第二章 隧道工程地质环境及围岩分级

第三节 地下工程围岩分级(类)
岩体完整程度的定性划分:结构面发育程 度(组数,平均间距),主要结构面的结合程 度,主要结构面类型和岩体结构类型. 岩石坚硬程度的定量指标:岩石单轴饱和 抗压强度 岩体完整程度的定量指标:岩体完整性指 数,岩体体积节理数
第三节 地下工程围岩分级(类)
岩体基本质量级别的确定 岩体基本质量分级,应根据岩体基本质量的定性 特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合确定. 何谓岩体基本质量指标BQ? 工程岩体级别的确定 在岩体基本质量分级的基础上,结合不同类型工 程的特点,考虑地下水状态,初始地应力状态,工程 轴线或走向线与主要软弱结构面产状的组合关系等必 要的修正因素确定. 岩体基本质量指标修正值[BQ]
第三节 地下工程围岩分级(类)
④《水工隧洞设计规范 水工隧洞设计规范》(SL279—2002) 水工隧洞设计规范 的围岩分类 方法: 方法:综合评分
第三节 地下工程围岩分级(类)
分级因素: 两个因素:岩石坚硬程度,岩体完整程度. 分级思路,方法: 分两步走:先确定围岩基本分级 围岩基本分级,围岩基 围岩基本分级 基 本分级的修正.围岩基本分级由岩石坚硬程度, 本分级的修正 岩体完整程度两个因素确定;岩石坚硬程度和 岩体完整程度,采用定性划分和定量指标两种 方法确定.
一,何谓"初始应力场"?为什么要研 究它? 二,初始应力场的组成
按成因,分为:自重应力场,构造应力场;按形 成时间,构造应力场又可分为:构造残余应力 场,新构造应力场.
三,初始应力场的变化规律
1,自重应力场的变化规律 2,构造应力场的变化规律
自重应力垂直分量 σoz=γH 自重应力水平分量:
第三节 地下工程围岩分级(类)
岩体基本质量 分级因素 基本质量的分级因素 基本质量 分级因素及其确定方法 确定方法 岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完 整程度两个因素确定. 岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定 性划分和定量指标两种方法确定. 岩石坚硬程度的定性划分:锤击,浸水, 岩石风化特征观察.

该分级法主要考虑了围岩的结构特征和完整状态、岩石强度和 地下水 、围岩基本质量指标等因素，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。
当遇有地下水时，按下列原则调整围级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小
和危害程度，调整围岩级别。当地下水影响围岩稳定，产生局部坍 塌或软化软弱面时，可酌情降1级。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时， 可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情 况，判断对围岩的危害程度，酌情降1－2级。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间 存在着一定的内在联系和规律，因而根据岩体完整程度和岩石坚硬 程度等重要指标，按坑道开挖后的围岩稳定性对围岩进行等级划分， 这就是围岩分级。
（2）围岩分级的目的：为隧道设计和施工提供依据。 ①可以据此选择适当的施工方法； ②确定支护结构上的荷载（松散荷载）； ③确定衬砌结构的类型及其尺寸；
项目2 隧道工程地质环境
任务2.3 掌握隧道围岩分级
任务2.3 掌握隧道围岩分级
工作任务： （1）掌握围岩分级方法，能够对围岩进行分级；
1.概 述 （1）围岩：隧道周围一定范围内对洞身产生影响的的岩土体。 隧道的围岩是特征状态千变万化，有松散的流沙和和坚硬的花
岗岩。
流沙、管涌现象
花岗岩
围岩自稳时间：是指围岩在开挖暴露后，在未进行任何支护情 况下，自行达到持续稳定的时间。
Ⅵ
Ⅰ
差 围岩的结构特征和完整状态
好
大 地质变动的剧烈程度、规模大小、次数少 小

✓ 勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背 景的宏观把握，不可能做出微观的把握；
✓ 复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影 响；
『 2.2 ▎施工地质超前预报
✓ 作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能 显现出来；
✓ 施工期需要对地质定量的评价而非定性； ✓ 积累经验提高隧道施工地质超前预报准确率和水平及
『 2.2 ▎施工地质超前预报
水平声波反射法
它利用孔间地震剖面法(ABSP)的原理及相应软件开发的 一种超前预报方法。
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波，当地震 波遇到波阻抗分界面时，将发生折射、反射，频谱特征也将 发生变化，通过探测反射信号(接收频率为声波频段的地震 波)，求得其传播特征后，便可了解工作面前方的岩体特征 。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此， 在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素 (岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
迭加成水平应力
重力应力场：岩体由于自重形成的应力场。它是地心引力和 离心惯性力共同作用的结果。
σv＝ H σH＝μ/（1-μ）· H
λ = μ/（1-μ）为侧压力系数
构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是 地应力作用的结果。
较复杂，对岩体稳定影响较大。最大主应力方向为垂直 于构造线方向；水平分量一般大于垂直分量。构造应力 一般为压应力。水平应力具有明显的各向异性,且具有很 强的方向性。
岩体的范围：取决于工程的形状、位置、工程类型、工程规 模等。
岩体与岩石的区别：岩石和岩体过去统称岩石。岩体是 地壳的一部分，有结构体及结构面组成，即由各种岩石 块体组合而成的岩石结构物。

第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
褶皱
断层
节理
所有方法的基础 直观，但成本高，施工影响大 适用基本认定不良地质区段，对 施工干扰大
围岩自重应力场的变化规律
应力是随深度成线性增加 水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等
更为常用
第四节 围岩分级
1.0～2.0
＜1.0(饱和状态 的土＜1.5)
㈡ 围岩分级的影响因素及分级的修正
1、地下水 在隧道围岩分级中水的影响是不容忽视的，在同级围 岩中，遇水后则适当降低围岩级别。降低的幅度主要视： ①围岩的岩性及结构面的状态；②地下水的性质、大小、 流通条件及对围岩浸润状况和危害程度而定。本围岩分级 中关于地下水影响的修正参照表2-4-4和表2-4-5。
级法最早考虑了埋深对围岩级别的影响。其缺点是分类指标
还缺乏定量描述，没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法， 在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此，
在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素
完 整
结构面1～2组，以构造型节理或层面 为主，密闭型
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
2、初始应力场 围岩的初始应力状态对岩体的构造一力学特征是有一定