第五章隧道围岩分级与围岩压力.ppt

;;;4.1 隧道围岩的概念与工程性质;岩石与岩体的区别： 岩石：均质、连续、各向同性 岩体：非均质、不连续、各向异性 岩体力学性质获取的方式： 现场试验：真实、费时、费钱 室内试验：不易取样、代表性差 问题： 1.结构计算与力学性质的关系？ 2.隧道结构计算的难点？;1、岩体的变形特性 受拉、受压、剪切、流变 问题：岩体能受拉吗？ 1) 受压变形 岩石：线性、弹性 软弱结构面：非线性、塑性 岩体：弹塑性体，见下图。 ;; 2) 剪切变形 (1) 沿结构面滑动 (2) 岩石的断裂 (3) 在结构面的影响下沿岩石剪断 ; 3) 流变特性 ●蠕变：指应力不变，而应变随时间增长。 ●松弛：应变不变，而应力随时间而衰减 问题：围岩流变特性对隧道的影响？ ;2、岩体强度 岩石强度：通过试件获得。 岩体强度：低于岩石强度，约为岩石强度的70～80％。;4.2 围岩的稳定性;围岩级别的工程作用： ①判断围岩稳定性。 ②判断施工难易程度，投资依据。 ③结构分析计算的依据 ;⑴地质因素～客观因素 ⑵人为因素～主观因素、工程因素;1、地质因素 从5个方面来分析： ⑴ 岩体结构特征 ⑵ 结构面性质和空间的组合 ⑶ 岩石的力学性质 ⑷ 地下水的影响 ⑸ 围岩的初始应力状态;⑴岩体结构特征 指岩体的破碎程度或完整状态。 ●破碎程度：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。 ●完整状态：整块状、大块状等。 按这2个指标有下图： ;⑵ 结构面性质和空间组合 ● 性质 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。 问题： 软弱结构面有怎样的害处？ 什么是不利空间组合？ ;;⑶ 岩石的力学性质 主要指岩石的单轴饱和极限抗压强度Rb。 岩石强度越高，隧道越稳定。;(4) 围岩的初应力状态 ●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。 ●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。 在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。;⑸ 地下水的影响 ● 软化围岩； ● 减少层间摩阻力促使岩块滑动； ● 具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。 ;2、人为因素 ⑴ 隧道形状和尺寸 ⑵ 支护结构类型 ⑶ 施工方法 ;;4.3 围岩分级 ;围岩分级的发展过程： ;其它分级法： ;4.3.2围岩分级方法 3个基本因素： ①岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 ②地质构造：岩体完整性或结构状态。 ③地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。 1个附加因素： ④初始地应力：适当考虑。;（一）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法 1.以岩石强度为基础的分级法 代表：土石分类法～坚石、次坚石、松石、土。 2.以岩石物性指标为基础的分级法 代表：岩石坚固性系数(f值)分级法～普氏法 f值：一个综合的物性指标值，如岩石的抗钻性、抗爆性、强度等。 但核心还是岩石强度。 ;(二) 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 代表： ●泰沙基法～考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。 ●我国交通隧道围岩分级法～借鉴了泰沙基法，考虑岩体综合物性，共6级。 ;（三）与地质勘探手段相联系的分级方法 代表： ●弹性波速分级法～波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越高，围岩越好。;;(四)组合多种因素的分级方法 代表： 岩体质量分级法 巴顿等人提出的“岩体质量—Q”分级法。表达如下：;(五)我国铁路与公路隧道的围岩分级方法 1.铁路隧道 ⑴沿革 ●岩体综合分类～60年代，成昆线，五类。 ●隧道围岩分类～74年版