学习情境三-围岩基本知识及围岩分级.ppt

,隧道工程,,重庆工程职业技术学院建筑工程学院,主讲：莫勇刚,学习情境三 围岩基本知识及围岩分级,3.1 概述,主要学习内容： 1、岩体与围岩 2、围岩的失稳破坏形态 3、岩体原始应力状态 4、围岩二次应力状态,一、岩体与围岩 的区别,,,二、围岩的失稳破坏形态,1、脆性破坏 整体状或巨块状岩体-岩爆 结构体变形。,,2、块状运动 块状或层状岩体 结构面结合力较弱， 发生块体滑动、挤出 塌落失稳。,,3、弯曲折断 层状岩体，有软弱夹层 层间结合力差，产生下沉、 弯曲、张裂、折断失稳。,,4、松动解脱 碎裂结构或散体结构的岩体，破碎严重、结构松散，甚至呈粉状或泥土状。表现为随挖随塌，基本不能自稳。,5、塑性变形 岩体极度发育并严重风化，但有一定胶结时，呈硬塑至软塑泥土状，其强度较低，变现为有一定膨胀性，对扰动的灵敏度不高，开挖坑道后不至于产生大规模坍塌，但其塑性变形长时间不能停止，致使洞径缩小，即“大变形”。,三、岩体原始应力状态,工程实践和研究表明，地层中任何一点的岩体都受到“应力”的作用，工程中，将岩体存在的应力状态称为“应力场”。 岩体在开挖之前总是处在相对平衡和稳定状态之中，称为“原始应力状态”。,,岩体原始应力场是各种因素综合作用和影响的结果。研究表明，岩体原始应力主要是自重应力和构造应力的共同作用，即自重应力场和构造应力场的叠加。,隧道开挖后，围岩在开挖边界处的部分约束被解除了，围岩失去了原有的平衡状态，其结果是围岩应力重新分布，并逐渐形成新的应力状态，我们将改变过程中的应力状态称为“二次应力状态”。,四、围岩二次应力状态,3.2 围岩压力及稳定性分析,主要学习内容： 1、围岩压力 2、围岩稳定性分析,,一、围岩压力 是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。从狭义上来理解，围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩压力。,● 围岩压力按作用力发生形态分为： ⑴ 松散压力：是指由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力。 ⑵ 形变压力：是指由于围岩变形受到与之密贴的支护的抑制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。 ⑶ 膨胀压力：是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。 ⑷ 冲击压力：是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除。,二、围岩稳定性分析 1、二次应力、二次应变对围岩稳定性的影响 研究表明，当围岩的二次应力超过岩体的强度时，就能造成岩体的破坏，随之出现塑性变形和位移，但是，有限的变形和位移并不一定导致围岩坍塌失稳，只有当变形累积超过了其变形能力，才会导致围岩的失稳。 一些隧道施工中，发生不同规模的围岩坍塌失稳，正是由于对变形没有加以有效的控制。,2、结构条件对围岩稳定性的影响 隧道结构条件对围岩稳定性的影响，主要表现在隧道横断面的形状和大小两个方面。,,3、施工条件对围岩稳定性的影响 在进行隧道稳定性分析时，要充分考虑隧道施工方法、施工过程和应力重分布等动态因素的影响。,开挖方法的影响,掘进方式的影响,施工速度的影响,围岩表面封闭时间的影响,3.3 隧道围岩分级,主要学习内容： 1、分级的目的和原则 2、隧道围岩稳定性分级,一、分级的目的和原则 1．分级的目的 ① 作为选择施工方法的依据； ② 进行科学管理及正确评价经济效益； ③ 确定结构上的荷载（松散荷载）； ④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准基础等；,2．分级的原则 隧道工程围岩稳定性分级的原则： 分级目的明确、形式简单、级数适中； 分级指标清晰、便于识别、易于区分； 分级数据易得、便于定量、易于划分。,二、隧道围岩稳定性分级 1. 公路、铁路隧道围岩稳定性分级方法 我国公路交通部门颁布的《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)和铁路部门颁布的《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2005)对隧道围岩稳定性分级的方法虽有所不同，但总体趋于一致。,《铁路隧道设计规范》推荐的隧道围岩稳定性分级方法是：以围岩的结构特性、完整状态、岩体强度和围岩的弹性波速度（Vp）作为基本分级指标，将围岩分为Ⅰ~Ⅵ共六个基本级别；然后适当考虑地下水和地应力对围岩稳定性的影响程度，对基本级别予以适当修正，确定出围岩稳定性的最后级别。,,公路隧道围岩分级,,铁路隧道围岩分级,,,地下水对围岩稳定性分级的修正,地应力对围岩稳定性分级的修正,● 人们对围岩的认识是不断深入的,,岩石质量指标（RQD） RQD（％）＝ 10cm以上岩芯累计长度 ×100 单位钻孔长度 岩石质量指标分级认为：RQD > 90％ 为优质； 75％ < RQD < 90％ 为良好； 50％ < RQD < 75％ 为好； 25％ < RQD < 50％ 为差； RQD < 25％ 为很差,2. 其他因素对隧道围岩稳定性分级的影响 1）隧道横断面大小、形状对围岩稳定性分级的影响 2）施工方法对隧道围岩稳定性分级的影响,谢谢！,