第四章__围岩分级与围岩压力

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比较理想的分级方法是： ➢准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的随 机性； ➢便于操作使用，适于一般勘测单位所具备的技术 装备水平； ➢最好在挖开地层前得到结论。 应该说，到现在还没有出现一种比较完美的方法。
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围岩分类的几个基本要素 围岩分级的方法很多种，不同国家，不同行业都根据 各自的特点和目的提出了各自的分级方法，现行的许 多分级方法中，作为分级的基本要素大致有三类:
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• 2.以岩体综合物性为指标的分级方法
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 。见表1-4
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可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳 定和不稳定四种。
围岩分级：各种围岩的物理性质之间存在一定的 内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围 岩划分为若干级。
围岩分级的目的：
➢作为选择施工方法的依据； ➢进行科学管理及正确评价经济效益； ➢确定结构上的荷载(松散荷载)； ➢给出衬砌结构的类型及其尺寸； ➢制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
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(三)与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
围岩弹性波速度是日本提出的分级方法，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。 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
强度试验法，再坚固其他指标。
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1
即 式中
Rc
f岩石 = 150 Rc : 100 Rc
--岩石饱和单轴极限抗压强度。
• 我国工程部门在将“ f ”值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“ f ”值适当降低，即： f岩体 =Kf岩石
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• 2.以岩石的物性指标为基础的分级方法：见表1-2
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)。这种分级方法在我国的隧道工程
中得到了广泛的应用。 “ f ”值是一个综合物性指标，
它性表、示抗岩钻石性在、采强矿度过等程。中但各以个往方人面们的确相定f岩“对石=151坚0fRc固: 101”性0值Rc ，主如要抗采暴用
• 式中 “ f ” 值是由岩石强度决定的， K是考虑地质条件
的折减系数，一般情况下， K ＜1.0。
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(二)以岩体构造、岩性特征为代表的 分级方法
• 1.泰沙基分级法
这种分级方法是在早期提出的，限于当时条件， 仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九级， 每级都有相应的地压范围值和支护措施，在分级 时是以坑道有水的条件为基础的，当确认无水时， Ⅳ～Ⅶ围岩的地压值应降低50﹪。这种分级方法 曾长期被各国采用，至今有广泛影响。
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与地下水有关的要素： 例如地下水发育时，围岩级别应降低。
1个附加要素： 初始地应力：适当考虑。
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二、围岩分级方法(4类）
(一)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:
这种分级方法，单纯以岩石强度为依据。 这种分级方法认为隧道开挖后它的稳定性取决于岩石强度。 岩石越坚硬，坑道越稳定。反之，岩石越松软，可到稳定 性就越差。实践证明，这种认识是不全面的，例如我国陕 北的老黄土，无水时直立性很强，稳定性相当高，在无支 护的情况下，可以维持十几年，甚至几十年。但单轴抗压 强度很低；又如江西福建一带的红砂岩，整体性很好，坑 道开挖后稳定性较好，但强度却不高，因此单纯以岩石强 度为基础的分级方法需要改进完善。
围岩分级中，将围岩分为6级(表1-1)。
表1-1 弹性波(纵波)速度分级
围岩类 别
弹性波 速
(km/s)
Ⅵ ＞4.5
Ⅴ
3.5～ 4.5
Ⅳ
2.5～ 4.0
Ⅲ
1.5～ 3.0
Ⅱ
1.0～ 2.0
Ⅰ
＜1.0 (饱和土＜ 1.5)
2.以岩石质量为指标的分级方法——RQD法
所谓岩石质量指标RQD是指钻探时岩芯复 原率，或称岩芯采取率，即单位长度钻孔中 10cm以上的岩芯占有的比例，可写为:
与岩性有关的要素 地质构造有关的要素 与地下水有关的要素
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与岩性有关的要素： 例如分为硬岩，软岩，膨胀岩。其分级指标是岩石强度和
变形性质等；例如掩饰的单轴抗压强度、岩石的变形模量或弹 性波速等 与地质构造有关的要素：
例如软弱结构面的分布与性态，风化程度等。其分级指标 采用岩石质量指标，地质因素评分法等。实际上就是对岩石完 整性和结构状态的评价。它是占有重要地位的！
隧道工程施工技术
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第4章
围岩分级及围岩压力
第二节 围岩分级
一、概述
4.4.1 概述 ■研究隧道地质环境需要解决的两个问题（最佳的施工方 法和支护结构）。 ■可采用的方法有（经验方法和理论方法）。 ■我国目前的隧道工程处在（经验设计和经验施工）的阶 段。 ■经验法的依据就是隧道围岩稳定性的分级。 ■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性
RQD(％)
10cm以上岩芯累计长度 单位钻孔长度
100
该分级法将围岩分为5级
R> 0.9 0.75 < R < 0.9 0.5 < R < 0.75 0.25 < R < 0.5
优
良
好
差
R < 0.25 很差
表中R为RQD指标。
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(四)组合多种因素的分级方法
“岩体质量——Q”的分类方法。
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。