岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用隧道围岩是指隧道壁面周围的岩石体。
如何对隧道围岩进行分类是隧道工程设计和施工的重要任务之一、本文将综合介绍几种常用的隧道围岩分类方法及其运用。
一、工程地质分类方法工程地质分类方法是根据围岩的物理力学性质和工程性质对隧道围岩进行分类。
常用的地质分类法有ZT-RMR法、Q系统法和GSI系统法。
1.ZT-RMR法ZT-RMR法是采用岩石力学(Rock Mass Rating，简称RMR)作为分类基础的方法，包括围岩强度、岩层切理、围岩耐候性、地下水情况和围岩支护情况等5个方面，加权得出RMR值，进而划分围岩质量等级。
2.Q系统法Q系统法是根据岩体的er值（评估岩体性质的一种指标）和岩压条件进行分类。
Q值是由地质参数与地应力之间的关系确定的，可作为评价岩体质量的依据。
该方法常用于大断面软弱围岩的分类。
3.GSI系统法GSI系统法主要依据岩体透气性、风化程度、裂隙发育度等进行分类。
与RMR系统相比，GSI系统能够更准确地评估围岩的强度。
二、地质装置分类方法地质装置分类方法侧重于分析围岩的结构特征和变形特征，常用的方法有分级法、变形能力法和结构影响范围法。
1.分级法分级法是将围岩根据断裂、节理和裂缝等结构特征分为不同等级，进而评估围岩的稳定性。
等级越高，围岩越稳定。
2.变形能力法变形能力法是根据围岩的变形能力和岩体强度划分等级，以评估围岩的稳定性。
变形能力较大的岩体等级较高。
3.结构影响范围法结构影响范围法是划分围岩质量等级的一种方法，通过分析断层、节理等对隧道围岩稳定性的影响，判断结构影响的范围和等级。
三、地质力学分类方法地质力学分类方法是将围岩划分为若干力学单位块，并对每个力学单位块进行力学性质和破坏特征的分析。
常用的方法有块体理论法、松软加载法和相容加载法。
1.块体理论法块体理论法是将围岩划分为多个力学单位块，并对每个块体进行分析，如稳定性判断、破坏特征等，以评估围岩质量。
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法
隧道施工过程中的围岩分类与处理方法引言隧道是现代交通建设中不可缺少的一部分，无论是地铁、公路还是铁路，都离不开对隧道的建设。
隧道施工中，围岩是一个非常重要的因素，直接影响着隧道的稳定性和安全性。
本文将对隧道施工过程中的围岩进行分类和处理方法的讨论。
第一节：围岩的分类围岩是指隧道周围的岩石，根据其物理特性和力学性质可以将其分为几个常见的类型。
1. 岩层围岩：岩层围岩指的是由不同岩层组成的围岩，这种围岩的特点是岩石层次明显，各层之间具有明显的界限。
在施工过程中，对于岩层围岩，可以根据其岩性进行相应的处理方法。
2. 互层夹砂土：这种类型的围岩主要由夹杂着砂土的岩石组成，其特点是具有较高的含水量和较低的强度。
对于互层夹砂土，需要采取相应的加固措施，例如注浆加固和锚杆支护等。
同时，还需要进行合理的排水，以降低水分对隧道结构的影响。
3. 破碎围岩：破碎围岩指的是具有明显的裂隙和破碎的岩石。
这种围岩的稳定性较差，对于施工来说是一个较大的挑战。
在处理破碎围岩时，可以采取减振爆破等方法，以降低破碎岩石对施工的影响。
4. 膨胀岩：膨胀岩是指隧道周围的岩石在潮湿环境或受到水分浸泡后发生体积膨胀的现象。
膨胀岩的特点是含水量较高，且具有较大的膨胀性。
在处理膨胀岩时，需要注重降低其含水量，以减少膨胀对隧道结构的影响。
第二节：围岩处理方法在隧道施工过程中，不同类型的围岩需要采取不同的处理方法，以下将介绍几种常见的处理方法。
1. 预支护：对于较差的围岩，预支护是一个常用的方法。
预支护的目的是在施工过程中加固围岩，提高隧道的稳定性和安全性。
常用的预支护方法包括喷射混凝土支护、岩锚加固和挂网加固等。
2. 注浆加固：对于互层夹砂土和破碎围岩，注浆加固是一个有效的方法。
注浆加固的原理是通过注入特定的固化材料，填充和加固围岩中的裂隙和空隙，提高围岩的强度和稳定性。
3. 围岩处理与排水：在处理含水量较高的围岩时，需要注重排水工作。
通过合理的排水措施，可以降低围岩中的水分含量，减少水分对围岩稳定性的影响。
围岩的分类及相应的支护方法
地下水丰富的易破碎的围岩：可以选用超前注浆小导管，或超前深孔止水帷幕注浆。
复合式二次衬砌施工：衬砌施工按先仰拱后墙拱即由下到上的顺序连续灌筑，在隧道纵 向则需要分段进行，分段长度一般是9-12m.
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剥落围岩：先用钢筋网，再锚杆钢支撑合用。
裂隙发育岩体：安装钢支撑，连接钢支撑的纵向钢筋加密，利用手喷混凝土向坍塌 处喷混凝土，采取在钢支撑背后立模浇混凝土回填。
断层破碎带：支护优先考虑利用超前钻机注浆，实施超前小导管注浆，并做超前管 棚等。
易岩爆的围岩：锚杆，钢筋网（小网格网片）加自制格ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ拱架。
围岩分类的目的是为了对隧道及地下 建筑工程周围的地层进行工程地质的客 观评价，判断坑道或洞室的稳定性，确 定支护的荷载和设计参数，确定施工方 法，选择钻孔和开挖等施工机械，以及 确定施工定额和预算等。
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发展概况
初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标 1970年后，以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。 近期的围岩分类中，引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法
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分类要素：
①围岩的构造。 。②原岩或岩体的物理力学性质 。③地下水 。④围岩的初应力场
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①单一岩性指标。如岩石抗压强度和弹性模量等物性指标，以及诸如抗 钻性、抗爆性、开挖难易度等工艺指标
②综合岩性指标。指标是单一的，但反映的因素是综合的。如岩体弹性 波速度，既可反映围岩的软硬程度，又可反映围岩的破碎程度。
隧道围岩级别划分和判定
隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。
2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。
3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 .5m中厚层0 .1~0 .5m薄层小于0 .1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。
3公路隧道围岩分级3.1公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1确定。
当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。
在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。
注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
3.2围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。
(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。
(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。
隧道工程地质环境—隧道围岩分级(铁路隧道施工)
（1）围岩的结构特征和完整状态 围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形态各异、种类
不同的岩石单元体（即结构体），围岩结构特征是指结构面和结构 体的特征。
当遇有地下水时，按下列原则调整围级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小
和危害程度，调整围岩级别。当地下水影响围岩稳定，产生局部坍 塌或软化软弱面时，可酌情降1级。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时， 可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情 况，判断对围岩的危害程度，酌情降1－2级。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间 存在着一定的内在联系和规律，因而根据岩体完整程度和岩石坚硬 程度等重要指标，按坑道开挖后的围岩稳定性对围岩进行等级划分， 这就是围岩分级。
（2）围岩分级的目的：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（松散荷载）； ③确定衬砌结构的类型及其尺寸；
项目2 隧道工程地质环境
任务2.3 掌握隧道围岩分级
任务2.3 掌握隧道围岩分级
工作任务： （1）掌握围岩分级方法，能够对围岩进行分级；
1.概 述 （1）围岩：隧道周围一定范围内对洞身产生影响的的岩土体。 隧道的围岩是特征状态千变万化，有松散的流沙和和坚硬的花
岗岩。
流沙、管涌现象
花岗岩
围岩自稳时间：是指围岩在开挖暴露后，在未进行任何支护情 况下，自行达到持续稳定的时间。
Ⅵ
Ⅰ
差 围岩的结构特征和完整状态
好
大 地质变动的剧烈程度、规模大小、次数少 小
第二章第二节隧道围岩分级案例
10cm以上的岩心累计长度 RQD 100% 钻孔总长度
R> 0.9
优
0.75 < R < 0.9
良
0.5 < R < 0.75
好
0.25 < R < 0.5
差
R < 0.25
很差
表中R为RQD指标。
(四)组合多种因素的分级方法
代表： 岩体质量分级法属于组合多种因素的分类方法。
1974 年挪威地质学家巴顿等人提出的“岩体质量 ——Q”
的分类方法。表达如下：
RQD J r Jw Q Jh J a SRF
岩体质量值Q实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力复合指 标，根据不同的Q值，可将岩体进行分类。
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
(五)我国铁路与公路隧道的围岩分级方法
2）结构面的性质 软弱结构面：完全割断联系无夹层或充填粘土夹 层、未断联系但充填物软弱松散、抗剪强度很低 软弱结构面往往会成为岩体破坏的控制因素。 3）结构面的组合状态 单一、组合（产生分离岩块），闭合、张开，连 续、不连续，组数及密度，
影响坑道围岩稳定性因素
4）初始应力状态 自重应力、构造应力
5）岩石本身的强度
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 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
很严重
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
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
f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗 爆性、强度等。
隧道围岩分级与应用
第三节 s 隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础。
一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级，对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。
近年来，由于各种类型地下工程的大量修建，隧道围岩分级的研究也得到了很大的发展，出现了各种各样不同的围岩分类；但都是为一定的工程目的服务的。
如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度，确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。
人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的，因此，对围岩分类也有一个发展过程。
在早期，从国外情况来看，如日本，最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工，主要是根据开挖岩（土）体的难易程度（强度）来划分的。
前苏联在很长的时期内采用以岩石的坚固性来分类，采用一个综合注的指标f值，称为岩石坚固性系数。
理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力，不同于强度和硬度，而实际上只反映岩石抗压强度的性能，很少考虏岩体的构造特征。
在英、美等国，主要沿用泰沙基（K，Terzaghi）提出的分级法，其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响，比较好地反映隧道围岩的稳定状况。
目前美国也有用岩石质量指标（RQD）或隧道围岩在不支护条件下，暂时稳定的时间作为分级依据。
我国五十年代初期，铁路隧道围岩分级，基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础，这种分级仅运用上石方工程的土石分级法，没有适合隧道围岩的专门分类，只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。
以后，借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。
在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。
逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。
基于Q和GSI的隧道围岩支护类型分析
基于Q和GS啲隧道围岩支护类型分析孙柏坤中国葛洲坝集团路桥工程有限公司摘要：隧道围岩分级在隧道施工过程中起着重要的作用。
岩体分类Q系统是目前应用最广的一种分类方法；GSI岩体地质强度指标可以综合反映节理化岩体的力学特征，根据现场岩体结构特征和结构面表面特征可以综合评判岩体的地质强度等级。
本文结合Q系统和GSI相关理论，并将其应用到隧道施工中，根据岩石类别、Q值和GSI值三项指标综合确定隧道围岩支护类型，对指导隧道施工，提高施工效率和围岩稳定分析具有一定的借鉴意义。
关键词：Q值；GSI;岩石支护类型；隧道围岩1前言隧道围岩的分级是隧道工程施工的重要影响因素，当前国内外的围岩分类方法有定性、定量、定性与定量相结合三种方法，且以前两种方法为主。
通过对隧道地质围岩进行合理分级并对其质量进行评价，可以提高隧道的施工效率和安全性。
对隧道围岩质量和稳定性的正确评价，既有助于合理选择工程结构参数、指导工程设计，又可以帮助选择合理的施工方法、施工工艺和科学管理方法，同时也为隧道工程投资预算提供依据⑴。
隧道支护类型及衬砌等方案设计均与隧道围岩种类及等级息息相关。
目前，地下工程围岩分级的理论和方法较多，而采用Q值与GSI值相结合确定围岩等级并设计支护类型的案例相对较少。
本文即是通过计算围岩的Q值和GSI值，确定围岩等级，进而设计相应的支护类型，并将其应用于肯尼亚供水隧道工程项目支护方案设计中,为隧道工程项目设计提供新的思路。
2岩体质量分类Q系统2.1Q系统简介岩石质量分类Q系统，简称Q系统炉4】，是由挪威工程师Barton根据249条隧道的围岩分级经验总结出的一种围岩分级方法，是目前应用最广的岩体质量分类方法，其最初的目的是为了确定隧洞施工过程中的支护方案。
Q系统的计算公式为：^2厶厶(1)J n J a SRF式中，RQD——岩石质量指标，Jn——节理组数，Jr——节理粗糙度，Ja——节理风化蚀变系数，Jw—一裂隙水折减系数，SRF——应力折减系数。
围岩分级方法在某工程实例中的应用
围岩分级方法在某工程实例中的应用摘要：围岩分级一直是隧道工程中的重要课题，是隧道设计和施工的基础，在隧道工程中起着十分重要的作用。
主要以张涿高速公路某隧道进口左线K98+614断面为研究对象，依据《公路隧道设计规范(JTJD70-2004)》并运用BQ 法对其进行围岩分级。
关键词：公路隧道；围岩分级；工程应用一、隧道工程概况本文目标段为张涿高速公路某隧道进口左线K98+614，该处掌子面岩性主要为元古界震旦系雾迷山组白云质灰岩。
岩体微风化，掌子面岩体完整性较差，节理、裂隙发育较多。
岩体锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，为坚硬岩。
掌子面岩体较破碎，主要发育有两组优势产状：第①组节理发育较多，产状为154°∠7°，间距约10～20cm，延伸约3～10m，节理面起伏有阶坎，微风化，微张；第②组节理发育较多，产状为210°∠78°，间距约10～20cm，延伸1～3m，节理面平直光滑，夹泥，弱风化，微张。
二、围岩定性分级研究（一）、围岩分级方法《公路隧道设计规范(JTJD70-2004)》（以下简称规范）中的两步分级法认为岩体基本质量应由岩石的坚硬程度和岩体的完整程度决定，它通过“定性划分”和“定量确定”两种方法确定参数，然后结合地下水、软弱结构面条件和地应力影响对初步分级结果进行修正。
它的优点在于考虑因素比较全面，不仅考虑了岩石的强度，还对岩体的完整性进行了充分的分析。
而且在进行地下水修正时，考虑了岩体初步分级的结果。
（二）、掌子面岩石强度岩石强度或坚固性是判断围岩质量的重要指标，由于岩石强度可由室内试验获得，因此围岩分类中一般采用岩石单轴抗压强度Rc作为强度指标。
该指标既考虑了地下水对岩石的软化，又兼顾考虑了岩石的风化情况、与其他力学指标有较好的互换性。
为了测定岩石的饱和单轴抗压强度，我们从掌子面处取回10块岩石样本，对其进行了点荷载强度测试。
根据实测的点荷载强度，利用《规范》中的公式3.6.2，即(1)计算得到Rc。
隧道施工围岩分类与支护措施
隧道施工围岩分类与支护措施导言：隧道施工是现代交通基础设施建设中的重要一环。
而隧道施工的关键环节之一就是对围岩进行合理的分类和相应的支护措施。
本文将从围岩的分类及特点出发，探讨隧道施工中常见的围岩类型及相应的支护方法。
第一节：岩层围岩岩层围岩是隧道施工中常见的一种围岩类型。
它形成于地壳中的地质构造活动过程中，由软弱岩石层与坚硬岩石层交替堆叠而成。
在施工中，岩层围岩的特点是结构复杂，强度不均，易发生失稳。
针对这种特点，施工团队需要选择适当的支护措施，如喷射混凝土、锚杆和钻孔支护等，以保障安全施工。
第二节：胀缩土围岩胀缩土围岩是由含水量较高的黏土和泥质土组成的围岩。
在水分作用下，胀缩土围岩会发生体积的明显变化，从而对隧道施工造成一定的困扰。
为了克服这一问题，施工团队可采用湿挤法围护、冻结法围护等方式，以防止土壤体积变化对施工产生不利影响。
第三节：溶蚀围岩溶蚀围岩主要是由溶蚀和溶解作用形成的岩石，如石灰岩等。
这种围岩在施工中容易导致地表塌陷和洞室变形等问题。
施工团队可采取加固桩等支护手段，增加岩体的抗剪强度，同时保护施工现场的安全。
第四节：构造滑动围岩构造滑动围岩主要由构造面引起的失稳问题，如断层滑动。
这种围岩在施工中容易导致隧道塌方和裂缝扩展等不良现象。
为了解决这一问题，施工团队可以采用预应力锚杆、钢拱架等支护方法，以增强隧道的整体稳定性。
第五节：破碎岩围岩破碎岩围岩是指由增压变形引起的岩体断裂，如片理岩等。
这种围岩在施工中易出现落石和崩塌等安全隐患。
为了确保施工安全，施工团队可以采用钢架支护、喷射混凝土喷射、防护网等方式进行支护，以保护施工人员的安全。
第六节：冻土围岩冻土围岩主要是指在气候寒冷地区出现的冻土或永久冻土。
这种围岩在施工过程中容易发生冻胀和冻融破坏等问题，给施工带来一定的困难。
因此，施工团队应采取保温措施，如加热取暖、使用保温材料等，以防止冻胀和冻融破坏。
第七节：软土围岩软土围岩主要由含水量较高的软黏土和软粘土组成，如河流沉积土、湖泊沉积土等。
岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析
岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析J09220210 09土木2班冯博一、岩石开挖分级与围岩工程地质分类的依据开挖分级：开挖分级依据岩石类型、天然湿度下的平均容重、凿岩机钻孔（每米耗时）、坚固系数f，将岩石划分为Ⅴ～ⅩⅥ级。
其中，对应的坚固系数f为 1.5～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25，25 以上。
这种划分方法主要考虑了岩石的强度和开挖的难易程度，开挖级别越高，强度越大、开挖难度越大，相应的开挖成本也越高。
这实际上是一种工程技术经济分类。
2.2 围岩工程地质分类围岩工程地质分类是从评价地下洞室围岩稳定性的角度出发，为选择地下工程临时和永久支护方案服务的，是地下洞室稳定性研究的基础。
其分类思路是对岩体的质量进行评价，考虑的因素主要是岩体的坚固性、完整性和含水性3 个方面。
国内外有关分类方案不下数十种，目前尚未统一，比较流行的有Q系统和RMR分类法。
“六五”期间，原水电部将“水电地下工程围岩分类”这个课题列入国家科技攻关内容进行了深入的专题研究，积累了宝贵的资料，并吸取国内外众多围岩分类方案的优点，形成了一套较为完善的围岩分类体系。
该体系主要从控制工程岩体稳定性的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水活动程度、主要结构面产状（由结构面走向、倾向和倾角三要素决定）五个方面分别对岩体进行定量评分，根据五项得分总和并考虑围岩强度应力比，将工程岩体划分为Ⅰ～Ⅴ类。
后来，通过各方面的不断探索和完善，逐渐发展成为水利水电行业标准，并在GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》附录P中列出。
Ⅰ～Ⅴ类围岩特征见表1。
二、几种隧道围岩类别支护方法1.浅埋Ⅰ类围岩浅埋Ⅰ类围岩大部分是强风化花岗岩，由于围岩早起压力增长快，处理不当会出现大坍塌，尤其浅埋地段还会产生地表下沉等恶性事故。
因此在一类围岩施工中采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤观察”的原则。
隧道围岩判定等级划分方法
隧道围岩判定等级划分方法一、岩体的力学性质判定等级划分1.岩石的强度：将岩体按照抗压强度划分，通常可分为极强、强、中、弱四个等级。
-极强：抗压强度>250MPa；-强：抗压强度150-250MPa；-中：抗压强度90-150MPa；-弱：抗压强度<90MPa。
2.岩体的稳定性：根据岩体的不稳定倾向进行划分，通常可分为稳定、潜在不稳定、不稳定三个等级。
-稳定：岩体稳定，无明显不稳定倾向；-潜在不稳定：岩体具有一定的不稳定倾向，但在一定的加固措施下可以满足隧道施工要求；-不稳定：岩体具有明显的不稳定倾向，需要采取较为复杂的加固措施或者选择合适的施工方法。
3.岩体的变形性：根据岩体的变形特征划分等级，通常可分为稳定、弹性、节理降伏、蠕变四个等级。
-稳定：岩体无明显变形；-弹性：岩体有一定程度的弹性变形，恢复性好；-节理降伏：岩体有节理产生降伏，变形后节理不可完全恢复；-蠕变：岩体存在蠕变现象，变形较大且变形恢复较差。
二、岩体的断裂性质判定等级划分1.岩层的连通性：根据岩层的连通性进行划分，通常可分为完全连通、基本连通、不连通三个等级。
-完全连通：岩层间没有明显的断裂面或夹层，连续性良好；-基本连通：岩层间出现少量的断裂面或夹层，其影响不大；-不连通：岩层间有明显且较多的断裂面或夹层，连续性较差。
2.岩层的岩性相似性：根据岩层的岩性相似程度进行划分，通常可以分为相似、部分相似、不相似三个等级。
-相似：岩层的岩性相似，岩层之间过渡较好，便于隧道的施工；-部分相似：岩层的岩性略有差异，但对隧道施工的影响较小；-不相似：岩层的岩性差异较大，施工条件较为复杂。
三、岩体的破坏性质判定等级划分1.岩体的自然裂隙性：根据岩体的自然裂隙性进行划分，通常可以分为开裂性、固体性、紧密性三个等级。
-开裂性：岩体存在较多的裂隙或节理，并具有明显的裂隙扩展趋势；-固体性：岩体具有较少或较小的裂隙或节理，岩体整体性较好；-紧密性：岩体几乎没有明显的裂隙或节理，岩体结构紧密。
岩石的分类分级及隧道的支护方法
支护形式一，控制掌子面先行位移的技术超前支护：开挖前对需要采取拱顶稳定对策及抑制地表下沉而控制掌子面前方围岩的先行位移，而采取的防护和强化掌子面前方围岩的对策，统称为超前支护（1）小导管支护适用于围岩应力较小、地下水较少、岩体软弱破碎、开挖面有可能坍塌的隧道中，需注浆时宜采用早强砂浆锚杆，以便及早发挥超前支护的作用。
（2）插板支护类似于盾构法，用千斤顶把插板压入围岩中，在插板保护下一边开挖，一边支护、衬砌的方法。
应用比较广泛，适用于崩塌性显著以及砂质围岩中等。
（3）预撑起支护它使用厚约20cm混凝土壳或砂浆壳，形成比较柔性的拱壳，也可用厚约30cm的混凝土形成刚性比较大的拱壳。
柔性拱壳主要用于稳定掌子面，刚性拱壳主要用于控制地表下沉。
（4)管棚法是在隧道开挖前岩隧道外周用钻机打置超前长钢管而后在钢管内外充填砂浆的一种工法，是抑制洞口、拱顶稳定和先行位移、地表下沉及保护周边环境的一种方法。
适用于特殊地段，如在破碎岩体、塌方体、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育地层、断层破碎带、浅埋偏压等隧道，目前，我国公路隧道在进洞时基本采用大管棚（长管棚）预支护方法。
（5）水平旋喷注浆工法是用专用机械进行钻孔，按规定速度回转钻杆，从钻杆前段用超高压泵喷射水泥系固化材，切削围岩，造成需要的改良体的功法。
在城市黏性围岩中主将困难的场合，应用效果较好。
二，控制掌子面挤出位移的技术（1）留核心土工法是指在掌子面不能自稳的不良围岩中，开挖时把掌子面中央部分留下，残留的核心土以填土的形态促使掌子面稳定的工法。
原理：隧道开挖后，最靠内的岩体成为松弛带，在一定深度，开挖面前方岩体已经发生的沿隧道切向的压性变形仍然存在，它们处于三维应力状态下，具有较高的承载能力，能在一定时间内保持围岩不发生整体破坏，对上弧形导坑留一定长度的核心土，降低开挖面临空高度，减缓开挖面的坡面角定，抵抗开挖面的下滑和塌方。
（2）掌子面喷射混泥土在开挖后的掌子面喷射5—10cm的混泥土。
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
本文将从隧道围岩的分类和稳定性分析两个方面进行探讨。
一、隧道围岩的分类隧道围岩的分类是根据岩性和岩层结构特征来进行的。
根据岩性，可以将隧道围岩分为硬岩和软岩两类。
硬岩主要由花岗岩、片麻岩等坚硬的岩石组成，具有较高的抗压强度和稳定性。
而软岩则包括砂岩、泥岩等相对较软的岩石，其抗压强度较低，容易发生变形和破坏。
根据岩层结构特征，可以将隧道围岩分为均质岩层和非均质岩层两类。
均质岩层具有一致的岩性和结构特征，较为稳定，施工和维护较为简单。
非均质岩层则包括夹层岩、节理岩等，其内部结构不均一，容易发生变形和滑动，对隧道的稳定性造成威胁。
二、隧道围岩的稳定性分析隧道围岩的稳定性分析是为了评估隧道在其施工和使用过程中对岩层的稳定性造成的影响，并根据分析结果采取相应的措施进行加固和维护。
稳定性分析通常包括岩体力学参数的确定、岩体结构分析以及岩体稳定性评估等步骤。
首先，需要确定岩体力学参数，包括岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。
这些参数可以通过实验室试验和现场观测等方法进行确定。
岩体力学参数的准确性对于稳定性分析结果的准确性至关重要。
其次，进行岩体结构分析。
通过对隧道围岩的构造特征进行分析，包括夹层的厚度和分布、节理的数量和角度等，来评估岩层的稳定性。
夹层和节理的存在都可能导致隧道围岩的滑动和变形，因此在设计和施工过程中需要采取相应的措施进行防护和加固。
最后，进行岩体稳定性评估。
根据岩体力学参数和岩体结构分析的结果，可以使用数值模拟和解析方法来评估隧道围岩的稳定性。
通过分析隧道围岩受力分布和应力集中情况，可以评估岩体的稳定性并确定采取的加固措施。
总之，隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
通过对隧道围岩的分类和稳定性进行分析，可以评估其对隧道稳定性的影响并采取相应的措施进行加固和维护。
隧道围岩类别划分与判定
隧道围岩类别划分与判定3-1-1隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、⽀护类型的依据和指导安全施⼯。
国内外现在的围岩分级⽅法有定性、定量、定性与定量相结合3种⽅法，且多以前两种⽅法为主。
定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进⾏定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引⼊分量化指标进⾏综合分级。
以定性为主的分级⽅法，如现⾏的公路、铁路隧道围岩分级等⽅法经验的成分较⼤，有⼀定⼈为因素和不确定性，在使⽤中，往往存在不⼀致，随勘察⼈员的认识和经验的差别，对同⼀围岩作出级别不同的判断。
采⽤定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进⾏测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进⾏分级。
如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks 的地质⼒学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等⽅法。
但由于岩体性质和赋存条件⼗分复杂，分级时仅⽤少数参数和某个数学公式难以全⾯准确地概括所有情况，⽽且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在⼀定的局限，实施时难度较⼤。
影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩⽯的物理⼒学性质、构造发育情况、承受的荷载（⼯程荷载和初始应⼒）、应⼒变形状态、⼏何边界条件、⽔的赋存状态等。
这些因素中，岩体的物理⼒学性质和构造发育情况是独⽴于各种⼯作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理⼒学性质中，对稳定性关系最⼤的是岩⽯坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的⼜⼀基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩⽯坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
1 国标《锚杆喷射混凝⼟⽀护技术规范》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩⽯坚硬性岩体完整性结构⾯特征地下⽔和地应⼒状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
隧道工程中的岩体损伤与支护分析
隧道工程中的岩体损伤与支护分析隧道工程作为现代城市交通基础设施的重要组成部分，对于提高交通运输效率、缓解城市交通压力起着至关重要的作用。
然而，在隧道工程建设中，岩体损伤是一个常见且严重的问题，对工程的安全性和稳定性造成了威胁。
因此，在隧道工程中进行岩体损伤与支护分析显得十分必要。
隧道工程的岩体损伤主要表现为岩石的变形、开裂和剥离等现象。
这些损伤主要受到以下因素的影响：岩体的物理力学特性、地质构造、地下水位、地应力和施工方法等。
为了确保隧道工程的安全性和稳定性，在建设过程中必须对岩体损伤情况进行综合分析和评估。
在隧道工程中，岩体支护是防止岩体损伤和保护工程安全的一项重要工作。
尤其是在岩体条件较为复杂、地下水位变化较大的情况下，支护工作的重要性更加突出。
常用的岩体支护方法包括：锚杆支护、喷射砼衬砌和钢支撑等。
这些支护方法可以有效地提高岩体的稳定性和抗变形能力，从而保证隧道工程的安全性。
岩体损伤与支护分析需要综合考虑岩体的物理力学特性、地下水位和地应力等因素。
通过大量的现场勘察和实验研究，可以获取岩体的相关数据和参数，从而进行准确的分析和评估。
岩体损伤和支护分析一般包括以下几个方面：首先，对岩石的物理力学性质进行测试和分析，包括岩石的抗压强度、抗折强度和抗剪强度等。
这些数据可以用于评估岩体的稳定性和承载能力。
其次，对地下水位和地应力进行测量和分析。
地下水位的变化会直接影响岩体的稳定性和抗滑能力，而地应力则是决定岩体变形和破坏的重要影响因素。
此外，对施工方法进行评估和优化。
不同类型的隧道工程需要选择合适的施工方法，以减小对岩体的损伤。
例如，在软弱岩体中采用掌子面法施工可以有效减小岩体变形和开裂的风险。
最后，对岩体支护方案进行设计和评估。
根据岩体损伤的程度和支护的需要，选用合适的支护方法和材料，如锚杆、砼衬砌和钢支撑等。
同时，还需要对支护设计进行模拟和仿真分析，确保支护方案的可行性和有效性。
综上所述，岩体损伤与支护分析是确保隧道工程安全性和稳定性的关键步骤。
1B414010隧道围岩分级与隧道构造 小结
较坚硬岩，岩体较破碎-破碎，镶嵌碎裂结构
较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整-较破碎，中薄层状结构
土体:（1）压密或成岩作用的粘性土及砂土
（2）黄土（Q1，Q2）
（3）一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土
Ⅴ
较软岩，岩体破碎
软岩，岩体较破碎-破碎
极破碎各类岩体，碎、裂状、松散结构
明洞类型及构造
1.明洞类型：
明洞主要分为拱式明洞和棚式明洞两大类。按荷载分布，拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型。按构造，棚式明洞又可分为墙式、刚架式、柱式和悬臂式等。此外还有特殊结构明洞，如支撑锚杆明洞、抗滑明洞、柱式挑檐棚洞、全刚架式棚洞、空腹肋拱式棚洞、悬臂棚洞、斜交托梁式棚洞、双曲拱明洞等。
1B414010隧道围岩分级与隧道构造小结
1、隧道围岩分级
名称
要点
岩石分级
Ⅰ
竖硬岩，岩体完整，巨块状或层状整体结构
Ⅱ
竖硬岩，岩体较完整，块状或层厚状结构较坚硬岩，岩体完整，块状体或中厚层状结构
Ⅲ
坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬质岩，岩体较完整，块状体或中厚层状结构
Ⅳ
一般第四系的半硬-硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3，Q4）。非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土成松软结构
Ⅵ
软塑状黏性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等
BQ修正
（1）有地下水；
（2）围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用；
（3）存在高初始应力。
2、公路隧道的构造
名称
洞身类型及构造
1.洞身类型：
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岩体的分类分级与隧道支护及其案例分析J09220210 09土木2班冯博一、岩石开挖分级与围岩工程地质分类的依据开挖分级：开挖分级依据岩石类型、天然湿度下的平均容重、凿岩机钻孔（每米耗时）、坚固系数f，将岩石划分为Ⅴ～ⅩⅥ级。
其中，对应的坚固系数f为 1.5～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25，25 以上。
这种划分方法主要考虑了岩石的强度和开挖的难易程度，开挖级别越高，强度越大、开挖难度越大，相应的开挖成本也越高。
这实际上是一种工程技术经济分类。
2.2 围岩工程地质分类围岩工程地质分类是从评价地下洞室围岩稳定性的角度出发，为选择地下工程临时和永久支护方案服务的，是地下洞室稳定性研究的基础。
其分类思路是对岩体的质量进行评价，考虑的因素主要是岩体的坚固性、完整性和含水性3 个方面。
国内外有关分类方案不下数十种，目前尚未统一，比较流行的有Q系统和RMR分类法。
“六五”期间，原水电部将“水电地下工程围岩分类”这个课题列入国家科技攻关内容进行了深入的专题研究，积累了宝贵的资料，并吸取国内外众多围岩分类方案的优点，形成了一套较为完善的围岩分类体系。
该体系主要从控制工程岩体稳定性的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水活动程度、主要结构面产状（由结构面走向、倾向和倾角三要素决定）五个方面分别对岩体进行定量评分，根据五项得分总和并考虑围岩强度应力比，将工程岩体划分为Ⅰ～Ⅴ类。
后来，通过各方面的不断探索和完善，逐渐发展成为水利水电行业标准，并在GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》附录P中列出。
Ⅰ～Ⅴ类围岩特征见表1。
二、几种隧道围岩类别支护方法1.浅埋Ⅰ类围岩浅埋Ⅰ类围岩大部分是强风化花岗岩，由于围岩早起压力增长快，处理不当会出现大坍塌，尤其浅埋地段还会产生地表下沉等恶性事故。
因此在一类围岩施工中采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤观察”的原则。
具体采取上下断面开挖，上半断面保留核心等方法。
隧道开挖后，及时架立格栅钢拱架，架立前先喷3cm厚混凝土，并埋设定位钢筋，当钢筋准确就位，且连接钢筋焊接后，立即喷射混凝土至设计厚度，形成受力钢筋混凝土结构，打到初期支护，控制围岩变形的目的。
掘进支护方法见图1.2.浅埋Ⅱ类围岩采用正台上下导洞开挖，上下导洞以拱脚分界，掘进先打超前锚杆，锚杆长4m，直径20粘结型早强砂浆锚杆。
首先掘进拱部，掘进立即架设格栅钢拱架，打系统锚杆，挂钢筋网，喷射混凝土，掘进尺度控制不超过1m,进行初期支护。
进行下导洞掘进，及时架立钢格栅拱架，埋设定位钢筋，就位后连接并焊接钢筋，喷射混凝土，进行初期支护，掘进支护方法见图2.深埋Ⅲ类围岩采用正台阶上下导洞开挖，首先掘进上导洞，掘进后立即打系锚杆，挂钢筋网，喷射混凝土，进行初期支护，掘进尺度控制不超过1.2m.进行下导洞掘进，架立钢格栅拱架，埋设、连接、焊接定位钢筋，喷射混凝土，进行初期支护。
支护方法见图3.3.Ⅳ、Ⅴ类围岩类围岩洞段岩性主要为大理岩化灰岩极薄层炭质板岩砂质板岩夹极薄层炭质板岩中厚层砂质板岩夹极薄层炭质板岩极薄与薄层含炭质板岩夹少量砂板岩极薄层板岩夹砂岩等，岩体破碎裂隙切割严重，岩质软弱，泥岩易崩解，部分洞段有渗水岩体自稳时间较短，部分洞段开挖后掌子面普遍有掉块现象，支护不及时会引起坍塌类围岩洞段主要为极薄层含炭质板岩砂质板岩极薄层含炭质泥板岩极薄层炭质板岩薄层含炭质板岩，发育泥化夹层断层破碎带及其影由于Ⅳ、Ⅴ类围岩比较稳定，围岩自身承载能力较大，所以在Ⅳ、Ⅴ类围岩掘进中采用全断面开挖，采取光面爆破和预裂爆破相结合的综合爆破方法。
Ⅳ类面围岩采用2.5m长，22砂浆锚杆，喷射混凝土，进行初期支护。
Ⅴ类围岩洞段开挖支护为顶拱240°范围喷 C20混凝土，厚0. 10 m，局部挂筋网 6. 5 mm@ 20cm × 20 cm，锚杆 25 mm L = 6. 0 m，排距 2 m，环间距24°，梅花形布置，入岩深度 5. 5 m，外露0. 50 m，对于岩体破碎裂隙切割严重洞段设置钢支撑。
Ⅴ类围岩洞段开挖支护为全断面范围喷C20混凝土，厚0. 2 m，挂钢筋网6. 5 mm@ 20 cm ×20 cm，锚杆25 mm L = 6 m，排距1. 25 m，环间距14°，梅花形布置，外露0. 50 m 顶拱270°范围布置钢支撑I18，间距0. 7 m，每榀设置 4 根锁脚锚杆，规格为25 mm 砂浆锚杆，L = 6. 0 m 对部分不良地质洞段，岩石较软弱，不能保证开挖期稳定性，需要进行超前支护，结合现场施工地质条件，确定C1 C2 型2 种超前支护措施，C1型: 顶拱120°范围布设25 mm砂浆锚杆，L =4. 5 m，环向间距0. 3 m，仰角5°～15°，搭接长度2. 0 m; C2型: 顶拱120°范围采用42 mm 超前注浆小导管，根据现场需要注入水泥－水玻璃双浆液，注浆压力0. 3 ～0. 8 MPa，小导管环向间距0. 3 m，长4. 5 m，仰角5°～15°，搭接长度2. 0 m。
支护方法见图4.三、案例分析管道隧道级围岩试验段支护结构的稳定性分析——以“西气东输”二线东江水下隧道为例东江水下隧道是国家重点工程“西气东输”二线的控制性工程之一总长１７７４．８３ｍ采用斜巷３１０．２０ｍ＋平巷１０６１．２０ｍ＋斜巷４０３．４３ｍ的穿越形式隧道衬砌净断面为３．００ｍ×３．００ｍ隧道北岸洞口端斜巷０６８．００ｍ段隧道的埋深较浅，该段围岩级别为Ⅵ级设计施工图时把该段围岩作为试验段施工时根据现场的实时监测情况合理地调整支护参数。
试验方案１．１试验段地质情况试验段穿越的地层主要为第四系全新统坡残积褐黄色，黄灰色粉质黏土层，稍湿、湿、可塑、硬塑、无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，层厚约１．５０ｍ和侏罗系中统漳平组上段砂岩（强风化、褐红、棕红色、岩心呈碎屑、碎块状，部分岩石矿物已土化，强度较低，手捏可碎，细粒结构，块状构造裂隙极发育，岩体破碎，岩层从地表往下渐变为灰白略带浅紫红色砂岩浅变质裂隙发育裂隙倾角为８４°左右裂隙内充填泥质局部有石英脉充填并见有错动现象，角砾被硅质重新胶结岩体完整性差岩石的质量指标为０３８％岩石质量极差差洞室自稳能力极差，极易出现剥落、塌方。
１．２原设计初期支护方案原设计初期支护方案为５，初喷混凝土采用Ｃ２５素混凝土，厚度为０．１５ｍ，系统锚杆采用公称直径为２２ｍｍ，长２．５０ｍ的钢筋，其间距为１．００ｍ×１．００ｍ呈梅花形布置，挂公称直径为６ｍｍ的钢筋网，其间距为０．２０ｍ×０．２０ｍ钢架采用０．１２６ｍ，工字钢，其间距为０．５０，１．００ｍ。
１．３试验段初期支护方案试验段的初期支护方案为：初喷混凝土采用Ｃ２５素混凝土，厚度为０．１０ｍ，系统锚杆采用公称直径为２２ｍｍ，长２．５０ｍ的钢筋，其间距为１．２０ｍ×１．２０ｍ呈梅花形布置，挂公称直径为６ｍｍ的钢筋网，其间距为０．２０ｍ×０．２０ｍ钢架采用钢格栅其间距为０．６０１．２０ｍ。
明月山隧道支护钢支撑拼装设计与施工研究1.背景介绍在新奥法设计中, 山岭隧道围岩类别低于Ⅳ类, 尤其在围岩强度低和松散颗粒状的地层条件下, 或在外界压力较大时, 隧道开挖后,早期围岩压力增长较快, 需要提高初期支护的强度和刚度, 常需要采用各种钢支撑沿隧道开挖截面进行支护。
一般在Ⅰ、Ⅱ类围岩中常采用型钢支撑; Ⅲ类围岩中常采用格栅钢架支撑。
钢支撑与喷射混凝土、锚杆、钢筋网一起构成支护结构, 是新奥法支护结构的重要组成部分, 它可作为隧洞围岩顶部保护, 可作为喷射混凝土的环形构造钢筋, 提高喷射混凝土的承载力,可作为钢筋网的支撑, 也可作为保证横截面几何形状的模板。
2钢支撑设计与施工随着高速公路、高速铁路的项目增多高效、快速、安全&修建成为众多建设单位所追求的目标, 而隧道的修建在整个项目的完工及质量上起到至关重要的地位。
在明月山隧道的设计中, 低于∀类围岩初期支护结构, 通常由钢支撑、钢筋网、锚杆、喷射混凝土组成。
施工中, 为节约成本、提高施工进度, 对!类围岩一般采用全断面开挖的新奥法; 设计中钢支撑的拼装一般按图1( a)给出,但在现场拼装中, 隧洞开挖存在欠挖或超挖现象, 拼装不管从墙脚往上还是从拱顶往下, 都需要好几次调整才能对接, 接头钢板不能保证密贴,有较大空隙, 并且对钢支撑的安装也极其费时, 对围岩扰动也较大。
根据公路隧道设计规范( ( J TG D70 - 2004)对钢支撑要求, 可采用图1( b)拼装(也可设置4节钢架, 左右对称)。
从拱顶往下两边对接, 两节较长钢架跨过拱腰。
若安装有锚杆, 可把钢架焊接固定在锚杆上; 若没有锚杆, 通过在围岩内提前钻孔锚固螺纹钢筋后焊接固定钢架。
接着向下的钢架弧度小, 容易对接密贴。
安装墙脚一节, 如若悬空, 可增加锁脚锚杆, 固定钢架,也有利于今后钢架受力。
从安装过程中可知, 不容易出现返工,节约了施工时间,也较容易保证钢架拼接质量, 较好保证隧道截面形式。
3 隧道支护衬砌有限元模拟计算为了获得隧道初期支护在开挖完成后的受力情况, 以及不同部位的受力大小, 并结合现场监控成果对设计变更的可行性做出评价, 故采用二维有限元程序对隧道开挖进行数值模拟分析。
模拟采用地层结构法。
围岩本构选用Drucker-Praper ( D- P) 准则, 支护材料选用弹性本构, 采用单元“生”和“死”的概念对开挖过程进行模拟, 因只考虑初期支护的受力情况, 开挖完成,释放荷载为100%。