公路隧道围岩分类

公路隧道围岩分类

1绪论道路隧道是穿越山岭建筑的工程结构物，它与周围的岩土体（一般简称围岩）有密切关系，相互影响、相互作用。不同的围岩在修建隧道时会有不同的地质现象。例如有些围岩开挖坑道后，坑道不会坍塌，能很好地保持稳定。而在有些围岩中开挖坑道后，坑道不能保持稳定，容易坍塌，要得到需要的开挖空间就必须修筑衬砌加以支护，这些情况说明了在不同围岩中开挖坑道，围岩会表现出不同的稳定性。为满足工程设计、施工等的要求，例如爆破、支护、挖掘、编制定额等，把与这些不同要求相应的地质条件归类，这就是围岩分类。对于设计道路隧道工程来说，主要是针对支护工程的需要而对应的地质条件进行分类。合理的、符合工程实际的分类，对于支护设计的准确与合理非常重要。

2由于地质情况复杂，我国提出了许多坑道围岩分类的建议，有的已在实践中得到广泛应用，具体有以下几种分类方法：①按地质强度或围岩的物理力学性质指标分类法；②按岩体构造、岩性特征分类法；③按与地质勘查手段相联系的分类法；④按多种因素分类法；⑤按坑道稳定状态分类法。目前公路隧道是参照铁路隧道的围岩分类进行设计的，是以稳定性为基础的分类方法，但在结构设计中往往把坑道围岩的稳定性转化为围岩压力来处理。以下介绍铁路围岩的分类及相应的计算荷载确定法。2围岩稳定性的影响因素岩石是由不同的矿物，经各种地质作用而构成，各种各样的岩石则是构成岩体的基础。岩体是整个地质体的一部分，由于构造作用、风化、变质等原因，岩体内部形成有许多结构面，它把岩体分成各种形状和大小的岩块。岩块间有的有充填物，整个岩体在某个初始应力状态下处于一定的平衡状态。

岩体结构面的成因及类型很多，性质复杂，它对于岩体的力学性质及受力状态有较大影响，在研究坑道稳定性时，要充分了解结构面对围岩稳定性的影响。结构面把岩体分割成不同的组合体，常见的类型有：块状结构、镶嵌、碎裂、层状、层状碎裂、松散结构等。岩体，一般指处在未受到人为外力破坏、扰动的山体，当坑道开挖后，则由于工程力的作用破坏了原始状态，使坑道周围在一定范围内的原有岩体受到影响，受到影响范围内的那部分岩体，称之为围岩。即围岩是指与坑道稳定有关系的那部分岩体，这个范围视坑道开挖情况、岩体本身性质、结构面性质及岩块形状等诸多因素影响大小不同。因此，围岩的概念非常广泛，它既包括岩体也包括土体。有的围岩在开挖后会迅速坍塌，甚至会填满坑道空间，在地表还会

形成一个与坑道体积相仿的坍塌区，有的围岩在开挖后会出现岩块错动、掉块，甚至坍塌，有的围岩开挖后会维持暂时的稳定，仅在个别地方产生掉块。这些情况表明，开挖使围岩原有的平衡状态破坏了，坑道周围一定范围内产生了扰动，地质情况不同，影响范围不同。

影响坑道围岩稳定性的因素有两方面：①地质状态影响：围岩结构的完整状态和围岩结构状态的完整程度，亦即围岩的破碎程度。②施工带来的影响。如岩体的结构状态、岩石的基本性质、地下水及初始应力等为地质状态的影响因素，如施工方法、支护措施、坑道形状及尺寸等为施工影响因素，坑道施工是造成围岩丧失稳定性的一个重要因素。挖掘坑道的施工方法、坑道断面尺寸、断面形状、施工质量等都对围岩有影响。在坑道尺寸中，对道路隧道来说，跨度大小对围岩稳定性影响较显著，实践证明，跨度越大，则坑道围岩稳定性就越差。当前提到的裂隙间距，就是相对于坑道跨度为5～15 m的情况所说的，这个跨度范围相当于常用的铁路、公路隧道跨度，在这个范围根据裂隙间距把围岩分成大块状、整体状等，如果开挖的跨度很大或很小时，这样划分岩块的大小显然是不确切的。在同一围岩中，拱形围岩的坑道要稳定得多，坑道形状不同，稳定性也不一样。以下就一些对坑道稳定性有影响的因素加以分析。

3隧道围岩的分类影响坑道围岩的因素很多，在一个分类中全面地反映这些因素的影响是难以做到的，所以在分类中重点考虑以下3个分类指标。（1）坑道围岩的结构特征和完整状态，即围岩被各种结构面切割的破碎程度及其组合状态。（2）岩石的物理力学性质，即其强度、物理性质，主要是指单轴饱和极限强度较有意义，以强度等于30 MPa作为软硬岩石的分界指标，强度小于5 MPa属于半岩石，忽略具有结构强度的土体。（3）地下水活动的影响，它会使岩质软化、冲走填充物、减少岩块间的摩阻力。坑道开挖后，由于地下水的活动，使围岩稳定性降低，岩块易滑动下掉。