隧道工程第一章 围岩分级及围岩压力

四、围岩分级的发展趋势 1．分级时以岩体为对象，包括了岩块与岩块 之间的软弱结构面； 2．分级与地质勘探手段有机联系起来，分级 指标更趋定量化； 3．分级时要有明确的工程对象和工程目的。
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第二节
一、围岩压力
围岩压力及成拱作用
（一）围岩压力的定义：引起地下开挖空间周围 的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。 狭义理解：围岩压力是围岩作用在支护结构上 的力。
（三）与地质勘探手段相联系的分级方法 1．围岩弹性波纵波速度分级：波速越高，围岩 越好。该法最早是日本提出的。 2．岩石质量为指标的分级法：RQD（rock quality designation）分级法。 用岩芯复原率来表示岩石质量指标，岩芯的完 整程度与岩体的原始裂隙、硬度、均匀性等状态有 关。 所谓岩芯复原率：是指单位长度的钻孔中， 10cm以上的岩芯占有的比例。
f 岩体 k f 岩石
k -地质条件折减系数，实质上是将由强度）以岩体构造，岩性特征为指标的分级法
1．太沙基（K.terzaghi）分级法：将不同岩 性，构造条件的围岩分为九级，对应于每一级都有 一个相应的地压范围和支护措施。该分级法在美国、 英国等广泛应用
2．岩体综合物性指标分级法：这种分级法就 是我国现行铁路隧道围岩分级方法。
（二）围岩压力的分类：按作用力发生的形态一 般可分为：松动压力、形变压力、膨胀压力和冲击 压力。
1．松动压力（loosening pressure）由于开 挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护 结构上的压力称为松动压力。 松动压力按作用在支护上力的位置不同分为： 竖向压力、侧向压力和底压力。
h
RQD -岩石的质量指标；J h
1974年挪威地质学家巴顿根据岩体质量将围岩分为九级。
三、我国铁路隧道的围岩分级法
在我国现行的《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2005）中，明确规定了要采用以围岩稳定 性为基础的分级法和按弹性波速度的分级法。
影响围岩稳定性的因素很多，除了工程地质条 件，还有工程结构条件。该分级法主要考虑了围岩 的结构特征和完整状态、岩石强度和地下水等工程 地质条件和弹性波纵波速度因素，把围岩分为6级， 依其稳定性由好到差为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
10cm以上岩芯累计长度 RQD( 0 ) 1000 0 单位钻孔的的长度
0
这种围岩分级方法将围岩分为五级：优、良、 好、差、很差。
（四）组合多种因素的分级法 （岩体质量-Q分级法）
RQD J r J w Q J h J SRF
-节理组数目；J r -节理 SRF 粗糙度；J -节理蚀变值；J w -节理含水折减系数； -（stress rebate factor）应力折减系数； Jr Jw RQD -岩块的大小； J -岩块间的抗剪强度；SRF J 地下水作用应力。
4．冲击压力（strike pressure）（通常是由 “岩爆”（rock burst）引起的） 冲击压力是在围岩中积累了大量的弹性变形能 之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量 突然释放所产生的压力。 由于冲击压力是岩体能量的积累与释放问题， 所以它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩体， 在高地应力作用下，易于积累大量的弹性变形能， 一旦遇到适宜条件，它就会突然猛烈地大量释放。
一、围岩定义及其分级目的 1．围岩定义：隧道开挖后其周围产生应力重 分布范围内的岩体（或土体），或指隧道开挖后对 其稳定性产生影响的那部分岩体（或土体）。 2．围岩分级目的：为隧道设计和施工提供依 据。 （1）可以据此选择适当的施工方法； （2）确定支护结构上的荷载（松散）； （3）确定衬砌结构的类型及其尺寸。
二、围岩分级考虑基本因素
现行的围岩分级法考虑了三个基本因素：
1．与岩性有关的因素：如岩石的强度和变形性 质（抗压强度、弹性模量、弹性波速等）可将岩石 分为硬岩、软岩、膨胀岩等。 2．与地质构造有关的因素：岩体的完整性或结 构状态。如软弱结构面的分布与性态、风化程度、 节理发育程度、块度大小等，其分级指标在围岩分 级中占有重要地位。
第一章 隧道围岩分级与围岩压力
Surrounding rock classification and pressure
第一节
围岩分级 第二节 围岩压力及成拱作用 第三节 深埋隧道围岩压力的计算 第四节 浅埋隧道围岩压力的计算
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第一节 围岩分级
（Surrounding rock classification）
三、国内外隧道围岩分级方法
（一）以岩石强度和物理性质为指标的分级法
1．以岩石强度为指标的分级法：岩石越坚硬， 坑道越稳定，围岩就越好。
该分级法一般将围岩四种类型：坚岩、次坚 岩、松石及土四级。但它有局限性：如我国陕北 的老黄土，无水时直立性很强，稳定性相当好， 但强度却很低。再如江西、福建等地的红砂岩， 虽然强度低，但稳定性较好。
3．与地下水有关的因素： 水是使隧道丧失稳定的重要原因，地下水对 围岩稳定性的影响有： （1）地下水能软化围岩，降低围岩体强度； （2）地下水能软化围岩体中的结构面，降低围 岩体的的抗剪强度，使围岩体容易滑动； （3）地下水往往形成承压水体，促使围岩失去 稳定。 总之，地下水对于围岩的稳定性是不利的。
2．形变压力（clastic pressure
形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护 如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构共同变 形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。所以 形变压力除与围岩应力状态有关外，还与支护时间 和支护刚度有关。 3．膨胀压力（inflate pressure）
当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时，由于围岩 吸水而膨胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。它与 形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。
2．以岩石物理性质为指标的分级法：前苏联的 普氏分级法（也称 f 值分级法），“f ”值是一个 综合的物性指标，它代表岩石的相对坚固性。如： 1 1 f （ ）R 岩石的抗钻性、抗爆性、强度。 R 100 150 岩石单轴饱和极限抗压强度。
岩石 c
c
我国还考虑了地质条件的影响，如围岩的节理、 裂隙、风化。