岩体工程与岩体力学.ppt

岩体工程与岩体力学
研究围岩稳定性的意义
围岩的稳定性：隧道开挖后，在不支护条件下围岩的稳定性。
问题：什么是隧道工程的头等大事？
研究围岩的稳定性，如何促使围岩稳定。
围岩的稳定性
围岩级，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：30Mpa
Rb>30 硬岩
5 <Rb≤30 软岩
Rb <5 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：
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
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，，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，，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，，微张开或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状
围岩节理（裂隙）发育程度划分
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。
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
<10
Ⅱ
偶有渗水
10~25
Ⅲ
经常渗水
25~125
围岩基本分类
地下水状态分级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
—
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
—
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
—
初始地
应力状态
主 要 现 象
评估基准
（Rc/σmax）
极高应力
：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
<4
：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
4-7
：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
围岩基本分级
修正级别

初始地应力状态
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
极高应力
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ或Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
高应力
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ或Ⅴ
Ⅵ
(六)问题及研究方向

指标定性的多、定量的少。如何做到准确、方便、好用？

⑴发展物探手段，增加定量指标。
⑵发展分析理论
模糊数学～围岩分级；
隧道位移～围岩分级；
人工智能专家系统～围岩