隧道工程第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
合集下载
隧道工程第二章-围岩分级
可采用定性划分和定量指标两种方法确定。
隧道工程
36
我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 1 岩石坚硬程度 将岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类按岩性、 物理力学参数、耐风化能力划分为硬质岩和软质 岩两大类。然后根据单轴饱和极限抗压强度再分 为5级，即极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极 软岩。
隧道工程
16
岩体的基本工程性质
（三）力学性质
试件尺寸(cm):15×15×30
3 裂隙岩体的强度性质 试件强度(MPa):32.8~34.6
表中数值为试件的强度 与岩石试件强度的比值
结构面强度：c=0.11MPa;φ=38
隧道工程
17
围岩分级概述
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分 布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产 生影响的那部分岩体（这里所指的岩体是土体与 岩体的总称）。 依据各种围岩的物理性质之间存在的内在联
隧道工程
26
围岩的分级方法
（二）以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法 1 以岩石强度为基础的分级方法
该方法单纯以岩石的强度为分级依据。该方法认
为：坑道开挖后，它的稳定性主要取决于岩石的
强度。岩石愈坚硬，坑道愈稳定；反之岩石愈松
软，坑道的稳定性就愈差。该法不全面！
隧道工程
27
围岩的分级方法
节理较发育、节理发育、节理很发育4级。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻 微、较重、严重、极严重4级。
隧道工程
40
我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素
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：
第二章_隧道工程地质环境及围岩分级1
下面概要介绍航摄资料用于绘制工程地质图的 方法。 （a）主体镜判释：立体镜是航空像片立 体观察仪器。利用判断标志，结合所需掌握的 区域地质资料，将判明的地层、构造、岩性、 地貌、水文地质条件，不良地质现象等，调绘 在单张像片上，并据以确定需要调查的地点和 路线。 （b）实地调查测绘：对判释的内容，通 过实地调查测绘进行核对，修改与补充。重要 的地质点应剌点纪录。 （c）绘制工程地质图：根据地形、地貌、 地物的相对位置，将测绘在像片上的地质资料， 利用转绘仪器绘制于等高线图上，并进行野外 核对。
地下工程地质环境是个复杂的概念： 1、地层特征； 2、地下水状况； 3、原始地应力；
4、地温；
5、含煤地层（瓦斯）；
2.1.3、研究地下工程地质环境问题，归根到底 是研究地下工程围岩稳定性。 它包括：
1、围岩破坏或稳定的规律；
2、影响围岩稳定的主要因素；
3、标志围岩稳定性的指标和判断准则；
4、分析围岩稳定性的方法； 5、以及为围岩稳定而必须采取的工程措施（施 工程序和方法、支护结构的类型、支护结构的 布置、架设时间等）。
2 .2.1.2初步勘察
初勘是在批准的工程可行性研究报告推荐 建设方案的基础上，在初步选定的路线内进行 勘察，其任务是满足初步设计对资料要求。 根据工程地质条件，优选路线方案，在路 线基本走向范围内，对可能作为隧道线位的区 间进行初勘，重点勘察不良地质地段，以明 确隧道能否通过或如何通过。提供编制初步 设计所需全部工程地质资料。
2.2.2.2 调查与测绘 调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。 通过观察和访问，对隧道通过地区的工程地 质条件进行综合性的全面研究，将查明的地 质现象和获得的资料，填绘于有关的图表与 记录本中，这种工作统称为调查测绘（调 绘）。隧道工程地质测绘，一般可在沿线两 侧带状范围内进行，通常采用沿线调查的方 法，对不良地质地段及地质条件复杂的路段， 应扩大调绘范围，以提出完整可靠的地质资 料。
第二章_隧道工程地质环境及围岩分级(谷风教育)
参考资料#
14
2 .2.1.2初步勘察
初勘是在批准的工程可行性研究报告推荐 建设方案的基础上，在初步选定的路线内进行 勘察，其任务是满足初步设计对资料要求。
根据工程地质条件，优选路线方案，在路 线基本走向范围内，对可能作为隧道线位的区 间进行初勘，重点勘察不良地质地段，以明 确隧道能否通过或如何通过。提供编制初步 设计所需全部工程地质资料。
第2章 隧道的地质环境
参考资料#
1
参考资料#
2
参考资料#
3
参考资料#
4
概述
参考资料#
5
参考资料#
6
2.1 隧道工程的特点
2.1.1、目前对地下工程结构体系的认识
⑴、在地下结构体系中，地层既是承载结构 的基本组成部分，又是造成荷载的主要来源， 这种合二为一的作用机理与地面结构是完全 不同的。
收集的资料一般应包括以下几个方面的内容：
（1）地域地质资料，如地层、地质构造、岩性、土质等； （2）地形、地貌资料，如区域地貌类型及主要特征，不同地 貌单元与不同地貌部位的工程地质评价等；
（3）区域水文地质资料，如地下水的类型、分带及分布情况， 埋藏深度、变化规律等；
（4）各种特殊地质地段及不良地质现象的分布情况，发育程 度与活动特点等；
参考资料#
17
（2）详勘的任务：是在初勘的基础上，进行 补充校对，进一步查明沿线的工程地质条件，以 及重点工程与不良地质区段的工程地质特征，并 取得必需的工程地质的数据，为确定隧道位置的 施工图设计提供详细的工程地质资料。
（3）详勘工作步骤：可按准备工作、沿线工
程地质调绘勘探、试验、资料整理等顺序进行。
参考资料#
12
2.2.1 隧道勘察的几个阶段
隧道工程地质环境—隧道围岩分级(铁路隧道施工)
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 、围岩基本质量指标等因素，把围岩分为6级，依其稳定性 由好到差为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
（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
（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
隧道工程第二章隧道工程地质环境及围岩分级
✓ 勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背 景的宏观把握，不可能做出微观的把握；
✓ 复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影 响；
『 2.2 ▎施工地质超前预报
✓ 作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能 显现出来；
✓ 施工期需要对地质定量的评价而非定性； ✓ 积累经验提高隧道施工地质超前预报准确率和水平及
『 2.2 ▎施工地质超前预报
水平声波反射法
它利用孔间地震剖面法(ABSP)的原理及相应软件开发的 一种超前预报方法。
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波，当地震 波遇到波阻抗分界面时，将发生折射、反射，频谱特征也将 发生变化，通过探测反射信号(接收频率为声波频段的地震 波)，求得其传播特征后，便可了解工作面前方的岩体特征 。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此， 在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素 (岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
迭加成水平应力
重力应力场：岩体由于自重形成的应力场。它是地心引力和 离心惯性力共同作用的结果。
σv＝ H σH＝μ/（1-μ）· H
λ = μ/（1-μ）为侧压力系数
构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是 地应力作用的结果。
较复杂，对岩体稳定影响较大。最大主应力方向为垂直 于构造线方向；水平分量一般大于垂直分量。构造应力 一般为压应力。水平应力具有明显的各向异性,且具有很 强的方向性。
岩体的范围：取决于工程的形状、位置、工程类型、工程规 模等。
岩体与岩石的区别：岩石和岩体过去统称岩石。岩体是 地壳的一部分，有结构体及结构面组成，即由各种岩石 块体组合而成的岩石结构物。
✓ 复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影 响；
『 2.2 ▎施工地质超前预报
✓ 作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能 显现出来；
✓ 施工期需要对地质定量的评价而非定性； ✓ 积累经验提高隧道施工地质超前预报准确率和水平及
『 2.2 ▎施工地质超前预报
水平声波反射法
它利用孔间地震剖面法(ABSP)的原理及相应软件开发的 一种超前预报方法。
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波，当地震 波遇到波阻抗分界面时，将发生折射、反射，频谱特征也将 发生变化，通过探测反射信号(接收频率为声波频段的地震 波)，求得其传播特征后，便可了解工作面前方的岩体特征 。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此， 在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素 (岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
迭加成水平应力
重力应力场：岩体由于自重形成的应力场。它是地心引力和 离心惯性力共同作用的结果。
σv＝ H σH＝μ/（1-μ）· H
λ = μ/（1-μ）为侧压力系数
构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是 地应力作用的结果。
较复杂，对岩体稳定影响较大。最大主应力方向为垂直 于构造线方向；水平分量一般大于垂直分量。构造应力 一般为压应力。水平应力具有明显的各向异性,且具有很 强的方向性。
岩体的范围：取决于工程的形状、位置、工程类型、工程规 模等。
岩体与岩石的区别：岩石和岩体过去统称岩石。岩体是 地壳的一部分，有结构体及结构面组成，即由各种岩石 块体组合而成的岩石结构物。
《隧道工程》课件第2讲 隧道工程地质环境及围岩分级
第二章
• • • •
隧道工程地质环境及 围岩分级
隧道工程地质调查与勘测 施工地质超前预报 岩体的基本工程性质 围岩分级
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
第一节
隧道工程地质调查与勘测
一、工程地质调查测绘
1、铁路工程地质技术规范的总要求
(1)查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、构造。 (2)查明隧道明否通过煤层、膨胀性地层及有害气体等。 (3)查明不良地质、特殊地质对隧道的影响，特别是对洞口位 置及边、仰坡的影响，提出工程措施意见。 (4)查明隧道附近井、泉分布情况，分析隧道地区的水文地质 条件，判明地下水类型、水质及补给来源，预测地下水的侵蚀 性和洞身分段涌水量。
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
七、三轴压缩下岩石的强度及变形特性
可分为两种试验方式：主应力σ1>σ2=σ3 的情况，称为常规三轴试验或称为三轴试验； σ1>σ2>σ3的情况称为真三轴试验。 岩石的三轴压缩强度，通常是轴压与围压按同 一比例连续施加，当到达预定的围压值后，维持围 压不变，轴向继续按同一比例加载至破坏。破坏时 的岩石三轴压缩强度为：
裂隙 组数 试验值 建议值
试件尺寸(cm)：15× 15× 30 试件强度(MPa)：32.8~34.6 结构面强度： c=0.11MPa；φ=38o
岩体的强度： R cs R c R c ——岩石试件强度； 式中 ——岩体构造削弱系数。
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
岩 体 状 态 层厚大于 1.0m，有 1 组裂隙，间距大于 1.5m 层厚在 0.5~1.0m 之间，不超过 2 组裂隙，间距在 1~1.5m 之间 η 的建议值 0.ห้องสมุดไป่ตู้ 0.7 0.5 0.3 0.1~0.2
• • • •
隧道工程地质环境及 围岩分级
隧道工程地质调查与勘测 施工地质超前预报 岩体的基本工程性质 围岩分级
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
第一节
隧道工程地质调查与勘测
一、工程地质调查测绘
1、铁路工程地质技术规范的总要求
(1)查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、构造。 (2)查明隧道明否通过煤层、膨胀性地层及有害气体等。 (3)查明不良地质、特殊地质对隧道的影响，特别是对洞口位 置及边、仰坡的影响，提出工程措施意见。 (4)查明隧道附近井、泉分布情况，分析隧道地区的水文地质 条件，判明地下水类型、水质及补给来源，预测地下水的侵蚀 性和洞身分段涌水量。
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
七、三轴压缩下岩石的强度及变形特性
可分为两种试验方式：主应力σ1>σ2=σ3 的情况，称为常规三轴试验或称为三轴试验； σ1>σ2>σ3的情况称为真三轴试验。 岩石的三轴压缩强度，通常是轴压与围压按同 一比例连续施加，当到达预定的围压值后，维持围 压不变，轴向继续按同一比例加载至破坏。破坏时 的岩石三轴压缩强度为：
裂隙 组数 试验值 建议值
试件尺寸(cm)：15× 15× 30 试件强度(MPa)：32.8~34.6 结构面强度： c=0.11MPa；φ=38o
岩体的强度： R cs R c R c ——岩石试件强度； 式中 ——岩体构造削弱系数。
第二章
隧道工程地质环境及围岩分级
岩 体 状 态 层厚大于 1.0m，有 1 组裂隙，间距大于 1.5m 层厚在 0.5~1.0m 之间，不超过 2 组裂隙，间距在 1~1.5m 之间 η 的建议值 0.ห้องสมุดไป่ตู้ 0.7 0.5 0.3 0.1~0.2
隧道工程第二章隧道工程地质环境及围岩分级
TSP超前地质预报技术 预报原理：TSP(Tunnel Seismic Prediction)超前预报 系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来 预报隧洞掌子面前方及周围临近区域的地质情况。该法属 多波多分量探测技术，可以检测出掌子面前方岩性的变化， 如不规则体、不连续面、断层和破碎带等。
『 2.2 ▎施工地质超前预报
超前导坑预报法：包括平行导坑法、正洞导坑法。 利用已有隧道地质资料进行与已有隧道平行的施工隧道的 地质预报，根据超前施工的平行隧道或导坑所遇地质情况推测 隧道将遇到怎样的地质情况则是隧道施工期地质预报的一种重 要方法，特别是当两平行隧道间距较小时预报效果更佳。 超前钻探预报法：包括深孔水平钻探、5～8m加深炮孔探测 及孔内摄影。 超前水平钻孔法是最直接的方法。通过钻孔钻进速度测试和钻 孔岩芯的观察及相关试验获取掌子面前方岩石（体）的强度指 标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水 状况等直接资料 。国内主要在水工隧道（洞）工程中，国外 已较为普遍。不仅可以确定隧道掌子面前方地质情况，而且可 以起到探水的作用。
岩体的初始应力场(地应力)：岩体在天然状态下具有的内在 应力。 自重应力 初始应力的来源： 最主要 构造应力 温度应力 结晶作用 变质作用 沉积作用 地 震 力 水 压 力 引起的应力
固结作用
脱水作用
岩体处于一定天然应力作用下
各处岩体中初始应力大小、分布及变化情况有很大差别。
岩体中初始应力状态与地下工程的受力状态及稳定性 有密切关系。
4)不稳定的
二、围岩的分级方法
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法
在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅 柯诺夫(M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固系数”分 级法(或称“ f ”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在
『 2.2 ▎施工地质超前预报
超前导坑预报法：包括平行导坑法、正洞导坑法。 利用已有隧道地质资料进行与已有隧道平行的施工隧道的 地质预报，根据超前施工的平行隧道或导坑所遇地质情况推测 隧道将遇到怎样的地质情况则是隧道施工期地质预报的一种重 要方法，特别是当两平行隧道间距较小时预报效果更佳。 超前钻探预报法：包括深孔水平钻探、5～8m加深炮孔探测 及孔内摄影。 超前水平钻孔法是最直接的方法。通过钻孔钻进速度测试和钻 孔岩芯的观察及相关试验获取掌子面前方岩石（体）的强度指 标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水 状况等直接资料 。国内主要在水工隧道（洞）工程中，国外 已较为普遍。不仅可以确定隧道掌子面前方地质情况，而且可 以起到探水的作用。
岩体的初始应力场(地应力)：岩体在天然状态下具有的内在 应力。 自重应力 初始应力的来源： 最主要 构造应力 温度应力 结晶作用 变质作用 沉积作用 地 震 力 水 压 力 引起的应力
固结作用
脱水作用
岩体处于一定天然应力作用下
各处岩体中初始应力大小、分布及变化情况有很大差别。
岩体中初始应力状态与地下工程的受力状态及稳定性 有密切关系。
4)不稳定的
二、围岩的分级方法
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法
在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅 柯诺夫(M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固系数”分 级法(或称“ f ”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在
第二章_隧道工程地质环境及围岩分级1
2）访问群众 访问当地群众是工程地质调查常用 的方法。 为使调查访问获得较好的结果，一 般应注意以下几点： （a）选择合适的对象。通常应是年 纪老的，对所调查的问题有切身经历的 人，要多找几个，以避免错误； （b）进行仔细的询问，认真听取各 处意见。需要对应到现场边看边问； （c）对所提供的情况，应进行核对、 分析和判断。
隧道勘察的几个阶段
隧道勘察阶段的划分应与公路设计阶段 相适应，一般分为 （1）可行性研究勘察 （2）初步勘察 （3）详细勘察
2.2.1.1 可行性研究勘察 公路可行性研究按其工作深度，分为 （1）预可行性研究 （2）工程可行性研究 可行性研究中的勘察主要侧重于是收集与 研究已有的文献资料；而在工程可行性研究中， 需在分析已有资料的基础上，通过踏勘，对各个 可能方案作实地调查，并对不良地质地段等重要 工点进行必要的勘探，大致查明地质情况。
2.2 隧道地质工程的勘测
隧道勘察的目的，是在于查明隧道所 处位置的工程地质条件和水文地质条件以 及隧道施工和运营对环境保护的影响。为 规划、设计、施工提供所需的勘察资料， 并对存在的岩土工程问题、环境问题进行 分析评价提出合理的设计方案和施工措施， 从而使隧道工程经济合理和安全可靠。
2.2.1
下面概要介绍航摄资料用于绘制工程地质图的 方法。 （a）主体镜判释：立体镜是航空像片立 体观察仪器。利用判断标志，结合所需掌握的 区域地质资料，将判明的地层、构造、岩性、 地貌、水文地质条件，不良地质现象等，调绘 在单张像片上，并据以确定需要调查的地点和 路线。 （b）实地调查测绘：对判释的内容，通 过实地调查测绘进行核对，修改与补充。重要 的地质点应剌点纪录。 （c）绘制工程地质图：根据地形、地貌、 地物的相对位置，将测绘在像片上的地质资料， 利用转绘仪器绘制于等高线图上，并进行野外 核对。
第2章 隧道工程地质环境-第四节围岩分级.
表4-11 初始地应力状态评估初始地应力状态主要现象硬质岩：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，成洞性差极高应力软质岩：岩心常有饼化现象，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，新生裂缝较多，成洞性较差高应力软质岩：岩心时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间长，成洞性差 4 ～7 ＜4 ( R 评估基准 b ma表4-12 初始地应力影响的修正围岩级别初始地应力状态极高应力高应力ⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅢⅢ或ⅣⅢⅣⅤⅣ或ⅤⅤⅥⅥ。
第二隧道工程地质环境及围岩分级
3.钻探过程中遇到地下水，应做好水位记录和观测 工作，探明含水层的位置和厚度，并取样做水质 分析，判明对混凝土的侵蚀性。
4.为了解隧道通过的岩、土的力学性质，应取代表 样品进行试验。
5.对有害矿体和气体，应取样做定性、定量分析。
（二）勘探的阶段及其工作要求
1.初测要求
长隧道、特长隧道、多线隧道、工程 地质条件复杂的隧道以及需做代表性设计 的隧道，应编制隧道路线方案工程地质纵 断面图，分段提供隧道围岩分级。
状镶嵌结构
生较大的坍塌，侧
壁有时失去稳定
1.5~3.0
土体：1.具压密或成岩作用 的粘性土、粉土及 砂类土； 2.黄土（Q1，Q2）； 3.一般钙质、铁质胶 结的碎、卵石土， 大块石土
1和2呈大块状压密 结构；3呈巨块状整 体结构
围岩主要工程地质条件
围岩开挖后的稳定 围岩弹性
级
状态（单线） 纵波速度
主要是预报开挖面前方的围岩级别和稳定性；调整支护类型
2.隧道洞身不良地质及灾害地质预报；
主要是预报开挖面前方的岩性变化和不良地质体的情况（范 围、规模、性质及突水、突泥、坍塌、岩爆等）
3.重大施工地质灾害临警预报。
建立前方可能引发的大规模突水、突泥坍塌等重大地质灾害 临警预报系统
二、地质超前预报方法
返回
（四）物理探测法
物理探测法是利用物体物性差异进行地质判 断的间接方法。
1.TGP12隧道地质预报系统 2.TSP超前预报系统 3.负视速度法 4.水平声波反射法 5.地质雷达法 6.红外探水法
特点：快速，超前探测距离大，对施工干扰 相对小；但准确预测技术难度大，存在一定的 局限性。
返回
（五）特殊灾害地质的预测方法
岩体中的结构面按成因类型可分为三类： （1）原生结构面； （2）构造结构面； （3）次生结构面。
第二章隧道地质环境及围岩分级
• （2）构造应力场在不深的地方已普遍存在， 最大构造应力的方向多近似水平，且水平 应力普遍大于自重应力场中水平应力分量， 甚至大于垂直分量。
• 二）影响初始应力场的因素
• 1. 重力、地质构造、地形、岩体的物理力 学性质以及地温等经常性的因素；
• 2. 新构造运动、地下水活动、人类长期活 动等暂时性的或局部性的因素。
•
• 1996年，我国铁道部隧道工程局首次引进 TSP202应用于深圳中东部供水水源隧道、梅坎铁 路松南隧道、内昆线闸上隧道、朱嘎隧道等。近 年来，TSP技术也越来越多得到中国的工程技术人 员广泛认同，并成功地应用于秦岭铁路隧道、株 六铁路复线、渝怀铁路部分隧道工程、青海公伯 峡水电站导流洞、云南元墨高速公路及山西雁门 关公路隧道等几十个工程中。在工程实践中也发 挥了重要作用。
• 3、环境调查 • 通过对施工场地、生态环境的调查，评价隧道修
建和营运交通对周边环境的影响程度，提出必要的 环境保护措施。 • 4、气象调查 • 气象调查一般有下列内容：降雨、降雪、气温地 温、风向风速、雾、雪崩、洪水等。
•
• 5、围岩级别的确定
判断围岩级别是决策隧道设计、施工中 各种问题的基础。围岩级别的判定是按设 计和施工两个阶段进行。施工阶段可根据 已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设 计阶段的预判断进行修正，是客观、可靠、 可信的判断。
度相对较低的地质界面（或带），按成因分为原 生结构面，构造结构面和次生结构面；
• 2、岩体具有各向异性 • 岩体中由于岩石的结构、构造具有方向性，使
岩体的强度、变形，甚至渗透等性质在不同方向 上显示出差异称为各向异性；
• 3、岩体具有可变性 • 较完整的岩体比较坚固，但受到地壳地质运动
的影响，岩体必然会在地质作用下不断变化，对 工程而言，在隧道的使用年限内风化作用和地下 水作用引起岩体完整性、强度等性质的变化是研 究重点。
• 二）影响初始应力场的因素
• 1. 重力、地质构造、地形、岩体的物理力 学性质以及地温等经常性的因素；
• 2. 新构造运动、地下水活动、人类长期活 动等暂时性的或局部性的因素。
•
• 1996年，我国铁道部隧道工程局首次引进 TSP202应用于深圳中东部供水水源隧道、梅坎铁 路松南隧道、内昆线闸上隧道、朱嘎隧道等。近 年来，TSP技术也越来越多得到中国的工程技术人 员广泛认同，并成功地应用于秦岭铁路隧道、株 六铁路复线、渝怀铁路部分隧道工程、青海公伯 峡水电站导流洞、云南元墨高速公路及山西雁门 关公路隧道等几十个工程中。在工程实践中也发 挥了重要作用。
• 3、环境调查 • 通过对施工场地、生态环境的调查，评价隧道修
建和营运交通对周边环境的影响程度，提出必要的 环境保护措施。 • 4、气象调查 • 气象调查一般有下列内容：降雨、降雪、气温地 温、风向风速、雾、雪崩、洪水等。
•
• 5、围岩级别的确定
判断围岩级别是决策隧道设计、施工中 各种问题的基础。围岩级别的判定是按设 计和施工两个阶段进行。施工阶段可根据 已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设 计阶段的预判断进行修正，是客观、可靠、 可信的判断。
度相对较低的地质界面（或带），按成因分为原 生结构面，构造结构面和次生结构面；
• 2、岩体具有各向异性 • 岩体中由于岩石的结构、构造具有方向性，使
岩体的强度、变形，甚至渗透等性质在不同方向 上显示出差异称为各向异性；
• 3、岩体具有可变性 • 较完整的岩体比较坚固，但受到地壳地质运动
的影响，岩体必然会在地质作用下不断变化，对 工程而言，在隧道的使用年限内风化作用和地下 水作用引起岩体完整性、强度等性质的变化是研 究重点。
第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
（4）查明隧道附近井、泉的分布情况，并 分析隧道地区的水文地质条件，判断 地下水类型、水质及补给来源等内容。 （5）对于深埋隧道，应做隧道地温升温预测。 （6）综合分析岩性、构造、地下水等有关地 质测绘、勘测、测试结果，分段确定隧 道围岩级别。 （7）在隧道洞口需要接长明洞的地段，应查 明明洞基地的工程地质条件。 （8）查明横洞、平行导坑、斜井、竖井等的 工程地质条件。
3.钻探过程中遇到地下水，应做好水位记录和观测 工作，探明含水层的位置和厚度，并取样做水质 分析，判明对混凝土的侵蚀性。 4.为了解隧道通过的岩、土的力学性质，应取代表 样品进行试验。 5.对有害矿体和气体，应取样做定性、定量分析。
（二）勘探的阶段及其工作要求 1.初测要求 长隧道、特长隧道、多线隧道、工程 地质条件复杂的隧道以及需做代表性设计 的隧道，应编制隧道路线方案工程地质纵 断面图，分段提供隧道围岩分级。 水文地质、工程地质条件较复杂，长 度超过2000m控制线路方案的越岭隧道，应 充分利用卫片、航片判释，作大面积地质 测绘。
0.15~0.35
≤0.15
极破碎
（二）围岩基本分级及其修正
1、基本分级：为6级
级 别 表2-4-3 铁路隧道围岩分级 围岩主要工程地质条件 围岩开挖后的稳定 状态（单线） 结构特征和完整状 主要工程地质特征 态 硬质岩（单轴饱和抗压机线 强度Rc>60MPa）：受地质构 造影响轻微，节理不发育， 无软弱面（或夹层）；层状 岩层为厚层，层间结合良好 围岩弹性 纵波速度 （km/s）
围岩分级目的： （1）选择施工方法的依据； （2）科学管理及正确评价经济效益的依据； （3）确定结构上荷载； （4）给出衬砌结构的类型及尺寸； （5）制定劳动定额、材料消耗标准的基础。 围岩分级方法应满足： （1）准确客观，有定量指标； （2）便于操作使用； （3）开挖地层前得到结论。
第二章第二节隧道围岩分级
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 最终分级 基本分级
修正基本分级
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 Rb <5 ②围岩完整程度 指标1：结构面发育程度 硬岩 极软岩 5 <Rb≤30 软岩
围岩节理（裂隙）发育程度划分
等级 节理不发育 节理较发育 节理发育 节理很发育 地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间距在1.0m以上，为密闭型。 岩体被切割成块状 节理（裂隙）2-3组，呈x型，较规则，以构造型为主，多数的间距大于0.4m，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（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，多数间 距小于0.4m，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（裂隙）3组以上，杂乱，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.2m，微张开 或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状
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
影响坑道围岩稳定性因素
岩体的结构类型与特征：整体结构、砌体结构、 镶嵌结构、压碎结构、松散结构、松软结构。 2）岩体（原岩）与围岩 原岩（岩体）处在原始状态下，未受到人为的工 程外力的破坏或干扰。 围岩：受到影响范围内的那部分岩土体。围岩范 围的确定
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
褶皱
断层
节理
所有方法的基础 直观，但成本高，施工影响大 适用基本认定不良地质区段，对 施工干扰大
围岩自重应力场的变化规律
应力是随深度成线性增加 水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等
更为常用
第四节 围岩分级
1.0～2.0
＜1.0(饱和状态 的土＜1.5)
㈡ 围岩分级的影响因素及分级的修正
1、地下水 在隧道围岩分级中水的影响是不容忽视的，在同级围 岩中，遇水后则适当降低围岩级别。降低的幅度主要视： ①围岩的岩性及结构面的状态；②地下水的性质、大小、 流通条件及对围岩浸润状况和危害程度而定。本围岩分级 中关于地下水影响的修正参照表2-4-4和表2-4-5。
级法最早考虑了埋深对围岩级别的影响。其缺点是分类指标
还缺乏定量描述，没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法， 在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此，
在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素
完 整
结构面1～2组，以构造型节理或层面 为主，密闭型
结构面2～3组，以构造型节理、层面 为主，裂隙多呈密闭型，部分为微张 型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂 隙为主，在断层附近受构造影响较大， 裂隙以微张型和张开型为主，多有充 填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为 主，在断层附近受构造作用影响大， 裂隙以张开型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层 作用影响大，宽张裂隙全为泥质或泥 夹岩屑充填，充填物厚度大
2、初始应力场 围岩的初始应力状态对岩体的构造一力学特征是有一定
影响的。因此，围岩分级中考虑了初始应力状态的影响，将
初始应力场采取修正系数的方法，对围岩级别予以降级(表24-6和表2-4-7)。
表2-4-6 初始地应力状态评估
初始地应 力状态
主要现象
硬质岩：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 软质岩：岩心常有饼化现象，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 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，新生裂缝较多，成洞性较差 软质岩：岩心时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移 显著，持续时间长，成洞性差
RQD J r Jw Q Jh J a SRF
根据不同的Q值，将岩体质量评为九等，详见表4-5。
表4-5 岩体质量评估
岩 体 质 量 Q
特别 好
极好
良好
好
中等
不良
坏
极坏
特别 坏 0.001 ～ 0.01
400～ 1000
100～ 400
40～ 100
10～ 40
4～10
1～4
0.1～ 1
0.01 ～0.1
(五)以工程对象为代表的分级法
这类分级法如专门适用于喷锚支护的原国家建委颁布的 围岩分级法(1979年)、苏联在巴库修建地下铁道时所采用的 围岩分级法(1966年)等，优点是目的明确，而且和支护尺寸
直接挂钩，因此，使用方便，对指导施工很起作用。
三、我国现行铁路隧道围岩分级方法
我国现行的《铁路隧道设计规范》明确规定，目前铁路隧道 围岩分级采用以围岩稳定性为基础的分级方法。 ㈠ 围岩分级的基本因素及围岩基本分级 1、围岩分级的基本因素 围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基 本因素确定。岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分 和定量指标两种方法确定。
较完整
块状结构
0.75≥
Kv
＞0.55
较破碎
层状结构、 块石碎石结构
0.55≥ v＞0.35
K
破 碎
碎石角砾状结构
0.35≥ K ＞0.15 v
极破碎
散体状结构
Kv
≤0.15
2、围岩基本分级
根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为6级(见下表)。
围岩 级别 Ⅰ Ⅱ 岩体特征 土体特征 围岩弹性纵波 速度(km/s) ＞4.5 3.5～4.5
表2-4-4 地下水状态的分级
级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
状态
干燥或湿润 偶有渗水 经常渗水
渗水量 [L/(min· 10m)] ＜10 10～25 25～125
表2-4-5 地下水影响的修正
围岩级别 地下水状态级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅵ ～4.0
1.5～3.0
1.0～2.0
(四)以多种因素进行组合的分级方法
这种分级法认为，评价一种岩体的好坏，既要考虑地 质构造、岩性、岩石强度，还要考虑施工因素，如掘进方 向与岩层之间的关系、开挖断面的大小等，因此就需要建 立在多种因素的分析基础之上。 在这类分级法中，比较完善的是1974年挪威地质学家 巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量—Q”分级法。Q 与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
-
Ⅲ
-
2.5～4.0
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
具压密或成岩作用的粘性土、 粉土及砂类土，一般钙质、铁 质胶结的碎(卵)石土、大块石土， 黄土(Q1、Q2) 一般第四系坚硬、硬塑粘性土， 稍密及以上、稍湿、潮湿的碎 (卵)石土、圆砾土、角砾土、粉 土及黄土(Q3、Q4) 软塑状粘性土、饱和的粉土、 砂类土等
1.5～3.0
根据坑道开挖实践，坑道开挖后的稳定性可分为以下几类： 1)充分稳定的 坑道在长时间内有足够的自稳能力，无需任何人为支护 而能维持稳定，无坍塌、偶尔有掉块。 2)基本稳定的 坑道会因爆破、岩块结合松弛等而产生局部掉块，但不 会引起坑道的坍塌，坑道是稳定的。 3)暂时稳定的 大多数坑道是属于这个类型的。坑道开挖后呈现出不同 程度的坍塌现象，坍塌后的坑道呈拱形而处于暂时稳定状态。
4)不稳定的
二、围岩的分级方法
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法
在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅 柯诺夫(M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固系数”分 级法(或称“ ”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在 f
我国的隧道工程中得到了广泛的应用。
我国工程部门在将分级法应用到隧道工程的设计、施工时， 已注意到必须考虑岩体的地质构造、风化程度、地下水状况等 多种因素的影响，而将由单一岩石强度决定的值适当降低，即： 式中
f 岩体 K f 岩石 值是由岩石强度决定的，
是考虑地质条件的折减
系数，一般情况下， ＜1.0。 f 岩石
K
K
(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法
60年代，我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上， 提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分级法”， 并于1975年经修正后被我国“铁路工程技术规范(隧道)”所采 用。该分级法将隧道围岩分为6级 。 这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响，并建 议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法。此外，这种分
(岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
我国1986年施行的“铁路隧道设计规范”中将弹性波(纵
波)速度引入隧道围岩分级中，将围岩分为6级(表4-4)。
表4-4 弹性波(纵波)速度分级
围岩类别 弹性波速 (km/s) Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 1.0 ＜ 饱 和 土 ＜1.5
＞4.5
软 质 岩
软 岩
极软岩
5～15
＜15
凝灰岩等喷出岩； 砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、炭质页岩、泥灰 岩、泥岩、煤等沉积岩； 云母片石或千枚岩等变质岩
岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破 碎等5类(表2-4-2)。
完整程度 结构面特征 结构类型
表2-4-2
岩体完整性指数
Kv
巨块状整体结构 ＞0.75
岩石坚硬程度划分为极硬岩、硬岩、较软岩、软岩
和极软岩等5类（表2-4-1）
表2-4-1 岩石坚硬程度的划分
岩石类别 单轴饱和抗压极限强度 R (MPa)
b
代表性岩石
硬 质 岩
极硬岩 硬 岩 较软岩
＞60 30～60 15～30
花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩； 硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩 等沉积岩； 片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩
评估基准 (
Rb max
)
极高应力
＜4
高应力
4～7
表2-4-7 初始地应力影响的修正
围岩级别 初始地应力状态 极高应力 高应力 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ或Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅳ或Ⅴ Ⅴ Ⅵ Ⅵ
极硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较完整； 硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较破碎； 硬岩或软硬岩互层，岩体较完整； 较软岩，岩体完整 极硬岩，岩体破碎； 硬岩，岩体较破碎或破碎； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主 ，岩体较完整或较破碎； 软岩，岩体完整或较完整 软岩，岩体破碎至极破碎； 全部极软岩及全部极破碎岩(包括受 构造影响严重的破碎带) 受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉 末、泥土状的断层带
褶皱
断层
节理
所有方法的基础 直观，但成本高，施工影响大 适用基本认定不良地质区段，对 施工干扰大
围岩自重应力场的变化规律
应力是随深度成线性增加 水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等
更为常用
第四节 围岩分级
1.0～2.0
＜1.0(饱和状态 的土＜1.5)
㈡ 围岩分级的影响因素及分级的修正
1、地下水 在隧道围岩分级中水的影响是不容忽视的，在同级围 岩中，遇水后则适当降低围岩级别。降低的幅度主要视： ①围岩的岩性及结构面的状态；②地下水的性质、大小、 流通条件及对围岩浸润状况和危害程度而定。本围岩分级 中关于地下水影响的修正参照表2-4-4和表2-4-5。
级法最早考虑了埋深对围岩级别的影响。其缺点是分类指标
还缺乏定量描述，没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法， 在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此，
在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素
完 整
结构面1～2组，以构造型节理或层面 为主，密闭型
结构面2～3组，以构造型节理、层面 为主，裂隙多呈密闭型，部分为微张 型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂 隙为主，在断层附近受构造影响较大， 裂隙以微张型和张开型为主，多有充 填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为 主，在断层附近受构造作用影响大， 裂隙以张开型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层 作用影响大，宽张裂隙全为泥质或泥 夹岩屑充填，充填物厚度大
2、初始应力场 围岩的初始应力状态对岩体的构造一力学特征是有一定
影响的。因此，围岩分级中考虑了初始应力状态的影响，将
初始应力场采取修正系数的方法，对围岩级别予以降级(表24-6和表2-4-7)。
表2-4-6 初始地应力状态评估
初始地应 力状态
主要现象
硬质岩：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 软质岩：岩心常有饼化现象，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 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，新生裂缝较多，成洞性较差 软质岩：岩心时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移 显著，持续时间长，成洞性差
RQD J r Jw Q Jh J a SRF
根据不同的Q值，将岩体质量评为九等，详见表4-5。
表4-5 岩体质量评估
岩 体 质 量 Q
特别 好
极好
良好
好
中等
不良
坏
极坏
特别 坏 0.001 ～ 0.01
400～ 1000
100～ 400
40～ 100
10～ 40
4～10
1～4
0.1～ 1
0.01 ～0.1
(五)以工程对象为代表的分级法
这类分级法如专门适用于喷锚支护的原国家建委颁布的 围岩分级法(1979年)、苏联在巴库修建地下铁道时所采用的 围岩分级法(1966年)等，优点是目的明确，而且和支护尺寸
直接挂钩，因此，使用方便，对指导施工很起作用。
三、我国现行铁路隧道围岩分级方法
我国现行的《铁路隧道设计规范》明确规定，目前铁路隧道 围岩分级采用以围岩稳定性为基础的分级方法。 ㈠ 围岩分级的基本因素及围岩基本分级 1、围岩分级的基本因素 围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基 本因素确定。岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分 和定量指标两种方法确定。
较完整
块状结构
0.75≥
Kv
＞0.55
较破碎
层状结构、 块石碎石结构
0.55≥ v＞0.35
K
破 碎
碎石角砾状结构
0.35≥ K ＞0.15 v
极破碎
散体状结构
Kv
≤0.15
2、围岩基本分级
根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为6级(见下表)。
围岩 级别 Ⅰ Ⅱ 岩体特征 土体特征 围岩弹性纵波 速度(km/s) ＞4.5 3.5～4.5
表2-4-4 地下水状态的分级
级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
状态
干燥或湿润 偶有渗水 经常渗水
渗水量 [L/(min· 10m)] ＜10 10～25 25～125
表2-4-5 地下水影响的修正
围岩级别 地下水状态级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅵ ～4.0
1.5～3.0
1.0～2.0
(四)以多种因素进行组合的分级方法
这种分级法认为，评价一种岩体的好坏，既要考虑地 质构造、岩性、岩石强度，还要考虑施工因素，如掘进方 向与岩层之间的关系、开挖断面的大小等，因此就需要建 立在多种因素的分析基础之上。 在这类分级法中，比较完善的是1974年挪威地质学家 巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量—Q”分级法。Q 与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
-
Ⅲ
-
2.5～4.0
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
具压密或成岩作用的粘性土、 粉土及砂类土，一般钙质、铁 质胶结的碎(卵)石土、大块石土， 黄土(Q1、Q2) 一般第四系坚硬、硬塑粘性土， 稍密及以上、稍湿、潮湿的碎 (卵)石土、圆砾土、角砾土、粉 土及黄土(Q3、Q4) 软塑状粘性土、饱和的粉土、 砂类土等
1.5～3.0
根据坑道开挖实践，坑道开挖后的稳定性可分为以下几类： 1)充分稳定的 坑道在长时间内有足够的自稳能力，无需任何人为支护 而能维持稳定，无坍塌、偶尔有掉块。 2)基本稳定的 坑道会因爆破、岩块结合松弛等而产生局部掉块，但不 会引起坑道的坍塌，坑道是稳定的。 3)暂时稳定的 大多数坑道是属于这个类型的。坑道开挖后呈现出不同 程度的坍塌现象，坍塌后的坑道呈拱形而处于暂时稳定状态。
4)不稳定的
二、围岩的分级方法
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法
在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅 柯诺夫(M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固系数”分 级法(或称“ ”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在 f
我国的隧道工程中得到了广泛的应用。
我国工程部门在将分级法应用到隧道工程的设计、施工时， 已注意到必须考虑岩体的地质构造、风化程度、地下水状况等 多种因素的影响，而将由单一岩石强度决定的值适当降低，即： 式中
f 岩体 K f 岩石 值是由岩石强度决定的，
是考虑地质条件的折减
系数，一般情况下， ＜1.0。 f 岩石
K
K
(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法
60年代，我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上， 提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分级法”， 并于1975年经修正后被我国“铁路工程技术规范(隧道)”所采 用。该分级法将隧道围岩分为6级 。 这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响，并建 议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法。此外，这种分
(岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
我国1986年施行的“铁路隧道设计规范”中将弹性波(纵
波)速度引入隧道围岩分级中，将围岩分为6级(表4-4)。
表4-4 弹性波(纵波)速度分级
围岩类别 弹性波速 (km/s) Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 1.0 ＜ 饱 和 土 ＜1.5
＞4.5
软 质 岩
软 岩
极软岩
5～15
＜15
凝灰岩等喷出岩； 砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、炭质页岩、泥灰 岩、泥岩、煤等沉积岩； 云母片石或千枚岩等变质岩
岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破 碎等5类(表2-4-2)。
完整程度 结构面特征 结构类型
表2-4-2
岩体完整性指数
Kv
巨块状整体结构 ＞0.75
岩石坚硬程度划分为极硬岩、硬岩、较软岩、软岩
和极软岩等5类（表2-4-1）
表2-4-1 岩石坚硬程度的划分
岩石类别 单轴饱和抗压极限强度 R (MPa)
b
代表性岩石
硬 质 岩
极硬岩 硬 岩 较软岩
＞60 30～60 15～30
花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩； 硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩 等沉积岩； 片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩
评估基准 (
Rb max
)
极高应力
＜4
高应力
4～7
表2-4-7 初始地应力影响的修正
围岩级别 初始地应力状态 极高应力 高应力 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ或Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅳ或Ⅴ Ⅴ Ⅵ Ⅵ
极硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较完整； 硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较破碎； 硬岩或软硬岩互层，岩体较完整； 较软岩，岩体完整 极硬岩，岩体破碎； 硬岩，岩体较破碎或破碎； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主 ，岩体较完整或较破碎； 软岩，岩体完整或较完整 软岩，岩体破碎至极破碎； 全部极软岩及全部极破碎岩(包括受 构造影响严重的破碎带) 受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉 末、泥土状的断层带