圍巖分級(jí)與圍巖壓力

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1、本講主要內(nèi)容隧道圍巖的概念及其性質(zhì)影響圍巖穩(wěn)定性的因素隧道圍巖分級(jí)隧道圍巖壓力的確定方法1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（1）隧道圍巖的概念（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)（3）圍巖與隧道工程的相互關(guān)系1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（1）隧道圍巖的概念定義:隧道開(kāi)挖后其周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖（土）體隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖(土)體。圍巖（6-10倍洞徑）1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（1）隧道圍巖的概念注意幾個(gè)問(wèn)題:圍巖≠巖體圍巖不是整個(gè)巖土體，是受隧道建設(shè)影響（工程意義上的影響）的那部分巖土體巖體≠巖石巖體=巖

2、石+結(jié)構(gòu)面圍巖既可能是巖質(zhì)，也可能是土質(zhì)，或是二者混合體1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)物理性質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)（密度、容重等）孔隙指標(biāo)（孔隙率等）水理指標(biāo)（吸水率、含水率、飽水率等）其它指標(biāo)（膨脹性、軟化性、抗凍性等）力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)（抗拉、抗剪、抗壓等）變形特性（壓縮變形、剪切變形、流變等）注意巖體和巖石性質(zhì)的差異1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)（密度、容重等）巖石單位體積(包括巖石中孔隙體積)的質(zhì)量和重量稱(chēng)為密度和容重?？煞譃椋禾烊幻芏?、飽和密度、干密度、顆粒密度等孔隙

3、指標(biāo)（孔隙率、孔隙比）巖石試樣中孔隙體積與試樣體積的百分比稱(chēng)為孔隙率?？紫扼w積與固體體積的比值稱(chēng)為孔隙比1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)水理指標(biāo)（含水率、吸水率、飽水率等）含水率是天然狀態(tài)下巖石中水的重量與巖石干重量的百分比。吸水率是干燥巖樣在室溫和一個(gè)大氣壓下吸入水的重量與巖石干重量的百分比。飽水率是巖石在強(qiáng)制飽和狀態(tài)下巖樣的最大吸入水的重量與巖石干重量的百分比。飽水系數(shù)是吸水率與飽水率的百分比。1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)其它物理指標(biāo)（膨脹性、抗?jié)B性、軟化性、抗凍性等

4、）膨脹性是巖石浸水后體積增大的性質(zhì)，用膨脹率和膨脹力衡量。滲透性是在水壓力作用下，巖石孔隙和裂隙透過(guò)水的能力，用滲透系數(shù)衡量。軟化性是巖石與水相互作用時(shí)強(qiáng)度降低的特性，用軟化系數(shù)衡量?？箖鲂允菐r石抗凍融破壞的性能，用抗凍系數(shù)衡量。1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（2）隧道圍巖的工程性質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)（抗壓、抗拉、抗剪等）巖石在荷載作用下破壞時(shí)承受的最大荷載應(yīng)力稱(chēng)為強(qiáng)度。包括抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度等，其中以抗壓和抗剪為最為重要，很少考慮抗拉強(qiáng)度。變形指標(biāo)（壓縮、剪切、流變等）影響因素十分復(fù)雜。包括作用力的大小和方式；巖石物理性

5、質(zhì)，如礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造；變形條件，如圍壓、溫度、孔隙壓力、時(shí)間、含水量等。1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（3）圍巖與隧道工程的相互關(guān)系圍巖在隧道工程中具有三位一體特性:圍巖是修建隧道的介質(zhì)，是構(gòu)成隧道的基本材料和環(huán)境;圍巖是產(chǎn)生圍巖壓力的原因，是隧道結(jié)構(gòu)的荷載來(lái)源；圍巖同時(shí)可以分擔(dān)一部分圍巖壓力，還是承載結(jié)構(gòu)。1、隧道圍巖的概念及其性質(zhì)（3）圍巖與隧道工程的相互關(guān)系圍巖對(duì)隧道設(shè)計(jì)施工的影響:隧道開(kāi)挖難易程度;隧道開(kāi)挖后的穩(wěn)定程度；隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載的大小。2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（1）影響因素總攬（2）影響

6、因素詳解2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（1）影響因素總攬自然因素（地質(zhì)條件）巖體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間組合特征巖石的力學(xué)性質(zhì)初始地應(yīng)力場(chǎng)人為因素（設(shè)計(jì)施工因素）隧道形狀和尺寸隧道埋深地下水支護(hù)類(lèi)型和時(shí)間施工方法2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（2）影響因素詳解1)巖體結(jié)構(gòu)特征●破碎程度：裂隙率、裂隙間距。巖體結(jié)構(gòu)特征是指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。●完整狀態(tài)：整塊狀、大塊狀等。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（2）影響因素詳解2)結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和空間組合狀態(tài)結(jié)構(gòu)面性質(zhì)結(jié)構(gòu)面

7、成因結(jié)構(gòu)面光滑程度結(jié)構(gòu)面充填狀態(tài)結(jié)構(gòu)面規(guī)模結(jié)構(gòu)面空間組合（相互位置）結(jié)構(gòu)面密集程度2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（2）影響因素詳解3)巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的工程性質(zhì)是多方面的，一般主要指巖石的強(qiáng)度或堅(jiān)固性。在巖體結(jié)構(gòu)狀態(tài)成為控制圍巖穩(wěn)定的主要因素時(shí)，強(qiáng)調(diào)巖石強(qiáng)度意義是不大的。巖石強(qiáng)度在完整的巖體中是起主要作用的。2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（2）影響因素詳解4)初始地應(yīng)力場(chǎng)●初始應(yīng)力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力?！褚殉醪綄⒊跏紤?yīng)力考慮進(jìn)圍巖分級(jí)之中。在高的初始應(yīng)力場(chǎng)條件下，圍巖級(jí)別應(yīng)適當(dāng)降低。2、影響隧道圍巖穩(wěn)

8、定性的因素（2）影響因素詳解5)地下水●使巖質(zhì)軟化，強(qiáng)度降低，對(duì)軟巖尤為明顯，對(duì)土體則可促使其液化或流動(dòng)；●有軟弱結(jié)構(gòu)面的圍巖，會(huì)沖走充填物或使夾層液化，減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)；●在某些圍巖中，如石膏、巖鹽和蒙脫石為主的粘土巖中，遇水后產(chǎn)生膨脹，在未膠結(jié)或弱膠結(jié)的砂巖中可產(chǎn)生流砂和潛蝕。2、影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素（2）影響因素詳解6)隧道形狀和尺寸形狀方面（一般情況）:圓形斷面受