5围岩分类与围岩压力

分类进行工程设计的，即是以上述第5种方式
（以坑道稳定性为代表的分类方法）对围岩进 行分类。
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第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
岩石通常是由不同的矿物，经各种地质作用 而构成，是构成岩体的基础。 岩体是整个地质体的一部分，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。 结构面把岩体分割成不同的组合体，常见的 有：块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、 层状碎裂结构、松散结构等。
§6.2 隧道围岩分类
硬岩： <2.5 软岩： <1.5 土：<1.5 围岩易坍塌， 处理不当会出现 大坍塌，侧壁经 常小坍塌，浅埋 时易出现地表下 沉(陷)或坍塌至 地表 拱顶厚50～60cm的 曲墙带仰拱混凝土衬 砌 需加强支撑， 支撑间距0.6～ 0.8m，并用背 板支护，必要时 随挖随支
围岩呈泥 沙角砾状松 软结构 粘性土呈 易蠕动的松 软结构，砂 性土呈潮湿 的松散结构
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第六章 围岩分类与围岩压力
石质围岩位于挤 压强烈的断裂带内 ，裂隙杂乱，呈石 夹土或土夹石类 Ⅱ 一般第四系的可 塑的粘性土及稍湿 至潮湿的非粘性土 （包括一般碎、卵 、砾石土）及新黄 土 石质围岩位于挤 压极强烈的断裂带 内，呈角砾、砂、 泥松软体 Ⅰ 软塑状黏性土及 潮湿的粉细砂 围岩呈角 (砾) 碎(石) 状松散结构 非粘性土 呈松散结构 ；粘性土及 新黄土呈松 软结构
被切割呈块 (石)、碎(石 )状镶嵌 结构
硬质岩石(Rb>30 MPa)： 受地质构造影响 很严重，节理很发 育；层状软弱面(或 夹层)基本被破坏。 硬岩： 3.0～ 4.0 1.拱顶厚30～40cm 直墙式衬砌或柱式、 连拱式等花边墙衬 砌；2.拱顶厚30～ 40cm的大拱脚薄边 墙（20～25cm）衬 砌；3.锚杆喷混凝土 衬砌或锚杆金属网喷 混凝土衬砌 软质岩石(Rb=5 ～30MPa)： 受地质构造影响 严重，节理发育。 土：1.略具压密或 成岩作用的黏性土 及砂类土； 2.老黄土； 3.一般泥质胶 结的碎、卵石土； 4.大块石土
第六章 围岩分类与围岩压力
围岩分类的方式： 1. 以岩体的强度及物理力学性质指标分类； 2. 以岩体构造、岩性特征分类； 3. 以地质勘察手段进行分类； 4. 以多种因素组合分类； 5. 以坑道稳定状态分类。（铁路隧道围岩所采 用的分类）
第六章 围岩分类与围岩压力
目前，道路隧道工程是参照铁路隧道围岩
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第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素 §6.2 隧道围岩分类 §6.3 其它一些围岩分类方法简介 §6.4 围岩压力 §6.5 隧道围岩压力的确定
第六章 围岩分类与围岩压力
山岭隧道是道路穿越山岭而修建的，它与周 围的岩体（简称围岩）有密切的关系，相互作用， 相互影响。有的围岩开挖坑道后，能保持稳定而 不坍塌，而有的围岩开挖后则会坍塌。 为满足工程设计及施工等的需要，需将围岩 按不同的要求及相应的地质条件进行分类，即围 岩分类。
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第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 1. 围岩的完整状态
坑道围岩
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 2. 结构面性质 结构面性质对围岩稳定性有较大影响。钙 质胶结的结构面不是软弱结构面，对岩体稳 定性影响不大。软弱结构面是指： 两侧岩块间的联系完全（或基本上） 被割断； 被割断的两侧岩块联系的结构面间充 满了粘土夹层。
表6-3 是在总结了大量的铁路隧道工程实践 的经验得到的。在道路隧道的工程设计中，可 以参照表6-3铁路隧道围岩分类方法进行设计。 该分类是以围岩稳定性为基础。分类指标为 复合指标，这样分类能较正确地反映主要地质 因素对隧道工程的影响和作用。不足之处是， 该表的围岩分类定性描述多，定量指标少，是 属于经验分类法。
铁路隧道围岩分类中采用的岩体结构类型及其特 征，如下表（书中表6-1）
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
岩体，一般指处在未受到人为工程外力破坏及 扰动（如开挖、爆破）的山体。 当坑道开挖后，原先的初始状态遭到破坏，使 坑道周围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（土）体，即称之为围岩。 影响坑道稳定性的两个因素： （1）地质因素（内在因素）； （2）施工所带来的影响（人为因素）。
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.2 隧道围岩分类
隧道围岩分类的三项指标： ① 坑道围岩的结构特征和完整程度； ② 岩石的物理力学性质。 即围岩的岩石强度，物理及水理性 质，其中又以岩石单轴饱和抗压强度 Rb较有意义。一般的，是以 Rb =30 Pa 作为软、硬岩的分界指标， Rb＜5 Pa 的岩体属半质岩。
硬质岩石 300～600
强
50～300 软质岩石 <=50 弱 暴露后数日至数 月即出现风化壳
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围岩受地质构造影响程度等级划分
表6-6
围岩节理（裂隙）发育程度划分表6-6来自第六章 围岩分类与围岩压力
§6.3 其它一些围岩分类方法简介
一.岩石坚固性系数分类法 该分类法是前苏联学者普洛托季雅可诺夫 (M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固性系 数分类法” (或称“ f ”值分类法，或普氏分类法)。 这种分类方法在我国的隧道工程中得到了广泛的 应用。 fkp 值，即为岩石坚固性系数， fkp值大，则岩 石的抗压强度大，抗爆及抗钻性高，因此，该围 岩分类法常常在选择钻孔机械、开挖工艺方面有 意义。
被切割呈 碎石状压碎 结构
硬岩： 2.5～ 3.5
拱部无支撑时 可产生小坍塌， 侧壁基本稳定， 爆破震动过大易 坍塌
需支撑，支撑 间距1.0～1.2m ，距开挖面不支 撑的距离不大于 5～ 10m
Ⅲ
被切割呈 块(石) 碎( 石)状镶嵌结 构。 1、2.呈大 块状压密结 构； 3.呈巨块 状整体结构 ； 4.呈堆石 状松散结构
部分支撑或锚 杆支护
被切割呈 巨块状整体 结构
软岩： 2.5～3.5
Ⅳ
硬质岩石(Rb>30 MPa)： 受地质构造影响 严重，节理发育， 有层状软弱面（或 夹层），但其产状 及组合关系尚不致 产生滑动；层状岩 层为薄层或中层， 层间结合差，多有 分离现象；或为硬 、软质岩石互层。 软质岩石(Rb=5 ～30MPa)： 受地质构造影响 较重，节理较发育 ；层状岩层为薄层 、中层或厚层，层 间结合一般。
一.地质因素 5. 岩体本身强度 岩石越硬，本身强度越高，则围岩 越稳定。 地下工程的岩石分级； A级 R ＞80 MPa 硬岩 B级 R=30～80 MPa 中硬岩 C级 R ＜30 MPa 软质岩 R—单轴抗压强度
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 6. 地下水的影响 地下水会使夹层软化，使岩块滑动下掉， 使砂岩产生流沙现象，使粘土围岩遇水膨胀， 都对坑道围岩稳定有影响。
硬岩： <2.0 软岩： <1.0 土：<1.0
围岩极易坍塌 变形，有水时土 砂常与水一齐涌 出，浅埋时易坍 塌至地表
1.拱顶厚50～60cm 带仰拱的刚性骨架混 凝土衬砌或钢筋混凝 土曲墙衬砌； 2.拱顶厚60～70cm 的曲墙带仰拱的混凝 土衬砌
密排木支撑或 间距小于0.8m 的金属支撑（可 用作混凝土衬砌 骨架），必要时 先护后挖
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 4. 初始应力状态 岩体的初始应力状态指岩体的自重应力及 构造应力两个方面，其会影响坑道开挖后围岩 的稳定。 初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作 用力。
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第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 1. 围岩的完整状态 即围岩的破碎程度，包含两个含义：一是组成 岩体的岩块大小；二是这些岩块的组合形态。 岩体的破碎程度由裂隙的密集程度决定。这里的 裂隙含义很广，它包括层理、节理、夹层及断裂等结 构面。依据裂隙间距 d 的大小，可将岩（土）体划分 成整体状、大块状、碎石块状、土块状及松散状等几 种类型。（见下表，P92 表6-2所示）岩体越破碎， 则坑道越不稳定。
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第六章 围岩分类与围岩压力
§6.2 隧道围岩分类
隧道围岩分类的三项指标： ③ 地下水的影响 在围岩分类中采用“遇水降级”的处理方法， 一般情况，按降一级考虑。而在软岩、水理 性质差、极度破碎、有地下水活动的情况下 可降 2 级。 铁路隧道围岩分类见下表（P94表6-3）
铁路隧道围岩分类
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.2 隧道围岩分类
该围岩分类法共将围岩分为六类，即Ⅵ、 Ⅴ…Ⅱ、Ⅰ。Ⅵ类围岩稳定性最好，Ⅰ、Ⅱ类 围岩稳定性差。
岩石等级
岩石等级划分（表6-4）
饱和抗压极限强度 Rb(MPa) >600 暴露后一、二年 尚不易风化 耐风化能力 程度 现象 代表性岩石 1.花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩 浆岩类 2.硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩 、石灰 岩、泥质灰岩、白云岩等沉积岩类 3.片麻岩、石英岩、大理岩、板 岩、片岩等变质岩类 1.凝灰岩等喷出岩类 2.泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩 、灰质页岩、泥灰岩、泥岩、粘土 岩、劣煤等沉积岩类 3.云母片岩或千枚岩等变质岩类
表6-3 支撑类型及间距 （坑道跨径5m时 ）
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>4～6
1.不衬砌，不防护； 2.喷水泥沙浆防护； 3.喷混凝土衬砌
一般不需要支 撑
被切割成 大块状砌体 结构
硬岩： 3.0～5.0
Ⅴ
长时间会出现 局部小坍塌，侧 壁稳定，层间结 合差的平缓岩 层，顶板易坍 塌。
1.喷混凝土衬砌或 锚杆喷混凝土衬砌， 必要时增设金属网； 2.拱顶厚20～30cm 的半衬砌，直墙衬砌 或柱式、连拱式等花 边墙衬砌
类 别 围岩主要工程地址条件 主要工程地质特征 硬质岩石(饱和抗 压极限强度Rb>60 MPa)；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。 硬质岩石(Rb>30 MPa)： 受地质构造影响较 重，节理较发育，有 少量软弱面(或夹层) 和贯通微张节理，但 其产状及组合关系不 致产生滑动；层状岩 层为中层或厚层，层 间结合一般，很少有 分离现象；或为硬质 岩石偶夹软质岩石。 软质岩石(Rb≈30 MPa)： 受地质构造影响轻 微，节理不发育；层 状岩层为厚层，层间 结合良好。 结构特征和 完整状态 被切割呈 巨块状整体 结构 围岩弹性纵 波 速 （km/s） 围岩开挖后 的稳定状态 （坑道跨径5m时 ） 围岩稳定，无 坍塌，可能产生 岩爆 衬砌类型及主 要结构尺寸 （坑道跨径5m时）
岩体 整体状或 巨块状 碎石 块石状
土体
大块状
碎石块
土石状
松散状
松软状
d 1.0m
d 0.4 1.0m
d 0.2 d 0.2m 0.4m
软弱结构面常常是岩体破坏的控制因素。
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
一.地质因素 3. 结构面组合状态 单一的软弱面一般不影响坑道围岩稳定。 只有当结构面的空间位置与坑道轴线的相 互关系不利时，或几种结构面的组合形态 不利时，才会造成岩体失稳。 如水平薄层围岩，对隧道侧壁的稳定影响 不大，而对于顶部围岩稳定则有较大影响。
软岩： 1.5～ 2.5
拱部无支撑可 产生较大的坍塌 ，侧壁有时失去 稳定
拱厚40～50cm的 直墙式或曲墙式衬砌 （用先拱后墙法施工 时拱脚可适当加厚， 以防止下沉），必要 时设仰拱
需支撑，支撑 间距0.8～1.0m ，支撑需紧跟开 挖面
被切割呈 大块状砌体 结构
软岩： 2.0～ 3.0
土： 1.5～ 2.0
第六章 围岩分类与围岩压力
§6.1 影响坑道围岩稳定性的因素
二.人为因素 坑道施工是造成围岩丧失稳定的一个重要因 素。挖掘坑道所采用的施工方法、坑道断面尺 寸大小、断面形状、施工质量对围岩的稳定均 有影响。 在坑道尺寸中，跨度大小对围岩稳定的影响 较显著，跨度越大围岩稳定性越差。 支护结构的类型及修筑时间对围岩稳定性亦 有重要影响。