隧道围岩分类与围岩压力共50页
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第三章 围岩分级及围岩压力
10cm以上岩芯累计长度 RQD 100% 单位钻孔长度
(四)组合多种因素的分级方法
“岩体质量——Q”的分类方法：
RQD J r J w Q J h J a SRF
式中 RQD——岩石质量指标； Jh ——节理组数目； Jr——节理粗糙度； Ja——节理蚀变值； Jw——节理含水折减系数； SRF ——应力折减系数。
层状结构、 块石碎石 结构
碎石角砾 状结构
0.35~0.55
0.15~0.35 ≤0.15
极破 碎
散体状结 构
地下水状态的分级
级别 状态 渗水量 (l/(min〃10m))
Ⅰ
Ⅱ
干燥或湿润
偶有渗水
<10
10~25
Ⅲ
经常渗水
25~125
地下水影响的修正
地下水状 态分级 Ⅰ
围岩级别
Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅵ —
凝灰岩等喷出岩； 砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰 岩、泥岩、煤等沉积岩； 云母片岩或千枚岩等变质岩
岩体完整程度的划分
完整 程度 完整 较完 整
结构面状态
结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性
结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物
结构类型
岩体完整性 指数 >0.75 0.55~0.75
巨块状整 体结构
块状结构
较破 碎
破碎
结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物
结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大
(四)组合多种因素的分级方法
“岩体质量——Q”的分类方法：
RQD J r J w Q J h J a SRF
式中 RQD——岩石质量指标； Jh ——节理组数目； Jr——节理粗糙度； Ja——节理蚀变值； Jw——节理含水折减系数； SRF ——应力折减系数。
层状结构、 块石碎石 结构
碎石角砾 状结构
0.35~0.55
0.15~0.35 ≤0.15
极破 碎
散体状结 构
地下水状态的分级
级别 状态 渗水量 (l/(min〃10m))
Ⅰ
Ⅱ
干燥或湿润
偶有渗水
<10
10~25
Ⅲ
经常渗水
25~125
地下水影响的修正
地下水状 态分级 Ⅰ
围岩级别
Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅵ —
凝灰岩等喷出岩； 砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰 岩、泥岩、煤等沉积岩； 云母片岩或千枚岩等变质岩
岩体完整程度的划分
完整 程度 完整 较完 整
结构面状态
结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性
结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物
结构类型
岩体完整性 指数 >0.75 0.55~0.75
巨块状整 体结构
块状结构
较破 碎
破碎
结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物
结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大
高铁隧道(围岩分级、压力)
按照节理 ( 裂隙 ) 发育程度的不同又分为：节理不
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度按下表划分。
1
围岩分级
岩体完整程度的划分
完整 程度
完整 较完 整 较破 碎 破碎 极破 碎 结构面状态 结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性 结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大 结构类型 巨块状整 体结构 块状结构 层状结构、 块石碎石 结构
表中R为RQD指标。
1
围岩分级
●优点是分级指标大体上是半定量的，同 时考虑了多种因素的影响；缺点是分级的 判断还带有一定的主观性，如弹性波速度 低，可能是有岩体完整，但岩质松软；地 质坚硬，但比较破碎；地形上局部高低相 差悬殊等几种原因引起的，就弹性波速度 这一个指标，就很难客观地下出正确的结 论。
严重
很严重
围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响 带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育
位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、 角砾状，有的呈粉末泥土状
1
等级
节理不 发育
围岩分级
地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间 距在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度按下表划分。
1
围岩分级
岩体完整程度的划分
完整 程度
完整 较完 整 较破 碎 破碎 极破 碎 结构面状态 结构面1~2组，以构造型节理或层面为主，密 闭性 结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，裂 隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物 结构面一般为3组，以节理及风化裂隙为主， 在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以微 张型和张开型为主，多有充填物 结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断 层附近受构造作用影响大，裂隙宽度以张开 型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填， 充填物厚度大 结构类型 巨块状整 体结构 块状结构 层状结构、 块石碎石 结构
表中R为RQD指标。
1
围岩分级
●优点是分级指标大体上是半定量的，同 时考虑了多种因素的影响；缺点是分级的 判断还带有一定的主观性，如弹性波速度 低，可能是有岩体完整，但岩质松软；地 质坚硬，但比较破碎；地形上局部高低相 差悬殊等几种原因引起的，就弹性波速度 这一个指标，就很难客观地下出正确的结 论。
严重
很严重
围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响 带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育
位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、 角砾状，有的呈粉末泥土状
1
等级
节理不 发育
围岩分级
地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间 距在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状
隧道围岩分级与围岩压力(二)-中南大学-《隧道工程》
1.深埋隧道围岩松动压力的确定方法
(1) 隧规法（统计法）：采用破损阶段法设计时
q hq
hq 0.45 2s1 w
式中 γ—围岩容重；
hq—坍落拱高度； s —围岩级别；
w —宽度影响系数，由 w=1+i（B-5）计算：
B —坑道宽度，当 B＜5m时，取 i =0.2，
当 B＞5m时，取i =0.1。
●假定：所有的岩体都不同程度地被节理、裂隙所切 割，因此可视为散粒体。但岩体又不同于一般的散粒体， 其结构面上仍存在着不同程度的粘结力。
●这种粘结力体现为摩擦力，以似摩擦系数f表示—
—称其为岩体的“坚固性系数”。
33
4.4.4 围岩松动压力的确定方法
1.深埋隧道围岩松动压力的确定方法
(2)普氏理论 ● 岩体坚固性系数f：是一个以岩体强度为主的指
35
4.4.4 围岩松动压力的确定方法
(2)普氏理论
●围岩压力 作用在支护结构上的围岩压力就是自然拱内松散岩 体的重力 ◆垂直匀布松动压力为
q h
◆围岩水平匀布松动压力可按朗金公式计算源自e(q1 2
Ht
)
tg
2
(45
0
2
)
36
4.4.4 围岩松动压力的确定方法
(2)普氏理论 ◆跨度
①坚硬岩体:
B Bt
本节主要内容： ➢岩体初始应力状态 ➢围岩压力定义与分类 ➢围岩松动压力的形成过程 ➢围岩松动压力的确定方法 ➢明洞压力的计算 ➢围岩压力的现场量测
4
4.4 围岩压力的确定
4.4.1 岩体初始应力状态
1. 岩体初始应力状态
隧道开挖前未扰动的岩体应力状态——也称原始应
力或一次应力。
隧道围岩分级及围岩压力
岩石强度和地下水等工程地质条件和弹性波纵波速度 因素，把围岩分为 6级，依其稳定性由好到差为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
1. 围岩的结构特征和完整状态
围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形
态各异、种类不同的岩石单元体（即结构体），围岩 结构特征是指结构面和结构体的特征。
第二十四页，编辑于星期三：十二点 十五分。
地坑院出入口
下一张
第十六页，编辑于星期三：十二点 十五分。
地坑院出入口
下一张
第十七页，编辑于星期三：十二点 十五分。
地坑院室内
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第十八页，编辑于星期三：十二点 十五分。
2．以岩石物理性质为指标的分级法：前苏联的
普氏分级法（也称 f 值分级法），“ f ”值是一个
综合的物性指标，它代表岩石的相对坚固性。如：
下一张
第三十三页，编辑于星期三：十二点 十五分。
五道岭隧道内衬砌
返回
第三十四页，编辑于星期三：十二点 十五分。
二、坑道开挖前后围岩应力状态 （一）坑道开挖前围岩应力状态（初始应力状态）
坑道开挖前，地层是处于相对静止的状态。因为
地层中任何一处的土石都受到上、下、左、右、前、 后土石的挤压，保持着相对的平衡，称为原始应力状
式中： ? —泊松比，视地层性质不同 ? 值在
0.14~0.5 之间变化。 （二）坑道开挖后围岩应力状态（二次应力状态）
围岩应力重分布：坑道开挖之后，由于其周边 岩体的卸荷作用破坏了原有的平衡状态，使围岩的应 力状态发生了变化，同时产生了位移，促使应力重新 调整以达到新的平衡。
第三十八页，编辑于星期三：十二点 十五分。
第二十九页，编辑于星期三：十二点 十五分。
返回 第二节 围岩压力及成拱作用
1. 围岩的结构特征和完整状态
围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形
态各异、种类不同的岩石单元体（即结构体），围岩 结构特征是指结构面和结构体的特征。
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2．以岩石物理性质为指标的分级法：前苏联的
普氏分级法（也称 f 值分级法），“ f ”值是一个
综合的物性指标，它代表岩石的相对坚固性。如：
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五道岭隧道内衬砌
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二、坑道开挖前后围岩应力状态 （一）坑道开挖前围岩应力状态（初始应力状态）
坑道开挖前，地层是处于相对静止的状态。因为
地层中任何一处的土石都受到上、下、左、右、前、 后土石的挤压，保持着相对的平衡，称为原始应力状
式中： ? —泊松比，视地层性质不同 ? 值在
0.14~0.5 之间变化。 （二）坑道开挖后围岩应力状态（二次应力状态）
围岩应力重分布：坑道开挖之后，由于其周边 岩体的卸荷作用破坏了原有的平衡状态，使围岩的应 力状态发生了变化，同时产生了位移，促使应力重新 调整以达到新的平衡。
第三十八页，编辑于星期三：十二点 十五分。
第二十九页，编辑于星期三：十二点 十五分。
返回 第二节 围岩压力及成拱作用
隧道围岩分级与围岩压力 围岩压力
围岩压力
围岩压力
(a)
(b)
变
松
形
动
阶
阶
段
段
(c)
(d)
塌
成
落
拱
阶
阶
段
段
围岩松动压力的形成
围岩压力
围岩压力
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；
围岩压力
⑴ 深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法)
围岩竖向匀布压力q 按下式计算：
q = 0.45 ×2 s-1×γω (kN/m2)
式中 ：S—围岩级别，如属II级，则S＝2； γ— 围岩容重， (kN/m3)； ω＝1+ i(B-5) — 宽度影响系数； B — 隧道宽度,(m）； i —以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。 当B<5m，取i ＝0.2；当B > 5m,取i ＝0.1。
围岩压力
① 深、浅埋隧道的判定原则
Hp＝（2～2.5）hq 式中:Hp—深浅埋隧道分界深度;
hq—荷载等效高度，按下式计算： hq＝q/γ
q —深埋隧道竖向均布压力 kN／m2； γ —围岩容重（kN／m2）。
围岩压力
在矿山法施工的条件下
I～Ⅲ级围岩取 Hp＝2hq
Ⅳ～Ⅵ级围岩取 Hp＝2.5hq
围岩压力
围岩压力
围岩压力
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。
岩体初始 应力状态
围岩分级与围岩压力
其它指标（膨胀性、软化性、抗冻性等）
力学性质
强度指标（抗拉、抗剪、抗压等）
变形特性（压缩变形、剪切变形、流变等）
注意岩体和岩石性质的差异
1、隧道围岩的概念及其性质
1、隧道围岩的概念及其性质
岩石试样中孔隙体积与试样体积的百分比称为孔隙率。
可分为：天然密度、饱和密度、干密度、颗粒密度等
质量指标（密度、容重等）
隧道围岩的工程性质
（2）隧道围岩的工程性质
强度指标（抗压、抗拉、抗剪等）
岩石在荷载作用下破坏时承受的最大荷载应力称为强度。包括抗压、抗拉、抗剪强度等，其中以抗压和抗剪为最为重要，很少考虑抗拉强度。
变形指标（压缩、剪切、流变等）
影响因素十分复杂。包括作用力的大小和方式；岩石物理性质，如矿物组成和结构构造；变形条件，如围压、温度、孔隙压力、时间、含水量等。
（1）隧道ห้องสมุดไป่ตู้岩的概念
注意几个问题:
围岩≠岩体
围岩不是整个岩土体，是受隧道建设影响（工程意义上的影响）的那部分岩土体
岩体≠岩石
岩体=岩石+结构面
围岩既可能是岩质，也可能是土质，或是二者混合体
1、隧道围岩的概念及其性质
（2）隧道围岩的工程性质
物理性质
质量指标（密度、容重等）
孔隙指标（孔隙率等）
水理指标（吸水率、含水率、饱水率等）
3、隧道围岩分级
（3）铁路和公路隧道围岩分级
(C) 现行铁路隧道围岩分级方法
围岩基本分级
修正基本分级
①岩石坚硬程度
软硬岩分界指标：30Mpa Rb>30 硬岩 5 <Rb≤30 软岩 Rb <5 极软岩
②岩体完整程度
指标1：结构面发育程度 指标2：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别。
力学性质
强度指标（抗拉、抗剪、抗压等）
变形特性（压缩变形、剪切变形、流变等）
注意岩体和岩石性质的差异
1、隧道围岩的概念及其性质
1、隧道围岩的概念及其性质
岩石试样中孔隙体积与试样体积的百分比称为孔隙率。
可分为：天然密度、饱和密度、干密度、颗粒密度等
质量指标（密度、容重等）
隧道围岩的工程性质
（2）隧道围岩的工程性质
强度指标（抗压、抗拉、抗剪等）
岩石在荷载作用下破坏时承受的最大荷载应力称为强度。包括抗压、抗拉、抗剪强度等，其中以抗压和抗剪为最为重要，很少考虑抗拉强度。
变形指标（压缩、剪切、流变等）
影响因素十分复杂。包括作用力的大小和方式；岩石物理性质，如矿物组成和结构构造；变形条件，如围压、温度、孔隙压力、时间、含水量等。
（1）隧道ห้องสมุดไป่ตู้岩的概念
注意几个问题:
围岩≠岩体
围岩不是整个岩土体，是受隧道建设影响（工程意义上的影响）的那部分岩土体
岩体≠岩石
岩体=岩石+结构面
围岩既可能是岩质，也可能是土质，或是二者混合体
1、隧道围岩的概念及其性质
（2）隧道围岩的工程性质
物理性质
质量指标（密度、容重等）
孔隙指标（孔隙率等）
水理指标（吸水率、含水率、饱水率等）
3、隧道围岩分级
（3）铁路和公路隧道围岩分级
(C) 现行铁路隧道围岩分级方法
围岩基本分级
修正基本分级
①岩石坚硬程度
软硬岩分界指标：30Mpa Rb>30 硬岩 5 <Rb≤30 软岩 Rb <5 极软岩
②岩体完整程度
指标1：结构面发育程度 指标2：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别。
222隧道围岩及围岩压力(第3讲)
铁路隧道围岩分级
基 本 分 级
铁路隧道围岩分级
地下水修正 地下水对围岩的影响：软化围岩、软化结构面，促使围岩滑动； 增加滑动力，使围岩失稳。
围
岩
级
地应力修正
别
修
正
技能检测
技能检测
序号
1
老师提出问题 围岩分级的目的？
2 我国铁路隧道围岩分级的类型？
3 铁路隧道围岩分级的基本方法？
4
围岩级别修正分哪两方面？
2
围岩与岩体的区别？
3 围岩对隧道施工设计的影响？
铁路隧道围岩分级
选择施工方法的依据
1
围
进行科学管理及正确评价经济效益
2
岩 分
确定结构上的荷载
3
级
确定衬砌结构的类型及其尺寸
4
的
目
制定劳动定额
5
的
材料消耗标准基础等
6
铁路隧道围岩分级
围
以岩石强度或岩石的物类法：坚石、次坚石、松石、土
膨胀压力
围岩吸水而膨胀崩解引起的压力
冲击压力
高地应力围岩开挖隧道，部分解除约束，积累的弹 性变形能量突然释放引起岩体抛射产生的巨大压力
隧道围岩压力
影响围岩压力的因素
地质因素 工程因素
• 原始应力状态、岩石力学性质、 岩体结构面
• 施工方法、支护时间、支护本 身刚度、隧道位置、隧道形状
回顾及小结
围岩概论 围岩分级 围岩压力
类
型
铁路隧道围岩分级
基本理论
铁
“以岩体构造和岩性特征为代表的”的综合指标分级方
路
法，即采用以围岩稳定性为基础的两部分级模型。
隧
基本方法
隧道施工技术—围岩分级与围岩压力
项目一 围岩分级与围岩压力
n 任务一 围岩分级
任务一 围岩分级
围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范 围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响 的那部分岩体。
围岩稳定性则是指坑道开挖后围岩自身在不支 护条件下的稳定程度。
充分稳定 基本稳定
暂时稳定
不稳定
任务一 围岩分级
1
2
3
4
充分稳定。坑
道在长时间内有 足够的自稳能力， 无需任何人为支 护而能维持稳定， 无坍塌、偶尔有 掉块。
基本稳定。坑道
会因爆破、岩块结 合松弛等而产生局 部掉块，但不会引 起坑道的坍塌，层 间结合差的平缓岩 层顶板可能弯曲、 断裂。
暂时稳定。坑道
开挖后呈现出不同 程度的坍塌现象， 坍塌后的坑道呈拱 形而处于暂时稳定 状态。大多数坑道 是属于这个类型。
地下水 状态
Ⅰ
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ -
Ⅱ
ⅠⅡ Ⅳ Ⅴ Ⅵ -
Ⅲ
ⅡⅢ Ⅳ Ⅴ Ⅵ -
围岩级别 Ⅰ Ⅱ
应力状态
极高应力 Ⅰ Ⅱ
Ⅵ
Ⅲ Ⅳ/Ⅴ Ⅵ
不稳定。坑
道在无支护条 件下是难以开 挖的，随挖随 坍，常常要先 支后挖。
任务一 围岩分级
1、以岩石强度或岩 石的物理性质指标为 代表的分类方法。
3、与地质勘探手段 相联系的分级方法。
2、以岩体构造、岩性 特征为代表的分类方法。
隧道围 岩分级
4、组合多种因素的 分级方法。
任务一 围岩分级
我国现行隧道围岩分级的方法： 1、围岩分级的基本因素
岩石按坚硬程度划分为极硬岩、硬岩、较软 岩、软岩和极软岩５类；按岩体完整程度划 分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎 等５类。 2、我国隧道围岩基本分级
n 任务一 围岩分级
任务一 围岩分级
围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范 围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响 的那部分岩体。
围岩稳定性则是指坑道开挖后围岩自身在不支 护条件下的稳定程度。
充分稳定 基本稳定
暂时稳定
不稳定
任务一 围岩分级
1
2
3
4
充分稳定。坑
道在长时间内有 足够的自稳能力， 无需任何人为支 护而能维持稳定， 无坍塌、偶尔有 掉块。
基本稳定。坑道
会因爆破、岩块结 合松弛等而产生局 部掉块，但不会引 起坑道的坍塌，层 间结合差的平缓岩 层顶板可能弯曲、 断裂。
暂时稳定。坑道
开挖后呈现出不同 程度的坍塌现象， 坍塌后的坑道呈拱 形而处于暂时稳定 状态。大多数坑道 是属于这个类型。
地下水 状态
Ⅰ
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ -
Ⅱ
ⅠⅡ Ⅳ Ⅴ Ⅵ -
Ⅲ
ⅡⅢ Ⅳ Ⅴ Ⅵ -
围岩级别 Ⅰ Ⅱ
应力状态
极高应力 Ⅰ Ⅱ
Ⅵ
Ⅲ Ⅳ/Ⅴ Ⅵ
不稳定。坑
道在无支护条 件下是难以开 挖的，随挖随 坍，常常要先 支后挖。
任务一 围岩分级
1、以岩石强度或岩 石的物理性质指标为 代表的分类方法。
3、与地质勘探手段 相联系的分级方法。
2、以岩体构造、岩性 特征为代表的分类方法。
隧道围 岩分级
4、组合多种因素的 分级方法。
任务一 围岩分级
我国现行隧道围岩分级的方法： 1、围岩分级的基本因素
岩石按坚硬程度划分为极硬岩、硬岩、较软 岩、软岩和极软岩５类；按岩体完整程度划 分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎 等５类。 2、我国隧道围岩基本分级
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）。
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
●
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.
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；
第III类：与地下水有关的要素。
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
●
●
优点：目的明确，使用方便，能指导施工
缺点：分级指标以定性描述为主，人为因
素较大。
围岩的分级方法有以下几方面的发展趋势：
⑴ 分级应主要以岩体为对象。岩体则包括岩 块和各岩块之间的软弱结构面。因此分类应重 点放在岩体的研究上 ⑵ 分级宜与地质勘探手段有机的联系起来 有一个方便而又可靠的判断手段。随着地质勘 探技术的发展，这将使分类指标更趋定量化。
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。
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
隧道工程围岩压力及计算.pptx
pR q q附 pg
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第二节 荷载结构模式计算方法 ——结构力学计算方法
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一、荷载结构模型计算原理
它将支护结构和围岩分开来考虑: （1）支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来 源和支护结构的弹性支承 （2）隧道支护与围岩的相互作用是通过弹性支 承对支护结构施加约束来体现的 （3）围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性 支承的约束能力时间接地考虑
ip ——荷载位移，即基本结构中由于外荷载作用，
在 X i 方向所产生的位移；
f ——拱轴的矢高；
a
、
u
a
——拱脚截面的最终转角和水平位移。
第38页/共71页
半拱形结构计算
计算关键： ➢ 拱顶单位位移和荷载位移的计算； ➢ 拱脚位移的计算。
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
根据结构力学中位移计算方法，可求的某一点在单位力
第37页/共71页
半拱形结构计算
正对称的结构，作用有正 对称的荷载，利用对称性，从 拱顶切开，取基本结构如右图
典型方程的建立
X 1 11 X 2 12 1p a 0
X 1 21 X 2 22 2p f a ua 0
ik ——单位位移，即基本结构中由于 X k 1 作用时，
在 X i 方向产生的位移；
作用下，沿k方向的位移（忽略剪力作用）为：
kp
s M P M k ds 0 EI
s N P N k ds 0 EA
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
将X1（弯矩），X2（轴力），X3（剪力，取零）以及 外荷载作用下结构各截面内力代入可得：
将 X1、X21、111及 0荷2s 0M2s载EMI1E2作I1d2 用sds下0结2s 0NE构2s A12NE各dA12s截ds面02s内E01力2sI Ed1可Is 得ds：
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第二节 荷载结构模式计算方法 ——结构力学计算方法
第25页/共71页
一、荷载结构模型计算原理
它将支护结构和围岩分开来考虑: （1）支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来 源和支护结构的弹性支承 （2）隧道支护与围岩的相互作用是通过弹性支 承对支护结构施加约束来体现的 （3）围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性 支承的约束能力时间接地考虑
ip ——荷载位移，即基本结构中由于外荷载作用，
在 X i 方向所产生的位移；
f ——拱轴的矢高；
a
、
u
a
——拱脚截面的最终转角和水平位移。
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半拱形结构计算
计算关键： ➢ 拱顶单位位移和荷载位移的计算； ➢ 拱脚位移的计算。
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
根据结构力学中位移计算方法，可求的某一点在单位力
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半拱形结构计算
正对称的结构，作用有正 对称的荷载，利用对称性，从 拱顶切开，取基本结构如右图
典型方程的建立
X 1 11 X 2 12 1p a 0
X 1 21 X 2 22 2p f a ua 0
ik ——单位位移，即基本结构中由于 X k 1 作用时，
在 X i 方向产生的位移；
作用下，沿k方向的位移（忽略剪力作用）为：
kp
s M P M k ds 0 EI
s N P N k ds 0 EA
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1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
将X1（弯矩），X2（轴力），X3（剪力，取零）以及 外荷载作用下结构各截面内力代入可得：
将 X1、X21、111及 0荷2s 0M2s载EMI1E2作I1d2 用sds下0结2s 0NE构2s A12NE各dA12s截ds面02s内E01力2sI Ed1可Is 得ds：
第四章__围岩分级与围岩压力
型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填，
充填物厚度大
层状结构、 块石碎石
结构
碎石角砾 状结构
散体状结 构
0.55～ 0.75
0.35～ 0.55
0.15～ 0.35
≤0.15
22
铁路隧道围岩分级
2.围岩基本分级及其修正
(1)基本分级 《公(铁)路隧道设计规范》隧道围岩划分为六级。 (2)隧道级别的修正
在这类分级法中，比较完善的是1974年挪威地质 学家巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量—Q”分级法。 Q与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
Q RQD J r J w J h J a SRF
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
隧道工程施工技术
1
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分级。 ■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性
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
6
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！
充填物厚度大
层状结构、 块石碎石
结构
碎石角砾 状结构
散体状结 构
0.55～ 0.75
0.35～ 0.55
0.15～ 0.35
≤0.15
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铁路隧道围岩分级
2.围岩基本分级及其修正
(1)基本分级 《公(铁)路隧道设计规范》隧道围岩划分为六级。 (2)隧道级别的修正
在这类分级法中，比较完善的是1974年挪威地质 学家巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量—Q”分级法。 Q与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
Q RQD J r J w J h J a SRF
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
隧道工程施工技术
1
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分级。 ■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性
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
6
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！