某铁路隧道高地应力高水压围岩级别修正探索
合集下载
相关主题
- 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)。
( 2) 围岩级别修正降级范围不同。 TB 法围岩级 别的的修正降级范围较 GB 法广, 涉及 ~ 级围岩;
高地应力是指 R C / max 7( R C 为岩石单轴饱和抗 压强度, max为岩体中最大主应力 ) 时的围岩地应力状 态, GB法与 TB法标准相同。
GB法修正系数 K 3 的修正据表 4进行。从表中可 以看出, 修正范围涉及 ~ 级围岩, 修正量值为 0. 5~ 1. 5级; T B法修正如表 5 所示。其修正特点为深、浅 埋隧道的修正范围和修正依据不同。对于深埋隧道修 正范围为 ~ 级, 修正量级为 1( 降一级 ); 对于浅埋 隧道, 则依据地形影响程度进行降级, 降级范围 ~
级别进行修正定级。
( GB 50218 94) 简称 GB 分级。
1 GB 与 TB围岩分级的差异
[ BQ ] = BQ - 100(K 1 + K 2 + K 3 )
( 1)
式中 [ BQ ] 岩体基本质量指标修正值;
BQ 岩体基本质量指标;
1. 1 围岩分级数
K 1 地下水影响修正系数;
GB与 TB的分级均采用基本分级 和详细分级两
定为 V 级; 当隧道埋深 较浅时, 应 根据围岩 受地形的 影响情况 进行围岩级别修正, 当围岩 仅受地 形影响 时, 应较 相应围 岩级别 降低 l~ 2级。
对比 GB 法与 TB法地应力修正方法可知, 2种标 准修正的范围和量值有所差异。浅埋时, 修正范围相 同, 而深埋时, TB 法的修正范围仅限于 ~ 级; 修正
GAN Kun- rong ( Science and T echno logy Research Institute, China Ra ilw ay Tunne l Group Co. , L td. , Luoyang, H enan 471009, C h ina) Abstract: R esearch purposes: A large num ber of large deep- buried tunnels are to be bu ilt for construction o f h ighspeed railw ays. It is necessary to m od ify the orig inal grades of som e surround rock in the deta iled g rade determ ination o f the surrounding rock during the construction. The m odificat ion of the h ighland stress and h igh w ater pressure is the dom inant content o f the m odificat ion. R esearch resu lts: The basic grades of surrounding rock under h igh w ater pressures can be m od ified by adopting [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05). Serious g rade differences m ay occur near the standard values in the determ ination o f the grades of the ground stresses on the basis o f TB m ethod. Do ing researches on the in- situ ground stress assessm ent and in- situ acqu isition technology are an effect ive m eans fo r the m odif ication of the ground stress in the grade determ ination of the surrounding rock in the construction. K ey w ord s: high land stress; h igh w ater pressure; railw ay tunne;l classification of surrounding rock
2008年 3月 第 3期 (总 114)
铁道工程学报 JOURNAL OF RA ILW AY ENG IN EER ING SOC IETY
文章编号: 1006- 2106( 2008) 03- 0064- 04
M ar 2008 NO. 3( Ser. 114)
某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
关键词: 高地应力; 高水压; 铁路隧道; 围岩分级 中图分类号: U 45 文献标识码: A
Exploration on theM odification of G rades of Surrounding Rock of a Railw ay Tunnel w ith H ighland Stress and H ighW ater Pressure
干昆蓉
( 中铁隧道集团科研所, 河南 洛阳 471009 )
摘要: 研究目的: 高速铁路的修建涉及 大量深埋长隧道, 施工 阶段围岩 详细分级时, 涉及 到一些在对 原围岩分 级进行修正时的问题, 其中, 高地应力 、高水压的修正是主要要内容。
研究结果: 提出了高水压下围岩级别 的修 正, 采用 [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05) 对基本 分级 进行修 正; TB法在地应力等级划 分标准值附近将产生较大的定级误差, 现场地应力评 价指标研究及其现场获取技术 研究是进行施工阶段围岩分 级地应力修正的一个有效途径。
0. 5
0. 5 0. 5~ 1. 0 0. 5~ 1. 0
66
铁道工程学报
2008年 3月
表 5 TB 法初始地应力影响的修正级别
初始地 应力状态
极高应力 高应力
不修正 不修正
围岩基本分级 !
不修正 不修正 不修正
∀ 不修正
注: 围岩 岩体为 完整的 较软岩、较完整 的软 硬互层 时, 定为 级; 围岩岩体为完整及较完整 软岩、较完整 及较破 碎的较 软岩时,
地下水的影响发生的降级只发生在 ~ 级围岩中 ( 当采用四舍五入规则时 ); 而 TB 法对地下水影响的 修正是采用表 2、表 3进行的, 修正范围涉及 ~ 级 围岩。
( 3) 对高水压状态的修正存在不足。 GB 法对水 压大于 0. 1 MP a的修正, 采用同一标准, 即最大修正值 为降 1级 (K 1 = 1) ; TB 法对高水压 ( 水压大于 1 MP a) 时的修正则未做说明。
3 建议
3. 1 高水压条件下围岩级别的修正
GB法在高水压下修正量值较小, 与实际围岩级别 有效大差异; TB 法缺少修正方法。据围岩分级的有关 研究成果 [ 5 ] 表明, Q 分级与 G B 分级有很好的相关性 ( > 0. 9) , 由于该法考虑了高水压条件对围岩分级的 影响, 其修正系数 Jw 与方法为大量实验数据取得的经
表 2 地下水状态的分级
1. 3 高地应力修正
级别 状态
[L
渗水量 / (m in 10m) - 1 ]
换算为 GB 法 涌水量 /
[ L ( m in 10m )- 1 ]
干燥或湿润
< 10
<1
偶有渗水
10~ 25
1. 0~ 2. 5
经常渗水
25~ 125
2. 5~ 12. 5
表 3 地下水影响的修正
地下水 状态分级
不修正 不修正
围岩级别 !
不修正 不修正 不修正 不修正
!
∀ 不修正
∀
由表 2、表 3可以看出, GB法和 TB 法在单纯考虑 地下水影响的围岩级别修正时, 具有以下特点:
( 1) 地下水影响权重不同。 TB 法对地下水状态 的划分量值较 GB 法小, 这在一定程度上反映了铁路 隧道设计时, 地下水的影响权重较 GB 法大;
量值上 GB法修正量值 0. 5~ 1. 5级, TB 法修正量值 为 1~ 2级, 当采用四舍五入规则时 GB法与 TB 法修 正降级量相同。
2 围岩级别修正存在的问题
从以上分析中可知, 采用 GB 法分 级在进行地下 水和地应力影响修正时, 依据 [ BQ ]值引起的降级将产 生以下问题:
( 1) 高地应力的修正 TB 法修正范围较小, 深埋 隧道只涉及 ~ 级围岩, 地应力等级标准跨度较大, 在实际应用中易产生较大误差。
收稿日期: 2007- 10 - 17 作者简介: 干昆蓉, 1959年出生, 女, 高级工程师。
第 3期
干昆蓉: 某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
65
可产生 1~ 2级的级别差, 给施工阶段围岩分级工作的 应用系统开发带来困难, 影响了围岩分级的标准化、自
增加了弹性波速度 Vp < 1. 5 km / s的土和 Vp < 1. 0 km / s 的碎石的第 级。
级, 修正量值为 1~ 2(降 1~ 2级 ) 。
表 4 GB 法对初始地应力状态影响修正系数 K 3
初始应
BQ
力状态 > 550 550~ 451 450~ 351 350~ 251 250
基本围 岩级别
!
∀
极 高应力 1. 0
高应力
Leabharlann Baidu0. 5
1. 0 1. 0~ 1. 5 1. 0~ 1. 5 1. 0
围岩分级是进行隧道设计与施工的基础, 是编制 定额的依据, 也是评价工程岩体稳定性的依据。我国 土木工程领域的围岩分级因各行业的特点不同, 而形 成了各自行业使用的围岩分类 ( 分级 ), 得到实际应用 的就有数十种; 分级数、划分办法和指标也各有差异, 这种状况极不利于行业间的技术交流, 也给工程管理 带来困难。因此, 根据国家计委综 [ 1986] 450号文的 要求, 由水利部主编会同有关部门共同制订的国家标
0. 2~ 0. 3 0. 4~ 0. 6 0. 7~ 0. 9
25 0 ! 0. 4~ 0. 6 0. 7~ 0. 9 1. 0
从表中可以看出, 修正系数 K 1 1, 由于 GB 法基 本分级的 BQ 划分间隔为 100, 由 ( 1) 式可知, 仅由于
GB法降级范围为 ~ 级 (采用对 K 1 值四舍五入规 则时 )。
动化进程。本文为某工程实践中对此问题进行的一些 1. 2 地下水修正
初步分析与应用尝试, 希望对完善围岩分级方法有所 帮助。文中 铁路隧道设计规范 ( TB 1003 2001) 采
GB法采用按岩体的坚硬程度及完整性指标, 分别 计算岩体质量指标修正值 [ BQ ]后, 据此对基本分级的
用的围岩 分级 简称 TB 分 级; 工程 岩体 分级 标准
K 2 主要软弱结构面产状影响修正系数;
个阶段进行, 基本分级均采用定性描述与定量指标相
K 3 初始地应力影响修正系数。
结合, 在内容和指标量值划分上均基本一致, 只是 GB
对地下水的修正系数 K 1 由表 1确定。
分为 ~ 级、TB 分为 ~ 级, 在 GB 第 级中又
表 1 地下水修正系数 K 1
准 工程岩体分级标准 已经有关部门会审批准, 工 程岩体 分级标准 ( GB 50218 94 ) 为强 制性国家 标 准, 自 1995年 7月 1日起施行。
但在铁路隧道施工阶段围岩分级的具体应用中, 可能遇到一些困惑, 使得分级工作有时只能凭设计人 员的经验确定, 影响了围岩分级的精度, 在一定程度上 增大了设计水平的波动性。尤其是在高地应力和高水 压下, 围岩级别修正的方法有所差异, 这种差异, 有时
( 2) 地下水修正的降级范围 GB 法较 T B法小, 仅 限于 ~ 级围岩 (加入四舍五入规则时 ) , 是否会增 加设计风险; GB 法在地下水的修正量值上有可能达不 到 TB分级的降级标准, 此时, 定级工作应如何进行。
( 3) 在高水压条件下, GB 法修正结果与实际级别 有效大差异; TB 法则未做说明。即高水压条件下围岩 级别应如何判定。
淋水
出水状态
基本围岩级别 潮湿或点滴状 水压 0. 1 M P a或涌水量 10 L ( m in m ) 水压 > 0. 1 M P a或涌水量 > 10 L ( m in m )
> 450
0 0. 1 0. 2
BQ
450~ 351
350~ 251
0. 1 0. 2~ 0. 3 0. 4~ 0. 6
高地应力是指 R C / max 7( R C 为岩石单轴饱和抗 压强度, max为岩体中最大主应力 ) 时的围岩地应力状 态, GB法与 TB法标准相同。
GB法修正系数 K 3 的修正据表 4进行。从表中可 以看出, 修正范围涉及 ~ 级围岩, 修正量值为 0. 5~ 1. 5级; T B法修正如表 5 所示。其修正特点为深、浅 埋隧道的修正范围和修正依据不同。对于深埋隧道修 正范围为 ~ 级, 修正量级为 1( 降一级 ); 对于浅埋 隧道, 则依据地形影响程度进行降级, 降级范围 ~
级别进行修正定级。
( GB 50218 94) 简称 GB 分级。
1 GB 与 TB围岩分级的差异
[ BQ ] = BQ - 100(K 1 + K 2 + K 3 )
( 1)
式中 [ BQ ] 岩体基本质量指标修正值;
BQ 岩体基本质量指标;
1. 1 围岩分级数
K 1 地下水影响修正系数;
GB与 TB的分级均采用基本分级 和详细分级两
定为 V 级; 当隧道埋深 较浅时, 应 根据围岩 受地形的 影响情况 进行围岩级别修正, 当围岩 仅受地 形影响 时, 应较 相应围 岩级别 降低 l~ 2级。
对比 GB 法与 TB法地应力修正方法可知, 2种标 准修正的范围和量值有所差异。浅埋时, 修正范围相 同, 而深埋时, TB 法的修正范围仅限于 ~ 级; 修正
GAN Kun- rong ( Science and T echno logy Research Institute, China Ra ilw ay Tunne l Group Co. , L td. , Luoyang, H enan 471009, C h ina) Abstract: R esearch purposes: A large num ber of large deep- buried tunnels are to be bu ilt for construction o f h ighspeed railw ays. It is necessary to m od ify the orig inal grades of som e surround rock in the deta iled g rade determ ination o f the surrounding rock during the construction. The m odificat ion of the h ighland stress and h igh w ater pressure is the dom inant content o f the m odificat ion. R esearch resu lts: The basic grades of surrounding rock under h igh w ater pressures can be m od ified by adopting [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05). Serious g rade differences m ay occur near the standard values in the determ ination o f the grades of the ground stresses on the basis o f TB m ethod. Do ing researches on the in- situ ground stress assessm ent and in- situ acqu isition technology are an effect ive m eans fo r the m odif ication of the ground stress in the grade determ ination of the surrounding rock in the construction. K ey w ord s: high land stress; h igh w ater pressure; railw ay tunne;l classification of surrounding rock
2008年 3月 第 3期 (总 114)
铁道工程学报 JOURNAL OF RA ILW AY ENG IN EER ING SOC IETY
文章编号: 1006- 2106( 2008) 03- 0064- 04
M ar 2008 NO. 3( Ser. 114)
某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
关键词: 高地应力; 高水压; 铁路隧道; 围岩分级 中图分类号: U 45 文献标识码: A
Exploration on theM odification of G rades of Surrounding Rock of a Railw ay Tunnel w ith H ighland Stress and H ighW ater Pressure
干昆蓉
( 中铁隧道集团科研所, 河南 洛阳 471009 )
摘要: 研究目的: 高速铁路的修建涉及 大量深埋长隧道, 施工 阶段围岩 详细分级时, 涉及 到一些在对 原围岩分 级进行修正时的问题, 其中, 高地应力 、高水压的修正是主要要内容。
研究结果: 提出了高水压下围岩级别 的修 正, 采用 [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05) 对基本 分级 进行修 正; TB法在地应力等级划 分标准值附近将产生较大的定级误差, 现场地应力评 价指标研究及其现场获取技术 研究是进行施工阶段围岩分 级地应力修正的一个有效途径。
0. 5
0. 5 0. 5~ 1. 0 0. 5~ 1. 0
66
铁道工程学报
2008年 3月
表 5 TB 法初始地应力影响的修正级别
初始地 应力状态
极高应力 高应力
不修正 不修正
围岩基本分级 !
不修正 不修正 不修正
∀ 不修正
注: 围岩 岩体为 完整的 较软岩、较完整 的软 硬互层 时, 定为 级; 围岩岩体为完整及较完整 软岩、较完整 及较破 碎的较 软岩时,
地下水的影响发生的降级只发生在 ~ 级围岩中 ( 当采用四舍五入规则时 ); 而 TB 法对地下水影响的 修正是采用表 2、表 3进行的, 修正范围涉及 ~ 级 围岩。
( 3) 对高水压状态的修正存在不足。 GB 法对水 压大于 0. 1 MP a的修正, 采用同一标准, 即最大修正值 为降 1级 (K 1 = 1) ; TB 法对高水压 ( 水压大于 1 MP a) 时的修正则未做说明。
3 建议
3. 1 高水压条件下围岩级别的修正
GB法在高水压下修正量值较小, 与实际围岩级别 有效大差异; TB 法缺少修正方法。据围岩分级的有关 研究成果 [ 5 ] 表明, Q 分级与 G B 分级有很好的相关性 ( > 0. 9) , 由于该法考虑了高水压条件对围岩分级的 影响, 其修正系数 Jw 与方法为大量实验数据取得的经
表 2 地下水状态的分级
1. 3 高地应力修正
级别 状态
[L
渗水量 / (m in 10m) - 1 ]
换算为 GB 法 涌水量 /
[ L ( m in 10m )- 1 ]
干燥或湿润
< 10
<1
偶有渗水
10~ 25
1. 0~ 2. 5
经常渗水
25~ 125
2. 5~ 12. 5
表 3 地下水影响的修正
地下水 状态分级
不修正 不修正
围岩级别 !
不修正 不修正 不修正 不修正
!
∀ 不修正
∀
由表 2、表 3可以看出, GB法和 TB 法在单纯考虑 地下水影响的围岩级别修正时, 具有以下特点:
( 1) 地下水影响权重不同。 TB 法对地下水状态 的划分量值较 GB 法小, 这在一定程度上反映了铁路 隧道设计时, 地下水的影响权重较 GB 法大;
量值上 GB法修正量值 0. 5~ 1. 5级, TB 法修正量值 为 1~ 2级, 当采用四舍五入规则时 GB法与 TB 法修 正降级量相同。
2 围岩级别修正存在的问题
从以上分析中可知, 采用 GB 法分 级在进行地下 水和地应力影响修正时, 依据 [ BQ ]值引起的降级将产 生以下问题:
( 1) 高地应力的修正 TB 法修正范围较小, 深埋 隧道只涉及 ~ 级围岩, 地应力等级标准跨度较大, 在实际应用中易产生较大误差。
收稿日期: 2007- 10 - 17 作者简介: 干昆蓉, 1959年出生, 女, 高级工程师。
第 3期
干昆蓉: 某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
65
可产生 1~ 2级的级别差, 给施工阶段围岩分级工作的 应用系统开发带来困难, 影响了围岩分级的标准化、自
增加了弹性波速度 Vp < 1. 5 km / s的土和 Vp < 1. 0 km / s 的碎石的第 级。
级, 修正量值为 1~ 2(降 1~ 2级 ) 。
表 4 GB 法对初始地应力状态影响修正系数 K 3
初始应
BQ
力状态 > 550 550~ 451 450~ 351 350~ 251 250
基本围 岩级别
!
∀
极 高应力 1. 0
高应力
Leabharlann Baidu0. 5
1. 0 1. 0~ 1. 5 1. 0~ 1. 5 1. 0
围岩分级是进行隧道设计与施工的基础, 是编制 定额的依据, 也是评价工程岩体稳定性的依据。我国 土木工程领域的围岩分级因各行业的特点不同, 而形 成了各自行业使用的围岩分类 ( 分级 ), 得到实际应用 的就有数十种; 分级数、划分办法和指标也各有差异, 这种状况极不利于行业间的技术交流, 也给工程管理 带来困难。因此, 根据国家计委综 [ 1986] 450号文的 要求, 由水利部主编会同有关部门共同制订的国家标
0. 2~ 0. 3 0. 4~ 0. 6 0. 7~ 0. 9
25 0 ! 0. 4~ 0. 6 0. 7~ 0. 9 1. 0
从表中可以看出, 修正系数 K 1 1, 由于 GB 法基 本分级的 BQ 划分间隔为 100, 由 ( 1) 式可知, 仅由于
GB法降级范围为 ~ 级 (采用对 K 1 值四舍五入规 则时 )。
动化进程。本文为某工程实践中对此问题进行的一些 1. 2 地下水修正
初步分析与应用尝试, 希望对完善围岩分级方法有所 帮助。文中 铁路隧道设计规范 ( TB 1003 2001) 采
GB法采用按岩体的坚硬程度及完整性指标, 分别 计算岩体质量指标修正值 [ BQ ]后, 据此对基本分级的
用的围岩 分级 简称 TB 分 级; 工程 岩体 分级 标准
K 2 主要软弱结构面产状影响修正系数;
个阶段进行, 基本分级均采用定性描述与定量指标相
K 3 初始地应力影响修正系数。
结合, 在内容和指标量值划分上均基本一致, 只是 GB
对地下水的修正系数 K 1 由表 1确定。
分为 ~ 级、TB 分为 ~ 级, 在 GB 第 级中又
表 1 地下水修正系数 K 1
准 工程岩体分级标准 已经有关部门会审批准, 工 程岩体 分级标准 ( GB 50218 94 ) 为强 制性国家 标 准, 自 1995年 7月 1日起施行。
但在铁路隧道施工阶段围岩分级的具体应用中, 可能遇到一些困惑, 使得分级工作有时只能凭设计人 员的经验确定, 影响了围岩分级的精度, 在一定程度上 增大了设计水平的波动性。尤其是在高地应力和高水 压下, 围岩级别修正的方法有所差异, 这种差异, 有时
( 2) 地下水修正的降级范围 GB 法较 T B法小, 仅 限于 ~ 级围岩 (加入四舍五入规则时 ) , 是否会增 加设计风险; GB 法在地下水的修正量值上有可能达不 到 TB分级的降级标准, 此时, 定级工作应如何进行。
( 3) 在高水压条件下, GB 法修正结果与实际级别 有效大差异; TB 法则未做说明。即高水压条件下围岩 级别应如何判定。
淋水
出水状态
基本围岩级别 潮湿或点滴状 水压 0. 1 M P a或涌水量 10 L ( m in m ) 水压 > 0. 1 M P a或涌水量 > 10 L ( m in m )
> 450
0 0. 1 0. 2
BQ
450~ 351
350~ 251
0. 1 0. 2~ 0. 3 0. 4~ 0. 6