围岩压力

较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；极破碎各类岩体。 碎、裂状、松散结构
Ⅴ
一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵
石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构、 黏性土及黄土呈松软结构
Ⅵ
软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等
>550 550~451 450~351 350~251
⑴ 隧道开挖后，在围岩应力重分布过程中，顶 板开始沉陷，并出现拉断裂纹，可视为变形阶段；
⑵ 顶板的裂纹继续发展并且张开，由于结构面 切割等原因，逐渐转变为松动，可视为松动阶段；
⑶ 顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌，可视 为坍塌阶段；
⑷ 顶板塌落停止，达到新的平衡，此时其界面 形成一近似的拱形，可视为成拱阶段。
⑷ 冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性 变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被 解除，能量突然释放所产生的压力。
冲击压力是岩体能量的积累与释放问题，所 以它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩 体，在高地应力作用下，易于积累大量的弹性 变形能，一旦遇到适宜条件，就会突然猛烈的 大量释放。
2、围岩松散压力的产生
开挖隧道所引起的围岩松动和破坏的范围 有大有小，对于一般裂隙岩体中的深埋隧道， 其波及范围仅局限在隧道周围一定深度，作用 在支护结构上的围岩松散压力远远小于其上覆 岩层自重所造成的压力，这可用围岩的“成拱 作用”来解释。
(a)
(b)
变 形 阶பைடு நூலகம்段
松 动 阶 段
(c)
(d)
塌
成
落
拱
阶
阶
段
段
围岩松动压力的形成
⑵ 形变压力：是指由于围岩变形受到与之 密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与 支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施 加的接触压力。形变压力除与围岩应力状态有 关外，还与支护时间和支护刚度有关。
⑶ 膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩 解所引起的压力。它与形变压力的基本区别在 于它是由吸水膨胀引起的。
本章学习要求：
（1）掌握公路隧道围岩分级； （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；
本章主要内容
4.1 隧道围岩分级及其作用 4.2 围岩压力的计算 4.3 影响围岩稳定性的因素
● 围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影 响的岩体
● 围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支 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。
1.0~2.0 0.2~0.4
<1.0 （饱和粘土）
<0.2
本章主要内容
4.1 隧道围岩分级及其作用 4.2 围岩压力的计算 4.3 影响围岩稳定性的因素
4.2 围岩压力的计算
1、围岩压力的概念
● 围岩压力：是指引起地下开挖空间周围岩 体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地应 力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在 支护结构上的作用力。从狭义上来理解，围岩 压力是指围岩作用在支护结构上的压力。在工 程中一般研究狭义的围岩压力。
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。
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；
4.1 隧道围岩分级
● 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）。
1、 围岩分级的目的 ① 作为选择施工方法的依据； 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；
较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构
坚硬岩,岩体破碎,碎裂结构
较坚硬岩,岩体较破碎～破碎,镶嵌碎裂结构
较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主,岩体较完整～较破碎,中薄层
Ⅳ
状结构
土体：1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土 2.黄土(Q1、Q2) 3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土
● 理论估算法：是在实践的基础上从理论 上研究围岩压力的方法。由于地质条件的不 确定性，影响围岩压力的因素多，企图建立 一种完善的和适合各种实际情况的通用围岩
≤250
⑶ 公路隧道围岩分级
级 参数
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
RQD（％） >95
85~75
75~86
50~75
25~50
<25
BQ
>550 550~451
Vp(km/s) I
>4.5 3.5~4.5 0.8～1.0
450~351 350~251 <250
2.5~4.0 0.6~0.8
1.5~3.0 0.4~0.6
1、围岩压力的种类
● 围岩压力按作用力发生形态分为： ⑴ 松散压力： ⑵ 形变压力： ⑶ 膨胀压力： ⑷ 冲击压力：
⑴ 松散压力：常通过下列三种情况发生：
① 在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动 掉块的岩石；
② 在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧片 帮冒落；
③在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位 沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。
第III类：与地下水有关的要素。
3、我国公路隧道围岩分级
公路隧道围岩分级将围岩分为六级
围岩级别
围岩或土体主要定性特征
围岩基本质量指标（BQ）或 修正的围岩基本质量指标[BQ]
Ⅰ
坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构
坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构 Ⅱ
较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构
坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构 Ⅲ
3、围岩压力的确定方法 围岩压力的确定目前常用有下列三种方法：
● 直接量测法 ● 经验法或工程类比法 ● 理论估算法
● 直接量测法： 是一种切合实际的方法， 对隧道工程而言，也是研究发展的方向；但 由于受量测设备和技术水平的制约，目前还 不能普遍常用。
● 经验法或工程类比法： 是根据大量以前工程 的实际资料的统计和总结，按不同围岩分级提 出围岩压力的经验数值，作为后建隧道工程确 定围岩压力的依据的方法。是目前使用较多的 方法。