新奥法隧道结构设计隧道工程荷载计算.pptx

5 隧道围岩分级与围岩压力
隧道围岩分级及其作用(zuòyòng)
围岩压力的确定
影响围岩稳定性的因素
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● 围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体；
● 围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工(shī gōng)有很重要的影响。
● 地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态、地温梯度等 。
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隧道围岩分级及其应用
● 目前(mùqián)，隧道围岩分级是设计、施工的基础（工程类比法就是建立在围岩分级的基础上的）。
● 围岩分级的目的
① 作为选择施工方法的依据；
② 进行科学管理及正确评价经济效益；
③ 确定结构上的荷载（松散荷载）；
④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸；
⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等；
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● 人们对围岩的认识(rèn shi)是不断深入的：
从在国外的情况看：
土石方工程(gōngchéng)分类法(开挖难易程度)
岩石的坚固性来分类(fēn lèi): 如坚固性系数f
RQD
从围岩稳定性出发分类来代替多年沿用的坚固性为基础的分类
从分级指标方面：
大多数从定性描述
经验判断
定量描述
● 以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是隧道围岩分类的总趋势。
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1、隧道围岩分级的因素指标及其选择
⑴ 单一的岩性指标
● 一般(yībān)多采用岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；
● 岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数 ；
● 岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
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⑵ 单一的综合岩性指标
● 岩体的弹性波传播速度：弹性波传播速度与岩体的强度和完整性成正比，其指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素，通常(tōngcháng)用Kv来评价：
Kv
>
～
～
～
<
完整性
完整
较完整
破碎
较破碎
极破碎
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● 岩石质量指标（RQD）：是综合(zōnghé)反映岩体的强度和岩体的破碎程度的指标。所谓岩石质量指标是指钻探时岩心复原率，或称为岩芯采取率，即：
RQD（％） ＝ 10cm以上岩芯累计长度 × 100
单位钻孔长度
岩石质量指标分级认为：
RQD > 90％ 为优质；
75％ < RQD < 90％ 为良好；
50％ < RQD < 75％ 为好；
25％ < RQD < 50％ 为差；
RQD < 25％ 为很差
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● 围岩的自稳时间 ：隧道开挖后，围岩通常都有一段暂时稳定的时间，不同的地质环境，自稳时间是不同的，劳费()认为隧道围岩的自稳时间ts可用下式表示：
ts=常数×L－(1＋a)
式中：
L－ 隧道未支护(zhī hù)地段的长度；a－ 视围岩情况在0～1之间变化，好的岩体可取 a =0;极差的 a=1
劳费（）根据围岩的自稳时间和未支护(zhī hù)地段的长度，将围岩分为： 稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力的七级
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● 复合指标是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。具有代表性的复合指标分级， 等人提出(tí chū)的岩体质量－Q指标，即：
Q ＝（ RQD/ Jh）( Jr/Ja)( Jw / SRF)
RQD:岩石质量指标;
Jh:节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大;
Jr:节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小;
Ja:节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大，
Jw:节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，Jw取值愈小，
SRF:应力折减系数，围岩初始应力愈高，SR