隧道围岩分级及围岩压力

5.1 隧道围岩分级及其应用
●
目前，隧道围岩分级是隧道设计、施工的
基础（工程类比法就是建立在围岩分级的基
础上的）。
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认识事物的同一性和差异性的方法就是将事 物进行分类和分级
护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。 其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确 地进行隧道设计与施工有很重要的影响。
● 地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很
广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在
于地层中的原始地应力状态、地温梯度等 。
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土石方工程分 类法(开挖难 易程度) 岩石的坚固性 来分类: 如坚 固性系数f 从围岩稳定性出发分类来 代替多年沿用的坚固性为 基础的分类
RQD
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从分级指标方面：
大多数从 定性描述
● 指标的选择
⑴ 首先选择对隧道围岩稳定性有重大影响的 因素指标； ⑵ 选择测试设备简单、人为因素小、科学性 强的定量指标；
⑶ 选择指标要有一定的综合性。
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2、隧道围岩分级的方法 现行的许多围岩分级方法中，分类基本要素 大致有三大类： 第I类：与岩性有关的要素。其分类指标是 采用岩石强度和变形性质等：如岩石的单轴 抗压强度、变形模量或弹性波速等。
岩体 特别 极好 良好 好 质量 好 特别 极坏 坏
0.01 ～0.1 0.001 ～ 0.01
中等 不良 坏
4～10 1～4 0.1～ 1
Q
400～ 100～ 40～ 1000 400 100
10～ 40
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第II类：与地质构造有关的要素。其分类指
标采用诸如岩石的质量指标、地质因素平分法 等，这些指标实质上是对岩体完整性或结构状 态的评价。这类指标在划分围岩的级别中一般 占有重要地位；
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⑵ 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法：
① 这类分级法以泰沙基分级法为代表
这类分类法是早期提出的，仅把不同岩性、不同构造 条件的围岩分成九类，每类都有一个相应的地压范围值 和支护措施建议。这类分类法曾长期被各国采用，至今 仍有广泛的影响。
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⑵ 综合岩性指标
● 的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素， 通常用岩体的完整性系数Kv来评价,即
v岩体 Kv v 岩石
Jw取值愈小 SRF －应力折减系数，初始应力愈高，SRF取值愈大
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( RQD/Jh) ——表达了岩体的岩块大小
(Jr/Ja) ——表示了岩体的岩块强度
(Jw / SRF) ——表示了岩体的作用应力。
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⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法： ② 以岩石质量为指标的分级方法——R.Q.D.方 法 ● 优点：考虑了多种因素的影响，但分级指 标大体上是半定量的。 ● 缺点：分级的判断还带有一定的主观性。
第III类：与地下水有关的要素。
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目前国内外围岩的分级方法，考虑上述三大 基本要素，按其性质主要分为： ⑴ 以岩石强度或物理指标为代表的分级方法
⑵ 以岩体构造特征为代表的分级方法 ⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法 ⑷ 组合多种因素的分级方法 ⑸ 以工程对象为代表的分级法
② 进行科学管理及正确评价经济效益； ③ 确定结构上的荷载（松散荷载）；
④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸；
⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准基础等；
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● 人们对围岩的认识是不断深入的
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● 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，被认为是 综合岩性指标。劳费(uffer)认为隧道围岩 的自稳时间ts可用下式表示：
ts=常数×L
－(1＋a)
式中：L－隧道未支护地段的长度； a－视围岩情况在0～1之间变化，好的岩体 可取a =0;极差的a = 1
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劳费(uffer)根据围岩的自稳时间和未支护 地段的长度，将围岩分为： 稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、 很破碎的、有压力的、有很大压力等七级
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② 以岩体综合物性为指标的分级法 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
分类法”，并于1975年经修正后正式作为铁路隧道
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● 岩体质量指标（Q指标）
Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw /SRF)
RQD － 岩石质量指标； Jh－ 节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大； Jr－ 节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小； Ja－ 节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大； Jw － 节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，
●
围岩分类: 主要突出同一性,是质的定性评 价,强调的是属性特征. 围岩分级: 主要突出差异性,是量的界定,强 调的是等级特征.
●
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●
围岩分级的目的
① 作为选择施工方法的依据；
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⑷ 组合多种因素的分级方法
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。
比较完善的是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。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。

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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(下表)。
Kv 完整性
>0.75 完整
0.75 ～ 0.55 较完整
0.55 ～ 0.35 破碎
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⑴ 单一的岩性指标 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；
●
岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松 比等物理力学参数 ；
● ●
岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
兰州理工大学 交通土建课题组
主讲：乔雄
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本章学习要求：
（1）掌握公路隧道围岩分级方法； （2）掌握公路隧道围岩压力计算方法； （3）理解影响围岩稳定性的因素；
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围岩分类方法。
● 优点： 正确的考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多因素对围岩的影响。
● 缺点：分级指标缺乏定量描述。
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⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法：
① 按弹性波（纵波）速度的分级方法 围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综 合指标，它既可反映岩石软硬，又可表达岩体 结构的破碎程度。1970年前后，日本提出按围 岩弹性波速度进行分类，我国从1986年起，也 开始将围岩弹性波（纵波）速度引入我国围岩 分类法中。
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