隧道工程第一章 围岩分级及围岩压力
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一、公路隧道围岩的分级1、一级围岩:坚硬岩,岩体完整,巨整体状或巨厚层状结构。
围岩基本质量指标大于550兆帕。
2、二级围岩:坚硬岩,岩体完整,块状或厚层状结构;较坚硬岩,岩体完整,块状整体结构。
围岩基本质量指标在550至451兆帕之间。
3、三级围岩:坚硬岩,岩体较破碎,巨块(石)碎石状镶嵌结构,较坚硬岩或较软硬岩石。
岩体较完整,快状体或中厚层结构。
围岩基本质量指标在450至351兆帕之间。
4、四级围岩:坚硬岩,岩体较破碎。
碎裂结构,较坚硬岩、岩体较破碎,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,中薄层状结构。
土体,压密或成岩作用的黏土及砂性土;黄土。
一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。
围岩基本质量指标在350至251兆帕之间。
5、五级围岩:较软岩,岩体破碎;软岩,岩体较破碎至破碎;及破碎各类岩体,碎裂状,松散结构。
一般第四系的半干硬至重塑的黏土及稍湿至潮湿的碎石土,卵石土、网砾、角砾及黄土。
非黏土呈松散结构,黏土及黄土呈松软结构。
围岩基本质量指标小于等于250。
6、六级围岩:软塑状黏土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等。
其中一级围岩为最好结构,六级围岩为最差结构。
二、围岩的初步判定1、隧道围岩的分级的综合评定方法宜采用两步分级,并按以下顺序进行:围岩分级分为初步分级和和详细分级。
其中初步分级为:定性(坚硬、完整)+定量。
详细分级为考虑修整因素的影响,修整定量。
修正因素为:有无地下水、软弱结构面,且有一组起控制作用。
是否存在高的初应力。
三、隧道的构成1、隧道主要由主体构造物和附属构造物构成。
其中主体构造物有分为:洞门和洞身衬砌。
附属构造物分为:通风、照明、安全措施、供配电、应急系统等。
2、不同的分类形式分为不同的种类:(1)按地层分类,分为岩石隧道、土质隧道。
(2)按所处位置分为,山岭隧道、城市隧道、水底隧道。
(3)按埋深长度分为,浅埋隧道和深埋隧道。
(4)按长度分为,短、中、长、特长。
隧道围岩分级及围岩压力隧道所穿过的地层是千变方化的,可能遇到各种工程性质不同的围岩。
隧道围岩分级是评价隧道围岩稳定性的重要参数,也是隧道支护方案设计和施工工艺确定的主要依据。
分级的正确与否直接影响着隧道施工和运营安全,因此,正确划分隧道围岩分级就显得尤为重要。
在围岩分级确定的情况下,如何确定支护结构上的作用力(即围岩压力)就成为正确、合理设计隧道结构的关键。
4.1 围岩岩性与初始应力4.1.1 围岩岩性隧道工程围岩是指地壳中受开挖活动影响的那一部分岩土体。
这个范围在横断面上约为6~10倍的洞径。
围岩的工程性质,一般包括三个方面:物理性质、水理性质和力学性质。
而对围岩稳定性最有影响的是力学性质,即围岩抵抗变形和破坏的性能。
围岩既可以是岩体,也可以是土体。
本书仅涉及岩体的力学性质。
岩体是在漫长的地质历史中形成的地质体,被许许多多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割为大小不等、形状各异的各种块体。
这些地质界面称为结构面或不连续面,这些块体称为结构体,岩体可以看作由结构面和结构体组合而成的具有结构特征的地质体。
所以,岩体的力学性质主要取决于岩体的结构特征、结构体岩石的特性及结构面的特性。
环境因素,尤其地下水和地应力对岩体的力学性质影响也很大。
在软弱围岩中,节理和裂隙比较发育,岩体被切割破碎,结构面对岩体的变形和破坏都不起主导作用,所以岩体的特性与结构体岩石的特性并无本质区别。
在完整而连续的岩体中亦是如此。
反之,在坚硬的块状岩体中,由于受软弱结构面切割,块体之间的联系减弱,此时,岩体的力学性质主要受结构面的性质及其在空间的组合所控制。
由此可见,岩体的力学性质必然是诸因素综合作用的结果。
岩体与岩石相比,两者有着很大的区别:与工程总体尺度相比,岩石几乎可以被认为是均质、连续和各向同性的介质;而岩体则具有明显的非均质性、不连续性和各向异性。
岩体抗拉变形能力差,因此,岩体受拉后很容易沿结构面发生断裂。