biāo)：30MpaRb>30硬巖5<Rb≤30軟巖Rb<5極軟巖巖②圍巖巖完整整程度度指標(biāo)1：結(jié)構(gòu)構(gòu)面發(fā)發(fā)育程程度指標(biāo)2：地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造影響響程度度由此兩兩指標(biāo)標(biāo)，將將巖體體完整整程度度分為為5個(gè)級(jí)別別，見(jiàn)見(jiàn)下表表：第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力巖體完完整程程度的的劃分分完整程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度地質(zhì)構(gòu)造影響程度完整不發(fā)育輕微較完整較發(fā)育、不發(fā)育較重、輕微較破碎發(fā)育、較發(fā)育嚴(yán)重破碎極發(fā)育、發(fā)育極嚴(yán)重、嚴(yán)重極破碎極發(fā)育極嚴(yán)重圍巖受受地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造影響響程度度等級(jí)級(jí)劃分分圍巖節(jié)節(jié)理（（裂隙隙）發(fā)發(fā)育程程度劃劃分等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無(wú)斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育較重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可有小斷層，節(jié)理較發(fā)育嚴(yán)重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多見(jiàn)扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(yán)重位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有的呈粉末泥土狀等級(jí)地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理（裂隙）1-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理（裂隙）2-3組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開(kāi)，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，不規(guī)則，呈x型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分微張開(kāi)，部分張開(kāi)，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.2m，微張開(kāi)或張開(kāi)，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀(4)鐵路隧隧道圍圍巖分分級(jí)表表基本分分級(jí)+圍巖彈彈性縱縱波速速度=鐵路隧隧道圍圍巖分分級(jí)表表見(jiàn)教材材P82-83。⑸特點(diǎn)◆給出出了單單線隧隧道圍圍巖開(kāi)開(kāi)挖后后的穩(wěn)穩(wěn)定狀狀態(tài)。?！羯形次纯紤]慮地下下水和和地應(yīng)應(yīng)力。。⑹修正分分級(jí)◆地地下水水地下水水的3種處理理方法法：①分級(jí)級(jí)時(shí)按按無(wú)水水考慮慮，而而是根根據(jù)地地下水水的狀狀態(tài)，，適當(dāng)當(dāng)降低低圍巖巖等級(jí)級(jí)(1～2級(jí))；②分級(jí)級(jí)時(shí)按按有水水考慮慮，當(dāng)當(dāng)確認(rèn)認(rèn)圍巖巖無(wú)水水則提提高圍圍巖等等級(jí)；；③直接接將地地下水水狀況況(水質(zhì)、、水量量、流流通條條件、、靜水水壓力力等)作為一一個(gè)分分級(jí)指指標(biāo)。。鐵路隧隧道分分級(jí)按按第1種方法法處理理：地下水水影響響的修修正地下水水狀態(tài)態(tài)的分分級(jí)表表級(jí)別狀態(tài)滲水量[L/(min·10m)]Ⅰ干燥或濕潤(rùn)<10Ⅱ偶有滲水10~25Ⅲ經(jīng)常滲水25~125

圍巖基本分類地下水狀態(tài)分級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅠⅡⅢⅣⅤ—ⅡⅠⅡⅣⅤⅥ—ⅢⅡⅢⅣⅤⅥ—◆初始地地應(yīng)力力初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評(píng)估基準(zhǔn)（Rc/σmax）極高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差<42.軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)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(shí)間長(zhǎng)，不易成洞高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖:開(kāi)挖過(guò)程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂紋較多，成洞性較差4-72.軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁巖體位移極顯著，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，成洞性差初始地地應(yīng)力力影響響的修修正圍巖基本分級(jí)修正級(jí)別初始地應(yīng)力狀態(tài)ⅠⅡⅢⅣⅤ極高應(yīng)力ⅠⅡⅢ或ⅣⅤⅥ高應(yīng)力ⅠⅡⅢⅣ或ⅤⅥ兩點(diǎn)說(shuō)說(shuō)明：：設(shè)計(jì)階階段：：采用修修正后后的圍圍巖分分級(jí)。。施工階階段：：根據(jù)實(shí)實(shí)際情情況，，進(jìn)一一步判判定圍圍巖分分級(jí)，，依據(jù)據(jù)仍然然是：：巖石堅(jiān)堅(jiān)硬程程度圍巖完完整狀狀態(tài)地下水水初始地地應(yīng)力力2.公路隧隧道⑴初步分分級(jí)～～相當(dāng)當(dāng)于鐵鐵路的的基本本分級(jí)級(jí)依據(jù)：：圍巖巖主要要定性性特征征該特征征由兩兩個(gè)基基本因因素組組成：：●巖石石堅(jiān)硬硬程度度Rc(即強(qiáng)度度)●巖體完完整性性Kv(即彈性性波速速)推出圍巖基基本質(zhì)質(zhì)量指指標(biāo)BQ=90+3Rc+250Kv⑵詳細(xì)分分級(jí)～～相當(dāng)當(dāng)于鐵鐵路的的修正正分級(jí)級(jí)修正BQ值：當(dāng)當(dāng)有以以下3方面影影響時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)予修修正：：①地下下水K1②軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面面(比鐵路路多此此條)K2③高初始始地應(yīng)應(yīng)力K3[BQ]=修正BQ值=BQ-100(K1+K2+K3)K1～K3各值可可查公公路隧隧道規(guī)規(guī)范附附錄A.0.2-1～A.0.2-3公路圍圍巖分分級(jí)表表：參數(shù)：：①圍巖巖主要要定性性特征征②BQ值，或或[BQ]值(當(dāng)需要要修正正時(shí))第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力(六)問(wèn)題及及研究究方向向1.問(wèn)題指標(biāo)定定性的的多、、定量量的少少。如如何做做到準(zhǔn)準(zhǔn)確、、方便便、好好用？？2.研究⑴發(fā)展展物探探手段段，增增加定定量指指標(biāo)。。⑵發(fā)展展分析析理論論模糊數(shù)數(shù)學(xué)～～圍巖巖分級(jí)級(jí)；隧道位位移～～圍巖巖分級(jí)級(jí)；人工智智能專專家系系統(tǒng)～～圍巖巖分級(jí)級(jí)等。。4.4圍巖壓壓力4.4.1巖體初初始應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)自重應(yīng)應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力地下水水壓力力溫度應(yīng)應(yīng)力原巖毛洞穩(wěn)定洞洞室開(kāi)挖支護(hù)第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力一、圍圍巖壓壓力及及其分分類(一)圍巖壓壓力圍巖壓壓力地層對(duì)對(duì)洞室室的作作用力力廣義：：包括括有、、無(wú)支支護(hù)時(shí)時(shí)的壓壓力狹義：：僅指指對(duì)支支護(hù)的的壓力力第4章隧隧道圍圍巖分分級(jí)與與圍巖巖壓力力（二））圍巖巖壓力力分類類1．松動(dòng)動(dòng)壓力力～圍巖變變形過(guò)過(guò)大，，發(fā)生生松動(dòng)動(dòng)而形形成的的壓力力。2．形變變壓力力～圍巖變形在在有限范圍圍內(nèi)而形成成的壓力。。這是最重要要的兩種壓壓力形態(tài)。。問(wèn)題：1.這兩種壓力力性質(zhì)上有有何不同？？2.壓力的性質(zhì)質(zhì)與圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性有何何關(guān)系？第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力3．膨脹壓力力～膨脹性巖層層。4．沖擊壓力力～明洞，落石石；暗洞，坍方方、巖爆。。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力4.4.2影響圍巖壓壓力的因素素㈠地質(zhì)因素素1.巖體初始應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)2.巖石力學(xué)性性質(zhì)3.巖體結(jié)構(gòu)面面4.地下水等㈡工程因素素1.施工方法2.支護(hù)設(shè)置時(shí)時(shí)間3.支護(hù)本身剛剛度4.隧道斷面形形狀等第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力1.圍巖松動(dòng)壓壓力的形成成自然拱的概概念：圍巖的變形形不能得到到有效的控控制，當(dāng)變變形超過(guò)一一定限度后后，圍巖發(fā)發(fā)生松動(dòng)、、坍落，最最終在洞室室上方形成成拱形。(a)變形階段；；(b)松動(dòng)階段；；(c)塌落階段；；(d)成拱階段。。4.4.3圍巖松動(dòng)壓壓力的形成成和確定方方法第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力自然拱影響自然拱拱的因素：：●隧道埋深～～成拱的必要要條件●隧道斷面形形狀和大小小～拱的范圍●施工因素～～對(duì)圍巖的擾擾動(dòng)程度第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力2、圍巖壓力力的確定方方法直接量測(cè)法法理論估算法法統(tǒng)計(jì)法（經(jīng)經(jīng)驗(yàn)法、工工程類比法法）1)深埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法(1)統(tǒng)計(jì)法—我國(guó)《隧規(guī)》所推薦的方方法式中γ—圍巖容重；；hq—坍落拱高度度；s—圍巖級(jí)別；；w—寬度影響系系數(shù)，由w=1+i（B-5）計(jì)算：B—坑道寬度，，當(dāng)B＜5m時(shí)，取i=0.2，當(dāng)B＞5m時(shí)，取i=0.1。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力水平壓力見(jiàn)見(jiàn)表4-7：表4-7圍巖水平均均布?jí)毫Φ?章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力圍巖級(jí)別Ⅰ、ⅡⅢⅣⅤⅥ水平均布?jí)毫?＜0.15q(0.15～0.3)q(0.3～0.5)q(0.5～1.0)q統(tǒng)計(jì)法公式式的適用條條件：H/B＜1.7，H為坑道的高高度；深埋隧道；；不產(chǎn)生顯著著偏壓力及及膨脹力的的一般圍巖巖；采用礦山法法施工。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力據(jù)統(tǒng)計(jì)，圍圍巖垂直松松動(dòng)壓力的的分布可概概括為4種，如圖4-7。圖4-7圍巖豎向松松動(dòng)壓力的的分布圖形形第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力統(tǒng)計(jì)法公式式僅針對(duì)圖圖中第一種種情況。(2)普氏理論散粒體理論論：巖體被被節(jié)理、裂裂隙所切割割，視為散散粒體。普氏系數(shù)f(巖體堅(jiān)固性性系數(shù)):第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力巖體堅(jiān)固性性系數(shù)f的概念：f—是一個(gè)以巖巖體強(qiáng)度為為主的指標(biāo)標(biāo)，兼顧抗抗鉆性、抗抗爆性、地地下水等性性質(zhì)。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力前述自然拱拱概念最早早由普氏提提出：圖4-8自然拱的兩兩種形態(tài)①堅(jiān)硬巖體:②松散破碎巖巖體：式中為為隧道凈凈跨度的一一半；為為隧道凈凈高度。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力一般來(lái)說(shuō)，，普氏理論論比較適用用于松散、、破碎的圍圍巖中。(3)泰沙基理論論理論：散粒粒體理論。。第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力◆假定：破裂面為折折線—OAB◆方法：研究微分條條帶dh的平衡?！舨襟E：1.ΣV=0，建立微分分方程2.邊界條件：：第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力3.解微分方程程，得：4.討論：⑴當(dāng)埋深深h達(dá)到一定程程度時(shí)，為為恒恒值：⑵取側(cè)壓壓力系數(shù)k=1，則則有：⑶與普氏法法對(duì)照，能能發(fā)現(xiàn)什么么？2)淺埋隧道圍圍巖松動(dòng)壓壓力的確定定方法⑴深、淺淺埋隧道的的判定原則則第4章隧道圍圍巖分級(jí)與與圍巖壓力力Hp＝（2～2.5）hqI一III級(jí)圍巖取:Hp＝2h