第四章__围岩分级与围岩压力.ppt

隧道工程施工技术 第4章围岩分级及围岩压力 2.以岩石的物性指标为基础的分级方法：见表1-2 在这种分级方法中，具有代表性的是前苏联普落托奇雅柯诺夫教授提出的“岩石坚固系数”分级法(或称“ f ”值分级法，或普氏分级法)。这种分级方法在我国的隧道工程中得到了广泛的应用。 “ f ”值是一个综合物性指标，它表示岩石在采矿过程中各个方面的相对坚固性，如抗暴性、抗钻性、强度等。但以往人们确定“ f ”值主要采用强度试验法，再坚固其他指标。 即 式中 --岩石饱和单轴极限抗压强度。 我国工程部门在将“ f ”值分级法应用到隧道工程的设计、施工时，已注意到必须考虑岩体的地质构造、风化程度、地下水状况等多种因素的影响，而将由单一岩石强度决定的“ f ”值适当降低，即： 式中 “ f ” 值是由岩石强度决定的， K是考虑地质条件的折减系数，一般情况下， K ＜1.0。 (二)以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 1.泰沙基分级法 这种分级方法是在早期提出的，限于当时条件，仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九级，每级都有相应的地压范围值和支护措施，在分级时是以坑道有水的条件为基础的，当确认无水时，Ⅳ～Ⅶ围岩的地压值应降低50﹪。这种分级方法曾长期被各国采用，至今有广泛影响。 2.以岩体综合物性为指标的分级方法 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 公路隧道围岩分级 围岩压力 第三节、围岩压力 围岩重度及夹持系数 4.4.1直接量测法 直接量测法是指采用各种压力盒量测围岩作用在衬砌或支护结构上的接触压力的方法。这种方法是将压力盒（或称压力传感器）放置在衬砌或支护结构与围岩之间，并紧密接触，使二者之间的压力直接由压力盒反映出来。目前用于这种量测的压力盒主要有电阻式、电容式、电压式和振弦式等几种。 振弦式压力盒是电测压力盒中最普遍的一种，其构造如图4-7所示。其工作原理是，当压力盒上作用有压力时，由于机械作用使钢弦拉紧，钢弦拉得越紧，则钢弦的振动频率就越高。这样，当由接受器向压力盒感应线圈输入一脉冲电流时，线圈产生磁通，铁芯对钢弦产生瞬时吸力。电流中断时，吸力消失，钢弦弹起，从而激起钢弦振动。作用压力大小不同，则钢弦振动的频率也不同，这一振动频率使得感应线圈产生感应电动势，感应电动势的频率与钢弦的自振频率相同时，感应电动势频率通过导线输回接受器，从而测出钢弦的振动频率。再根据压力盒本身的标定曲线就可查出压力盒上所受的围岩压力大小。在隧道施工中压力盒的布置如图4-8所示。 图4-7振弦式压力盒 图4-8压力盒布置方法 4.4.2 间接量测法 通过对衬砌或支护及围岩的应力或应变的量测来推求围岩压力的方法称为间接量测法。其中最为常用的方法是对围岩变形（位移）的量测，在反演围岩压力的同时，用于评价围岩的稳定性以及确定围岩松弛带的范围。 一、衬砌（支护）和围岩的应力或应变量测 （一）应力解除法 这种方法是在已经承载的衬砌或支护结构的表面贴上应变量测元件，如应变片、应变计等，然后解除衬砌或支护结构上的应力，使其处于不受力状态，从而测得解除前后衬砌或支护结构上的应变值，按照应力应变的本构关系以此反推衬砌或支护结构上承受的压力。应力解除法是建立在弹性理论基础上的反演分析方法，同时对操作技术的要求较高，必须在严格的技术工艺条件下实施这项量测。 （二）衬砌层内埋设应变计法 这种方法是在衬砌（支护结构）施工时预先 将应变元件（应变计）埋设在衬砌与围岩之 间，以测出衬砌（支护结构）的内外表面的 应变变化，进而反推出围岩压力。图4-9是 在喷射混凝土施工中埋设的应变计。除此之 外，在隧道施工中应用的还有一些其它应变 量测元件，如钢弦应变计、遥测应变计、混 凝土应变砖等。 图4-9喷射混凝土施工中埋设的应变计 1-应变计；2-铁钉；3-保护砂浆；4-引出电线 （三）电测锚杆法 电测锚杆是一种特制的空心锚杆，在其内壁贴有应变元件。在隧道施工中将其锚固在围岩中，这样电测锚杆就会随着围岩的变形而变形，这种变形通过应变元件测出，以此来推求围岩压力。图4-10是电测锚杆的构造图。