隧道现场围岩类别判断(全)
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隧道工程试题及答案(精准版)。
隧道工程试题及答案之4一、单选题(每题1分,共10分)1、公路隧道按其长度分类可分为短隧道、中隧道、长隧道、特长隧道,中隧道长度为()1)L≤250 2)1000>L>250 3)3000≥L≥1000 4)L>30002、隧道施工控制测量的精度,应以哪种误差衡量()1)最小误差2)中误差3)最大误差4)极限误差3、对明洞衬砌施工,下列论述正确的有()1)浇注砼前应复测中线的高程,衬砌不得侵入设计轮廓线2)浇筑拱圈混凝土其强度达到2.0MPa,就可拆除模板3)明洞拱背回填可先填一边夯实后再填另一边夯实4)明洞拱背回填不需作粘土隔水层4、采用先拱后墙法施工时,边墙马口开挖应()1)左右边墙马口应同时开挖2)同一侧的马口宜跳段开挖3)左、右侧墙马口应交织开挖,不得对开4)先开马口,应开在边墙围岩较破碎的区段,且长度不能太长,一般不超过8m,并且及时施工作边墙衬砌5、锚杆做拨力试验检查的频率()1)按锚杆数1%做拨力试验2)不小于3根做拨力试验3)同时满意1)和2)条件4)满意1)或2)条件6、二次衬砌混凝土施工,下列叙述正确有()1)初期支护与二次衬砌间空隙,由于对隧道结构影响不大,为了节约成本可不填2)泵砼浇注二衬时,可先从一边浇注完后再浇注另一边3)二次衬砌施工完后再施工地道仰拱4)二次衬砌施工前应细致搜检已铺设的防水层有无破损,并同时肃清防水层外表粉尘和洒水润湿7、某地道初期支护采用格栅钢支撑+双层钢筋网+系统锚杆支护体系,以下施工方法精确()1)架立格栅钢支撑挂好双层钢筋网再喷射砼2)架立格栅钢支撑挂第一层钢筋网喷射砼再挂第二层钢筋网喷射砼3)不论喷射砼多厚,一次就喷射够厚度4)喷射砼应分段、分部、分块,按先拱后墙,自上而下地进行喷射8、隧道通过松散地层施工,为了减少对围岩的扰动,施工时常用的手段()1)先挖后护2)先护后挖,密闭支撑,边挖边封闭3)强爆破,弱支护4)全断面开挖精选资料,欢迎下载。
隧道围岩分级隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础。
一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级,对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。
近年来,由于各种类型地下工程的大量修建,隧道围岩分级的研究也得到了很大的发展,出现了各种各样不同的围岩分类;但都是为一定的工程目的服务的。
如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度,确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。
人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的,因此,对围岩分类也有一个发展过程。
在早期,从国外情况来看,如日本,最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工,主要是根据开挖岩(土)体的难易程度(强度)来划分的。
前苏联在很长的时期内采用以岩石的坚固性来分类,采用一个综合注的指标f值,称为岩石坚固性系数。
理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力,不同于强度和硬度,而实际上只反映岩石抗压强度的性能,很少考虏岩体的构造特征。
在英、美等国,主要沿用泰沙基(K,Terzaghi)提出的分级法,其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响,比较好地反映隧道围岩的稳定状况。
目前美国也有用岩石质量指标(RQD)或隧道围岩在不支护条件下,暂时稳定的时间作为分级依据。
我国五十年代初期,铁路隧道围岩分级,基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础,这种分级仅运用上石方工程的土石分级法,没有适合隧道围岩的专门分类,只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。
以后,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。
铁路隧道围岩分级一、铁路隧道围岩分级类型根据《铁路隧道工程施工技术指南》铁路隧道围岩分级判定的内容将不同岩石性质和岩体结构的隧道围岩分为Ⅰ~Ⅵ六个基本级别。
铁路隧道围岩分级表注:表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏,不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。
二、围岩级别判定的一般步骤1、收集整理隧道场地的区域地质资料,分析研究设计图纸上详细的地勘报告,明确隧区主要的岩层、岩性、岩体构造、不良地质以及水文地质条件。
特别是要详细研究不良构造体和不良地质作用对隧道区围岩的岩石强度、岩体完整性的影响。
从整体上把握该区域工程地质条件。
2、按照编制的实施性超前地质预报组织进行隧道掌子面前方地质预测预报,并根据真实的预报结论分析判断掌子面前方的围岩情况。
一方面根据预报结论初步判断围岩基本分级的级别,并将其与设计时提供的围岩分级进行比对,另一方面作为围岩级别和支护方案变更的依据之一。
3、实时记录掌子面地质素描表和围岩级别判定卡中的内容,特别是要客观填写掌子面围岩的岩性指标、岩体完整性情况和地下水状况,这些指标均是作为围岩基本分级的理论依据。
如果难以明确围岩的地质条件,可通过实验和理论计算来确定围岩的各项力学性能和构造特点,来加以判断围岩级别。
4、根据得出的围岩岩性特征、构造特征以及其它相关资料并按照隧道围岩分级的标准进行围岩级别的判定。
三、围岩判定主要依据1、岩石的坚硬程度①从定性划分硬质岩包括坚硬岩和较硬岩,软质岩包括较软岩、软岩和及软岩。
坚硬岩:锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎,基本无吸水反应。
代表性岩石如未风化~微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。
较硬岩:锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎,有轻微吸水反应。
代表性岩石有1、微风化的坚硬岩石;2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。
较软岩:锤击声不清脆,无回弹,轻易击碎,浸水后指甲可刻出印痕。
高速公路、铁路隧道围岩等级判定(文/萧整勇)一、前言随着我国高等级公路、铁路建设的迅猛发展,高速公路、铁路的隧道比也不断的增加,由于现阶段探测方法的不准确性,隧道围岩情况又复杂多变,隧道围岩判定、分类工作对指导隧道施工、调整工法和支护参数尤为重要。
在围岩分类的基础上再依照每一类围岩的稳定程度给出最佳的施工方法和支护结构设计。
围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载(松散荷载)、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础,同时也是安全指导施工的有力保障。
汶马高速公路工程起于汶川县凤坪坝,止于马尔康市卓克基,是典型的第二阶梯(四川盆地)向第三阶梯(青藏高原)的过渡段。
公路沿线穿越了龙门山断裂带、米亚罗断裂带、松岗断裂带;汶马高速C14合同段的狮子坪1号隧道全长13.4公里,穿越了米亚罗断裂带,所穿越的主要岩性有变质砂岩、板岩、千枚岩等,地形地貌、水文地质条件极其复杂。
所以对狮子坪1号隧道掌子面围岩判定指导施工尤为重要。
二、隧道围岩级别判定工作流程隧道工程施工过程中需要进行隧道围岩级别判定的情况较多,这里指可能发生隧道围岩支护参数设计变更时进行的围岩级别判定工作。
由于其特殊性,隧道围岩级别判定一般采用五方现场会审制度(地质咨询、施工、监理、设计、业主)。
五方现场会审一般由业主组织,进行隧道围岩级别判定时由地质咨询方牵头会审,其他各方共同确认;进行支护参数确认时由设计方提出并经业主确认。
隧道围岩级别判定工作流程:预判-组织现场会审-审查工作-判定围岩级别-支护参数确认-签字确认。
三、隧道围岩级别判定工作方法隧道围岩判定一般采用定性和定量相结合的方法,按两步判定围岩分级:第一步通过测量或观察隧道围岩状况得到岩石硬度和岩体完整度的定量数值或定性结论,然后计算得到岩体基本质量指标BQ值或利用矩阵法查得围岩基本分级判定结论;第二步综合考虑其它影响岩体质量和稳定性的因素,选取地下水状况、软弱结构面、地应力三个因素进行围岩级别修正,同时结合隧道设计支护参数分等级的做法,以半级为单位进行修正。
隧道工程试题及答案之二一、单选题(每题1分,共10分)1、公路隧道按其长度分类可分为短隧道、中隧道、长隧道、特长隧道,中隧道长度为()1)L W2502)1000>L>2503 3000>L> 10004)L>30002、隧道施工控制测量的精度,应以哪种误差衡量()1)最小误差2)中误差3)最大误差4)极限误差3、对明洞衬砌施工,下列论述正确的有()■-■I .■\ -71)浇注砼前应复测中线的高程,衬砌不得侵入设计轮廓线匸 1/ / J""2)浇筑拱圈混凝土其强度达到 2.0MPa,就可拆除模板3)明洞拱背回填可先填一边夯实后再填另一边夯实/ I I .4)明洞拱背回填不需作粘土隔水层4、采用先拱后墙法施工时,边墙马口开挖应()1)左右边墙马口应同时开挖2)同一侧的马口宜跳段开挖3)左、右边墙马口应交错开挖,不得对开4)先开马口,应开在边墙围岩较破碎的区段,且长度不能太长,一般不超过8m并且及时施工作边墙衬砌5、锚杆做拨力试验检查的频率()1)按锚杆数1%做拨力试验2)不小于3根做拨力试验3)同时满足1)和2)条件4)满足1)或2)条件6二次衬砌混凝土施工,下列叙述正确有()1)初期支护与二次衬砌间空隙,由于对隧道结构影响不大,为了节约成本可不填2)泵砼浇注二衬时,可先从一边浇注完后再浇注另一边3)二次衬砌施工完后再施工隧道仰拱4)二次衬砌施工前应仔细检查已铺设的防水层有无破损,并同时清除防水层表面粉尘和洒水润湿7、某隧道初期支护采用格栅钢支撑+双层钢筋网+系统锚杆支护体系,下列施工方法正确()1)架立格栅钢支撑挂好双层钢筋网再喷射砼2)架立格栅钢支撑挂第一层钢筋网喷射砼再挂第二层钢筋网喷射砼3)不论喷射砼多厚,一次就喷射够厚度4)喷射砼应分段、分部、分块,按先拱后墙,自上而下地进行喷射8、隧道通过松散地层施工,为了减少对围岩的扰动,施工时常用的手段()1)先挖后护2)先护后挖,密闭支撑,边挖边封闭3)强爆破,弱支护4)全断面开挖9、下列叙述错误有()1)断层构造方面与隧道轴线的组合关系只有正交和斜交I2)隧道施工遇到断层一般先探明断层地质情况后再选用合理的施工方法3)隧道穿过断层地段,施工难度取决于断层的性质、破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性等因素4)通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短,并尽快地使全断面衬砌封闭,以减少岩层的暴露、松动和地压增大10、隧道贯通后,施工中线及高程的实际贯通误差,应在未衬砌的多少米地段调整()1)60m2 80m3 100m4 120m二、多项选择题(每题1分,共40分)1、山岭公路隧道洞门型式主要有:()1)环框式洞门2 )端墙式洞门3)翼墙式洞门4 )削竹式洞门2、作用在隧道衬砌上的围岩压力,按其压力方面不同,可分为()1)竖直顶压力2 )纵向压力精心整理3)水平测压力4)底压力3、地下水对隧道侵蚀性影响有()1)碳酸侵蚀2)溶出型侵蚀3)硫酸盐侵蚀4)镁盐侵蚀4、按《公路工程质量检验评定标准》,公路隧道分部工程可分为()1)洞身开挖2)洞身衬砌3)总体及洞口4)隧道路面5、对隧道围岩坍方前兆预测,下列说法正确的有()1)喷射砼出现大量的明显裂纹,说明围岩压力增大,但不可能出现失稳坍方2)支护受力变形甚至发出声响时,说明围岩压力增大,一定会发生坍塌事故3)拱顶不断掉下小石块,甚至较大的石块相继掉落,预示着围岩即将发生坍方4)水文地质条件的变化,如干燥围岩突然出水,地下水突然增多涌水量增大、水质由清变浊等都是即将发生坍方的前兆6隧道工程编制实施性施工组织设计主要包括以下哪些内容()/ L_ —1)隧道施工组织设计总说明书及施工方法的选择2)人员、机械进场安排情况_ ‘I3)施工工期安排和施工技术措施4)质量、安全保证体系7、隧道施工测量控制应包括哪些方面()1)洞外地面控制测量2)三角测量3)洞内控制测量4)导线测量8、洞口防护一般采用方法()1)打设锚杆2)挂网喷射砼3)片石护面墙4)挡墙9、浅埋段隧道根据围岩及周围环境条件,可优先采用哪些开挖方法()1)全断面法2)单、双侧壁寻坑法3)多台阶法4)留核心土开挖法10、浅埋隧道地质条件很差时,宜采用哪些超前辅助方法施工()1)地表锚杆2)长、短管棚注浆加固3)超前小导管注浆加固4)系统(径向)锚杆11、为了最大限度地利用围岩本身具有的支承能力,根据围岩软硬情况,采取哪种爆破方法()1)大爆破2)光面爆破3)预裂爆破4)松动爆破12、隧道洞身开挖后,监理工程师应按规定率频检查内容()1)拱部超挖2)拱部欠挖3)隧道宽度4)边墙、仰拱、隧底超挖13、山岭公路隧道施工方法有()1)矿山法2)掘进法3)全断面法4)新奥法14、炮眼的深度、角度、间距应按设计要求确定,并应符合下列精度要求()1)掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm2)辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cmI3)周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm4)内圈炮眼至周边眼的排距误差不得大于5cm15、锚喷支护是一种符合岩体学原理的积极支护方法,具有良好的物理力学性能,锚喷支护较传统的构件支撑,无论在施工工艺和作用及效果都具有工程特点()1)灵活性及及时性2)密贴性及整体性3)柔性与延性4)封闭性16、按锚杆与支护体锚固形式,锚杆可分为()1)端头锚固式锚杆2)全长粘锚固式锚杆3)磨擦式锚杆4)混合式锚杆17、喷射砼厚度检查常用方法有()1)物探2)凿孔3)激光断面仪4)光带摄影法18、系统锚杆施工时打设方面()1)任意方面打设2)径向3)垂直岩面4)竖直方向19、钢支撑架立后,监理工程师应检查的内容()1)拱脚必须放在牢固的基础上,钢架之间用纵向钢筋联接,钢架与围岩应尽量靠近,但应留保护层2)钢架应垂直隧道中线,上下、左右允计偏差,钢架倾斜度3)钢架背后是否用碎石或块石填充4)钢架与围岩之间的间隙必须用喷射砼充填密实,间隙过大时,可用混凝土楔块顶紧20、采用PVC复合防水层,应在二次衬砌施工前进行铺设,铺设时()1)喷砼表面可以有少量锚杆头或钢筋断头外露2)凸凹不平部位应修凿、补喷,使表面平顺3)局部漏水应进行处理-r.”| ■ J4)喷砼表面不允许有锚杆头或钢筋断头外露21、二次衬砌混凝土外观质量()11)混凝土表面密实2)蜂窝麻面面积不超过0.5%,深度不超过10mm:L - ■ - •:3)结构轮廓直顺美观4)不允许有渗、漏水22、防止二次衬砌砼开裂,可采取以下措施()1)采用较大的骨灰比,降低水灰比,合理选用外加剂如减水剂2)合理确定分段灌筑长度及浇筑速度3)加强养护4)易开裂外加设少量钢筋23、隧道工程监控量测必测项目()1)地质及支护状况观察2)周边位移3)拱顶下沉4)地表下沉24、量测资料竣工文件应包括()1)现场监控量测计划和实际测点布置图2)围岩段支护的位移一时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表3)经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录4)现场监控量测说明25、膨胀性围岩对隧道施工危害有()1)隧道底部隆起2)衬砌变形和破坏3)围岩开裂4)围岩膨胀凸出和坍塌26、隧道遇到溶洞处理的一般措施()1)引排水2)堵填3)跨越4)绕行施工27、处理隧道坍塌方常用支护方式()1)喷锚处理2)构件支撑处理3)封堵4)加强二衬28、预防坍塌方施工措施()1)短开挖2)弱爆破3)强支护4)勤检查、勤量测29、隧道施工遇有流沙治理措施()I1)加强调查,制订方案2)因地制宜,综合治水3)先护后挖,加强支护4)待初支稳定后,施作二衬30、隧道工程通过瓦斯地段施工技术安全措施()严一\ L \ (/1)隧道通过瓦斯地区宜采用全断面开挖2)隧道通过瓦斯地区宜采用多台阶法开挖3)隧道电灯照明电压为220V4)洞内严禁吸烟31、关于隧道施工通风、防尘、防有害气体,下列叙述正确的是()1)隧道施工机械通风方式有:风管式通风,巷道式通风,风墙式通风2)施工中隧道内有害气体有:CO CO、NQ CH等3)隧道开挖时,由于凿岩、爆破、出渣等作业,将会产生大量的岩尘,对人体的危害性很大精心整理4)为了减少隧道施工中粉尘,钻眼宜采用干钻,喷砼应采用湿喷32、某隧道进出口段为浅埋、偏压,且地质较差,地下水较丰富,施工时宜采用()1)长管棚施工作为超前支护2)偏压段须增设锁脚锚杆3)选用多台阶法或单、双侧壁寻坑开挖4)应先采用井点降水,降低地下水位33、隧道工程超挖处处理方法()1)用浆砌片石回填2)用干砌片石回填■ J I3)用喷射混凝土回填4)不用处理34、为了保证喷射砼质量,减少回弹量和降低粉尘,在喷射砼时()1)喷嘴应贴近岩面2)喷嘴应远离岩面I3)喷嘴与受喷面垂直且喷距以0.6~1.2m为宜4)控制喷层厚度并均匀喷射35、某隧道监控量测位移~时间曲线出现反弯点,现场施工该如何处理()1)表明围岩及支护已呈现不稳定状态,此时应密切监视围岩,并加强支护2)继续往前掘进施工3)必要时暂停开挖4)修正支护参数36、隧道工程常用防、排水系统是()1)初支与二衬间设防水板2)施工缝、沉降缝处设止水带3)埋设环向透水管4)埋设纵向透水管37、某隧道开挖面揭示岩层为硬质岩石,受地质构造影响很严重,节理很发育,层状软弱面(或夹层)已基本被破坏。
围岩分类classification of rock mass围岩分类的目的是为了对隧道及地下建筑工程周围的地层进行工程地质的客观评价,判断坑道或洞室的稳定性,确定支护的荷载和设计参数,确定施工方法,选择钻孔和开挖等施工机械,以及确定施工定额和预算等。
发展概况隧道及地下工程围岩分类是在长期实践的基础上发展起来的,并与地质科学、岩土工程和量测技术的发展密切相关。
初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标。
例如1949年前中国采用的坚石、次坚石、软石、硬土、普通土和松软土的分类法,以及中华人民共和国成立后广泛应用的“”值分类法(即普罗托季亚科诺夫分类法,1907年)。
这类方法在评价坑道或洞体稳定性方面是不充分的;但在选择钻孔机械,确定掘进机类型,尤其是确定松散围岩的地压值等方面仍有一定意义。
1970年后,以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。
如泰尔扎吉分类法(1974年)、巴顿分类法(1974年)、别尼亚夫斯基分类法(1974年)、法国隧道协会(AFTES)分类法(1975年),以及中国铁路隧道围岩分类(1975年)和水工隧洞围岩分类(1983年)等。
这些分类法多数是根据经验的定性分类,但由于反映了围岩的地质构造特征、围岩的结构面状态、风化状况、地下水情况以及洞室埋深等,因此在评价坑道或洞体稳定性、确定支护结构参数和选择施工方法等方面得到了广泛的应用。
近期的围岩分类中,引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法,如考虑初始应力场、坑道周边位移值,以及量测信息等,使围岩分类逐渐从定性分类向定量分类方向发展。
如拉布采维茨-帕赫分类(1974年)、日本地质学会的新奥法围岩分类(1979年)、奥地利阿尔贝格隧道的围岩分类(1979年)、苏联顿巴斯矿区的围岩分类(1979年)等。
围岩分类的重要发展是把量测信息引进到分类之中,即根据量测的初期位移速度,拱顶下沉和洞体水平向的收敛、变形等进行分类。
这也为隧道及地下工程的信息设计和施工打下了基础。
3-1-1隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性,作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导平安施工。
国外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法,且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是,在现场对影响岩体质量的诸因素进展定性描述、鉴别、判断,或对主要因素作出评判、打分,有的还引入分量化指标进展综合分级。
以定性为主的分级方法,如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经历的成分较大,有一定人为因素和不确定性,在使用中,往往存在不一致,随勘察人员的认识和经历的差异,对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别,常常出现与实际差异1~2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进展测试的数据或对各参数打分,经计算获得岩体质量指标,并以该指标值进展分级。
如国外N.Barton 的Q分级,Z.T.Bieniawsks的地质力学〔MRM〕分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂,分级时仅用少数参数和*个数学公式难以全面准确地概括所有情况,而且参数测试数量有限,数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限,实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样,主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载〔工程荷载和初始应力〕、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中,岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的,反映出了岩体的根本特性,在岩体的各项物理力学性质中,对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度,岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一根本属性。
国外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体根本质量分级的两个根本因素。
1 国标"锚杆喷射混凝土支护技术规"围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性构造面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
围岩基本质量指标隧道工程建设中,围岩作为洞身的自然保护层,对隧道的安全稳定发挥着至关重要的作用。
而围岩的质量也直接影响着整个隧道的施工质量和使用寿命,因此对围岩质量的评定和判断具有重要的意义。
本文将主要介绍围岩的基本质量指标及其评估方法。
1. 围岩分类首先,在讨论围岩的质量指标前,需要先对围岩进行分类。
根据围岩的岩性及断裂构造情况,围岩可分为岩体围岩、脆性断裂围岩、节理围岩、多重断层围岩等。
对于不同类型的围岩,其质量指标及其评估方法也有所不同。
2. 围岩质量指标围岩的质量指标主要包括以下几个方面:2.1 岩石的力学性质岩石的力学性质是评定围岩质量的最基本指标。
主要包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、弹性模量和泊松比等。
抗压强度是最重要的围岩指标之一,对于开挖隧道来说,其值应该远大于隧道稳定所需的支撑力。
其他的力学性质也都应该满足隧道建设和使用的需要,否则将会造成安全隐患。
2.2 岩体的稳定性岩体的稳定性包括整体稳定性和局部稳定性,主要评估指标包括岩体块度、结构面生成的数量、长度、间距、倾向及倾角、隙缝宽度、连通性和岩体的地质构造等。
岩体稳定性是围岩质量指标中十分重要的一项,主要判断依据是岩体内部的构造和裂隙度,以及与周围岩石比较时是否存在不平衡。
2.3 岩体的透水性岩体的透水性直接影响着隧道工程的安全和稳定。
评估岩体透水性时,可以通过渗透压力试验和水力参数试验来判断,也可以利用现场浸润试验等方法进行初步判断。
因为透水性主要考虑的是岩体的渗流特性,因此一些具有特殊组成的围岩,如砂岩和石灰岩,其透水性也相应地会有不同。
2.4 岩石的侵蚀和风化性岩体的侵蚀和风化性是判断围岩抗风化能力的主要指标。
对于岩石,通常表现出五种主要破坏形式,分别为凝聚性破坏、节理破坏、间隙破坏、侵蚀破坏以及化学侵蚀破坏。
围岩抗风化能力强的岩体,其具有耐用性强、保护性好、坚固性好等优点。
3. 围岩评估方法围岩的评估方法主要包括现场测试和实验室测试两种。
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。
单线铁路隧道Ⅲ级围岩施工说明一、围岩级别的判断按照铁路隧道围岩分级办法规定,Ⅲ级围岩有两种情况,分别为硬质岩与软质岩:1、硬质岩(R C>30MPa):受地质构造影响严重,节理发育,有层状软弱面(或夹层)但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩层为薄层或中厚层,层间结合差,多有分离现象,硬质、软质岩石互层。
其中“节理发育”含义为“节理3组以上,平均间距不超过0.4m”。
其结构特征与稳定状态为“呈块(石)碎(石)状镶嵌结构”;2、较软岩(R C=15~30MPa):受地质构造影响较重,节理较发育,层状岩层为薄层、中厚层、厚层,层间结合一般。
其中“节理较发育”含义为“2组~3组,平均间距超过0.4m”。
其结构特征与稳定状态为“呈大块状结构”。
围岩开挖后的稳定状态:拱部无支护时可能产生小坍塌;侧壁基本稳定,爆破震动过大易塌。
施工中特别注意硬质岩时,由于节理有3组以上,围岩产状极易与隧道位置在左、右、掌子面三个临空面产生不利于围岩稳定的组合,侧壁稳定与否也正是Ⅲ级围岩与Ⅳ级围岩的一个重要区别特征,所以,施工中注意:如果存在一组节理,其倾角大于70°且其走向与隧道周线小于20°,则应按照Ⅳ级围岩支护方式进行侧壁锚喷支护;如果有一组节理其倾角大于70°(倾向与隧道掘进方向)且与隧道轴线夹角大于80°,应特别注意掌子面的稳定。
二、开挖1、开挖方式根据掌子面的稳定状态可分别选择全断面和二台阶发开挖。
如果掌子面稳定,则选择全断面法;如果掌子面不稳定,则选择二台阶法。
仰拱爆破与掌子面开挖同步。
2、进尺原则上不超过系统锚杆长度,且与锚杆纵向间距对应,如采用二台阶法,则上部一般为1.8m,下部一般为3.6m;如采用全断面法,则为1.8m~2.3m三、初期支护Ⅲ级围岩的失稳主要原因是“关键岩块”的掉落造成,但是由于这个“关键岩块”的判断是目前技术力量无法达到的,所以Ⅲ级围岩的锚杆应为系统支护。
3-1-1隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性,作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。
国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法,且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是,在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断,或对主要因素作出评判、打分,有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法,如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大,有一定人为因素和不确定性,在使用中,往往存在不一致,随勘察人员的认识和经验的差别,对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别,常常出现与实际差别1~2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分,经计算获得岩体质量指标,并以该指标值进行分级。
如国外的Q分级,的地质力学(MRM)分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂,分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况,而且参数测试数量有限,数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限,实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样,主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工程荷载和初始应力)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中,岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的,反映出了岩体的基本特性,在岩体的各项物理力学性质中,对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度,岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表规定。
注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。
2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。
3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 5m中厚层0 1~0 5m薄层小于0 1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m,服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。
围岩分级的主要影响因素体完整性指标用岩体完整性系数K表示,K可按下式计算:Kv=(V pm/V pr)2()式中:V pm——岩体弹性纵波速度(km/s)V pr——岩石弹性纵波速度(km/s)当无条件进行声波实测时也可用岩体体积节理数J按表定K值。
岩体强度应力比岩体强度应力比的计算应符合下列规定:1 当有地应力实测数据时S = K f/σ()式中:S--岩体强度应力比;f--岩石单轴饱和抗压强度(MPa);K--岩体完整性系数;σ--垂直洞轴线的较大主应力(kN/m)。
2 当无地应力实测数据时σ= γH 式中:γ--岩体重力密度(kN/m);H--隧洞顶覆盖层厚度(m)。
地下水对Ⅲ、Ⅳ级围岩当地下水发育时应根据地下水类型水量大小软弱结构面多少及其危害程度适当降级。
断层带对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于30时应降一级。
2 铁路隧道围岩分级铁路隧道围岩分级及其适用条件目前,我国铁路隧道采用的围岩分级如表所示。
当用物探法测有弹性纵波速度时,可参照围岩弹性纵波速度测定值确定围岩级别。
本分级适用于一般地质情况的隧道,对特殊地质条件的围岩,如膨胀岩、盐岩、多年冻土等需另行考虑。
关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正,可参照内容确定。
注:层状岩层的层厚划分:巨厚层:厚度大于;厚层:厚度大于,且小于等于;中厚层:厚度大于,且小于等于 m;薄层:厚度小于或等于。
各级围岩的物理力学指标各级围岩的物理力学指标标准值应按试验资料确定,无试验资料时可按表选用。
注:1.本表数值不包括黄土地层;2.选用计算摩擦角时,不再计内摩擦角和黏聚力。
围岩分级的主要因素围岩基本分级围岩基本分级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综合确定。
岩石坚硬程度可按表划分。
岩体完整程度可按表划分。
围岩基本分级可按表确定。
隧道围岩分级修正隧道围岩级别应在围岩基本分级的基础上,结合隧道工程的特点,考虑地下水状态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。
地下水状态的分级宜按表确定。
地下水对围岩级别的修正,宜按表进行。
围岩初始地应力状态,当无实测资料的,可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象,按表评估。
初始地应力对围岩级别的修正宜按表进行。
注:Rc为岩石单轴饱和抗压强度(MPa);σmax为最大地应力值(MPa)。
注:①围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时定为Ⅲ级;围岩岩体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时定为Ⅳ级;②围岩岩体为有些地方的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时定为Ⅳ级;围攻岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时定为Ⅴ级。
隧道洞身埋藏较浅,应根据围岩受地表的影响情况进行围岩级别修正。
当围岩为风化层时,应按风化层的围岩基本分级考虑;围岩仅受地表影响时,应较相应围岩降低1~2级。
施工阶段隧道围岩级别的判定宜按表的判定卡进行。
表施工阶段围岩级别判定卡3公路隧道围岩分级公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标(BQ)或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征,按表确定。
当根据岩体基本质量定性划分与(BQ)值确定的级别不一致时,应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性,并对它们重新观察、测试。
在工程可行性研究和初勘阶段,可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。
围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级,并按以下顺序进行: (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标(BQ),综合进行初步分级。
(2)对围岩进行详细定级时,应在岩体基本质量分级基础上,考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。
(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ],结合岩体的定性特征综合评判,确定围岩的详细分级。
岩石坚硬程度1岩石坚硬程度可按表定性划分。
2岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)表达。
Rc一般采用实测值,若无实测值时,可采用实测的岩石点荷载强度指数Is(50)的换算值,即按式()计算:Rc= Is(50))3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系,可按表确定。
岩体完整程度1岩石完整程度可按表定性划分。
2岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。
Kv一般用弹性波探测值,若无探测值时,可用岩体体积节理数(Jv)按表确定对应的Kv值。
3 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表确定。
4岩体完整程度的定量指标Kv、Jv的测试和计算方法岩体完整性指标Kv,应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有体表性的点、段,测试岩体弹性纵波速度,度应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。
按下式计算:Kv=(V pm/V pr)2式中:V pm——岩体弹性纵波速度(km/s)V pr——岩石弹性纵波速度(km/s)岩体体积节理数Jv(条/m3),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理(结构面)统计。
除成组节理外,对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。
已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积不应小于2m×5m。
岩体值Jv应根据节理统计结果按下式计算Jv=S1+s2+……+Sn+Sk式中:Sn——第n组节理每米长测线上的条数;Sk——每立方米岩体非成组节理条数(条/m3)。
围岩基本质量指标(BQ)应根据分级因素的定量指标Rc值和Kv值,按式()计算:BQ=90+3Rc+250Kv ()使用式()时,应遵守下列限制条件:1 当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。
2 当Kv>+时,应以Kv=+和Rc代入计算BQ值。
围岩详细定级时,如遇下列情况之一,应对岩体基本质量指标(BQ)进行修正:1 有地下水;2 围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;3 存在高初始应力。
围岩基本质量指标修正值[BQ],可按式()计算:[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)()式中:[BQ]——围岩基本质量指标修正值;BQ——围岩基本质量指标;K1——地下水影响修正系数;K2——主要软弱结构面产状影响修正系数;K3——初始应力状态影响修正系数。
K1、K2、K3值,可分别按表、表、表确定。
无表中所示情况时,修正系数取零。
围岩极高及高初始应力状态的评估,可按表规定进行。
σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。
各级围岩的物理力学参数宜通过室内或现场试验获取,无试验数据和初步分级时,可按表选用(同铁路隧道);岩体结构面抗剪断峰值强度参数,可按表选用。
各级围岩的自稳能力宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定,也可按表作出大致的评判。
表隧道各级围岩自稳能力判断注:①小塌方:塌方高度<3m,或塌方体积<30m3。
②中塌方:塌方高度3~6m,或塌方体积30~100m3。
③大塌方:塌方高度>6m,或塌方体积>100m3。
4水工隧洞围岩分级围岩工程地质总评分表围岩工程地质分类表注:1. Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩,当其强度应力比S 小于本表规定时,围岩类别宜相应降低一级。
2. 表中:Rb —岩石饱和单轴抗压强度(MPa ),Kv —岩体完整性系数,σm —围岩最大主应力(MPa)。
围岩工程地质分类各项因素的评分标准(1) 岩石强度评分,见下表。
表 岩石强度评分注:1.岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa 时,岩石强度评分为30;2.当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时,岩石强度评分大于20的,按20评分。
(2) 岩体完整程度评分,见下表)。
表 岩体完整程度评分注:1.当60MPa ≥Rb >30MPa ,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于65时,按65评分;2.当30 MPa ≥Rb >15MPa ,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于55时,按55评分;3.当15MPa≥Rb>5MPa,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于40时,按40评分;4.当Rb≤5MPa,属特软岩,岩体完整程度与结构面状态不参加评分;(3)结构面状态评分,见下表。