第四章 隧道围岩分级及围岩压力(陈秋南)
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隧道围岩分级及其应用与围岩压力隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广,包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态、地温梯度等。
因此,隧道围岩的稳定性是反映地质环境的综合指标。
也是我们修建隧道工程对围岩特征研究的重要内容之一。
隧道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。
其性质、大小、方向以及发生和发展的规律,对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。
5.1 隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。
一个较好的、符合地下工程实际情况的围岩分级,多改善地下结构设计,发展新的隧道施工工艺,降低工程蛰价,多XX省地修建隧道,有着十分重要的意义。
借用苏联的岩石坚固系数进行分类,即通常所谓的普氏系数(f值)。
在长期大量的地下工程实践中发现:这种单纯以岩石坚固性(主要是强度)指标为基础的分类方法,不能全面反映隧道围岩的实际状态。
逐渐认识到:隧道的破坏,主要取决于围岩的稳定性,而影响围岩稳定性的因素是多方面的,其中隧道围岩结构特征和完整状态,是影响围岩稳定性的主要因素。
隧道围岩体的强度,对隧道的稳定性有着重要的影响,地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。
从围岩的稳定性出发,1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”,这个分类由稳定到不稳定共分六类,代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。
我国公路隧道围岩分级起步较晚,随着我国经济的发展,公路交通得到较大的发展,大量的公路隧道修建,需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级,于1990年,根据我国铁路隧道的围岩分级为基础,编制了我国“公路隧道围岩分级”。
从国内外的发展中可以看出,以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是总的趋势。
但分级指标方面,大多数正在从定性描述、经验判断向定量描述发展。
5.1.1隧道围岩分级的因素指标及其选择围岩分级的指标,主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素,大体有以下几种:1.单一的岩性指标一般有岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等物理力学参数;岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
第四章隧道的围岩分类围岩压力1围岩的工程性质理性质:容重、节理的产状等理性质:岩体的溶水性、透水性、持水性等学性质:抗压、抗拉、抗剪强度:变形跟强度岩体的变形特征拉、受压、剪切、流变受压变形石:线性、弹性弱结构面:非线性、塑性体:弹塑性体剪切变形要受结构面控制结构面滑动:结构面的变形特性即为岩体的变形特性石断裂: 结构面不参与作用,岩石的变形特性起到主导作用结构面影响下沿岩石剪断,岩体的变形介于上述二者之间流变特性变:指应力不变,而应变随时间增长。
弛:应变不变,而应力随时间而衰减。
题:围岩流变特性对隧道的影响?岩体强度抗压强度石:受微裂隙所制约,强度大体:受结构面控制,强度小,并有各向异性抗剪强度体的抗剪强度受到结构面的制约结论体的强度要比岩石的强度低得多,一般情况下,岩体的抗压强度只有岩石的70-80%,结构面发育的岩体,只有5-10%2 岩稳定性:隧道开挖后,围岩自身在不支护条件下的稳定程度影响围岩稳定性的因素质因素~客观因素为因素~主观因素、工程因素1、地质因素从5个方面来分析:体结构特征;结构面性质和空间的组合;岩石的力学性质;地下水的影响;围岩的初始应力状态(1)岩体结构特征指岩体的破碎程度或完整状态(涉及到节理发育程度、裂缝率等),具体而言,指构成岩体的岩块大小,以及这些岩块的组合排列情况(围岩完整性包括这两方面)整状态:整块状、大块状等碎程度:裂隙率、裂隙间距裂隙是广义的:包括层理、节理、断裂及夹层等结构面裂隙间距——表示岩块的大小;指沿裂隙法线方向上裂隙间的距离(2)结构面性质和空间组合质1结构面的成因2结构面的光滑程度3结构面的物质组成4结构面的规模5结构面的密集度空间组合指结构面的相互位置状态块状或者层状结构的岩体中,控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质和他们在空间的组合状态。
(3)岩石的力学性质:主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度。
(4)围岩的初始应力场始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。