隧道工程第三章隧道线路及断面设计
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[BQ]=BQ – 100（K1+K2+K3） K1——地下水影响修正系数；K2——主要软弱结构面产状影 响修正系数； K3——初始应力状态影响修正系数。
K1地下水影响的修正 地下水是造成施工塌方、使隧道围岩丧失稳定的最重要因素之
一，地下水对围岩的影响主要表现在：
➢ 软化围岩 ➢ 软化结构面 ➢ 产生流砂和潜蚀 ➢ 承压水作用
K2软弱结构面产状影响的修正 ➢ 成层岩体、层面性状较大，为陡倾角且走向与洞轴线夹角很 大时：对岩体稳定性无不利影响； ➢ 倾角较缓且走向与洞轴线夹角较小时：容易发生沿层面的过 大变形，甚至发生拱顶倒塌或侧壁滑移。
（4）围岩分级 《工程岩体分级标准》（GB50218-2014）规范将隧道围岩
分成六级，分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，
2.3.1 隧道围岩分级的因素指标及其选择
围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素 或其组合的因素。 ➢单一的岩性指标 抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗钻性、抗爆性 一般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。 但单一岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，用来作为 分级的唯一指标是不合适的。
路堑指从原地面向下开挖而 成的路基形式。
绕行方案优缺点： ➢ 优点：技术要求小，投资省、工期短； ➢ 缺点：线路延长、弯道增多、形成高大边坡。
只有在确认对运营不会造成不良影响时才考虑。 路堑方案优缺点： ➢ 优点：造价低，施工进度快； ➢ 缺点：路堑病害多、破坏植被。
应以不形成高大边坡为原则。
➢单一的综合岩性指标
2
岩体的完整性系数Kv：
Kv
v岩体 v岩石
wk.baidu.com
反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素。
岩石质量指标：
RQD（％）＝
10cm以上岩芯累计长度 单位钻孔长度
×100%
综合反映岩体的强度和岩体破碎程度的指标。
围岩的自稳时间 ： 从隧道开挖到顶部开始发生可察觉的移动、松弛所经历的 时间，是综合岩性指标。
修建隧道几点思考
（1）隧道走向？——掌握公路隧道选址的原则和方法 （2）洞门位置？——隧道洞口位置选择的原则和方法 （3）线形布置？——隧道平面和纵断面设计的要求 （4）空间大小？——隧道横面设计的要求和方法
第三章 隧道线路及断面设计
几个名词： ➢垭口 ➢分水岭 ➢越岭隧道 ➢傍山隧道 ➢沿河线 ➢展线
数字越小的围岩性质越 好 。
第三章 隧道线及断面设计
山区公路线形设计受地形条件影响： ➢高程障碍：公路前进方向遇到高山时，由于坡度的限制不 能在一定距离内拔起越过山峰； ➢平面障碍：山嘴伸出很急。
该采取什么办法？
克服地形障碍
高程障碍 平面障碍
绕行方案 深堑方案 隧道方案 沿河傍山绕行方案
隧道直穿方案
总之，应有足够的实测资料为基础，能全面反映围岩的 工程性质。
2.3.3 我国公路隧道围岩分级 围岩基本质量指标BQ 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 征和定量围岩基本质量指标BQ，进行初步分级。
BQ=90+3Rc+250Kv Rc：岩石单轴饱和抗压强度，Mpa； Kv：岩体完整性系数。 围岩基本质量指标 BQ 修正
隧道方案优缺点： ➢ 优点：能使线路平缓顺直，病害少，缩短线路， 节省运输时间，不需用较大的坡度，不需设置太多、 太急的曲线，还能最大限度地减少道路修建对自然 植被的破坏。 ➢ 缺点：造价高、施工进度慢。
一般情况下，采用隧道方案是比较有利的。当线 路遇到地形高程障碍时，应该优先考虑隧道方案。
经验指出：“山体可穿而不宜大挖，大挖必坍”。只有在保 证安全的前提下，才能谈到经济和技术的比较。
2.3.2 隧道围岩分级的方法
对隧道围岩的分级时，应注意以下几点： ➢ 首先应考虑选择对围岩稳定性有重大影响的主要因素， 如岩石强度、岩体的完整性、地下水、地应力、结构面产状、 以及他们的组合关系作为分级指标； ➢ 其次选择测试设备比较简单、人为因素小、科学性较强 的定量指标； ➢ 在考虑分级指标要有一定的综合性，如复合指标等。
以宝成线秦岭盘山道为例。那里本应用隧道通过的，但为了 赶工期，图省钱，草率地改用明堑方案。深挖边坡为1:0.75和 1:0.5的陡边坡，边坡的高度达60 m，个别边坡达到90 m，岩 层虽为花岗岩，但属于风化破碎带。开挖后，表层岩石很快风 化，边坡站立不住。施工期间就不断坍方，其中最大一次塌方 就达10万m3。边坡顶上普遍出现纵向裂缝。以后多次刷方， 刷到坡顶达130 m仍不能稳定下来。直到铺轨时，才不得不增 添明洞，但已造成不应有的损失，并使施工程序极度混乱。
（3）复合指标 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， 是巴顿（N.Barton）等人提出的岩体质量Q指标，Q指标综 合表达了岩体质量的六个地质参数：
Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw /SRF)
岩体质量Q指标实际上是岩块尺寸、抗剪强度、作用应力 三者的复合指标。
什么叫做垭口？
垭口在《辞源》里的解释是“两山间的狭窄地方”，即连 续山梁的一块平坦且相对较低的位置，也可以说是高大山 脊的鞍状坳口。 垭口：即相连的两山顶之间较低的部分称为垭口。
山顶1
山顶2
垭口
垭口
较高的垭口 较低的垭口
什么叫做越岭隧道？
我国幅员辽阔，山川交错，通过山岭、重丘区的 长大干线公路往往要翻越分水岭，为缩短里程，克 服高度或地形障碍，往往要设置隧道。线路为穿越 分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。
隧道工程
第三章 隧道线及断面设计
2017年2月28
上节课内容回顾——2.3 围岩分级
被挖除的岩体
研究其挖除的难易程 度和开挖方式
围岩 研究其稳定能力、稳 定影响因素及为保持 围岩稳定所需要的支 护、加固措施等。
原状岩体 围岩： 在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态
改变的周围岩体。
围岩分级的目的： ① 作为选择施工方法的依据； ②确定结构上的荷载（松散荷载）； ③给出衬砌结构的类型及其尺寸； ④制定劳动定额、材料消耗标准基础等； ⑤进行科学管理及正确评价经济效益；
K1地下水影响的修正 地下水是造成施工塌方、使隧道围岩丧失稳定的最重要因素之
一，地下水对围岩的影响主要表现在：
➢ 软化围岩 ➢ 软化结构面 ➢ 产生流砂和潜蚀 ➢ 承压水作用
K2软弱结构面产状影响的修正 ➢ 成层岩体、层面性状较大，为陡倾角且走向与洞轴线夹角很 大时：对岩体稳定性无不利影响； ➢ 倾角较缓且走向与洞轴线夹角较小时：容易发生沿层面的过 大变形，甚至发生拱顶倒塌或侧壁滑移。
（4）围岩分级 《工程岩体分级标准》（GB50218-2014）规范将隧道围岩
分成六级，分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，
2.3.1 隧道围岩分级的因素指标及其选择
围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素 或其组合的因素。 ➢单一的岩性指标 抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗钻性、抗爆性 一般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。 但单一岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，用来作为 分级的唯一指标是不合适的。
路堑指从原地面向下开挖而 成的路基形式。
绕行方案优缺点： ➢ 优点：技术要求小，投资省、工期短； ➢ 缺点：线路延长、弯道增多、形成高大边坡。
只有在确认对运营不会造成不良影响时才考虑。 路堑方案优缺点： ➢ 优点：造价低，施工进度快； ➢ 缺点：路堑病害多、破坏植被。
应以不形成高大边坡为原则。
➢单一的综合岩性指标
2
岩体的完整性系数Kv：
Kv
v岩体 v岩石
wk.baidu.com
反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素。
岩石质量指标：
RQD（％）＝
10cm以上岩芯累计长度 单位钻孔长度
×100%
综合反映岩体的强度和岩体破碎程度的指标。
围岩的自稳时间 ： 从隧道开挖到顶部开始发生可察觉的移动、松弛所经历的 时间，是综合岩性指标。
修建隧道几点思考
（1）隧道走向？——掌握公路隧道选址的原则和方法 （2）洞门位置？——隧道洞口位置选择的原则和方法 （3）线形布置？——隧道平面和纵断面设计的要求 （4）空间大小？——隧道横面设计的要求和方法
第三章 隧道线路及断面设计
几个名词： ➢垭口 ➢分水岭 ➢越岭隧道 ➢傍山隧道 ➢沿河线 ➢展线
数字越小的围岩性质越 好 。
第三章 隧道线及断面设计
山区公路线形设计受地形条件影响： ➢高程障碍：公路前进方向遇到高山时，由于坡度的限制不 能在一定距离内拔起越过山峰； ➢平面障碍：山嘴伸出很急。
该采取什么办法？
克服地形障碍
高程障碍 平面障碍
绕行方案 深堑方案 隧道方案 沿河傍山绕行方案
隧道直穿方案
总之，应有足够的实测资料为基础，能全面反映围岩的 工程性质。
2.3.3 我国公路隧道围岩分级 围岩基本质量指标BQ 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 征和定量围岩基本质量指标BQ，进行初步分级。
BQ=90+3Rc+250Kv Rc：岩石单轴饱和抗压强度，Mpa； Kv：岩体完整性系数。 围岩基本质量指标 BQ 修正
隧道方案优缺点： ➢ 优点：能使线路平缓顺直，病害少，缩短线路， 节省运输时间，不需用较大的坡度，不需设置太多、 太急的曲线，还能最大限度地减少道路修建对自然 植被的破坏。 ➢ 缺点：造价高、施工进度慢。
一般情况下，采用隧道方案是比较有利的。当线 路遇到地形高程障碍时，应该优先考虑隧道方案。
经验指出：“山体可穿而不宜大挖，大挖必坍”。只有在保 证安全的前提下，才能谈到经济和技术的比较。
2.3.2 隧道围岩分级的方法
对隧道围岩的分级时，应注意以下几点： ➢ 首先应考虑选择对围岩稳定性有重大影响的主要因素， 如岩石强度、岩体的完整性、地下水、地应力、结构面产状、 以及他们的组合关系作为分级指标； ➢ 其次选择测试设备比较简单、人为因素小、科学性较强 的定量指标； ➢ 在考虑分级指标要有一定的综合性，如复合指标等。
以宝成线秦岭盘山道为例。那里本应用隧道通过的，但为了 赶工期，图省钱，草率地改用明堑方案。深挖边坡为1:0.75和 1:0.5的陡边坡，边坡的高度达60 m，个别边坡达到90 m，岩 层虽为花岗岩，但属于风化破碎带。开挖后，表层岩石很快风 化，边坡站立不住。施工期间就不断坍方，其中最大一次塌方 就达10万m3。边坡顶上普遍出现纵向裂缝。以后多次刷方， 刷到坡顶达130 m仍不能稳定下来。直到铺轨时，才不得不增 添明洞，但已造成不应有的损失，并使施工程序极度混乱。
（3）复合指标 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， 是巴顿（N.Barton）等人提出的岩体质量Q指标，Q指标综 合表达了岩体质量的六个地质参数：
Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw /SRF)
岩体质量Q指标实际上是岩块尺寸、抗剪强度、作用应力 三者的复合指标。
什么叫做垭口？
垭口在《辞源》里的解释是“两山间的狭窄地方”，即连 续山梁的一块平坦且相对较低的位置，也可以说是高大山 脊的鞍状坳口。 垭口：即相连的两山顶之间较低的部分称为垭口。
山顶1
山顶2
垭口
垭口
较高的垭口 较低的垭口
什么叫做越岭隧道？
我国幅员辽阔，山川交错，通过山岭、重丘区的 长大干线公路往往要翻越分水岭，为缩短里程，克 服高度或地形障碍，往往要设置隧道。线路为穿越 分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。
隧道工程
第三章 隧道线及断面设计
2017年2月28
上节课内容回顾——2.3 围岩分级
被挖除的岩体
研究其挖除的难易程 度和开挖方式
围岩 研究其稳定能力、稳 定影响因素及为保持 围岩稳定所需要的支 护、加固措施等。
原状岩体 围岩： 在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态
改变的周围岩体。
围岩分级的目的： ① 作为选择施工方法的依据； ②确定结构上的荷载（松散荷载）； ③给出衬砌结构的类型及其尺寸； ④制定劳动定额、材料消耗标准基础等； ⑤进行科学管理及正确评价经济效益；