题目隧道围岩分级及其应用.docx

题目 隧道围岩分级及其应用摘要 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。从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，1990年，根据我国铁路隧道的围岩分级为基础，编制了我国“公路隧道围岩分级”。引言 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，从国外围岩分级的发展趋势看，围岩分级主要以隧道稳定性分级为主，且从对岩石的分级逐渐演变到对岩体的分级，从国内围岩分级的发展趋势看，从1975年以后，我国隧道围岩分级方法的发展基本与国际同步，我国隧道围岩分级方法主要采用两个步骤：第一步以基本指标进行基本分级；第二步用修正指标对基本级别进行修正，最终获得修正后的围岩级别。我国隧道围岩分级主要分为六级，其中岩质围岩为-级，土质围岩-级。正文 一、隧道围岩分级的因素指标及其选择围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素，大体有以下几种：1单一的岩性指标一般有岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等物理力学参数；岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。在一些特定的分级中，如确定钻眼功效、炸药消耗量等，土石方工程中划分岩石的软硬、开挖的难易，均可采用岩石的单一岩性指标进行分级。一般多采用岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点。但单一岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，用来作为分级的唯一指标是不合适的。如老黄土地层，在无水的条件下，强度虽然低，但稳定性却很高。2单一的综合岩性指标以单一的指标，反映岩体的综合因素。这些指标包括：（1）岩体的弹性波传播速度（2）岩石质量指标（RQD）（3）围岩的自稳时间3.复合指标是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。（1）Q复合指标分级根据不同的Q值，岩体质量评为九级，见下表岩体质量特别好极好良好好中等不良坏极坏特别坏Q4001000100400401001040410140.110.010.100010.01（2）RMR复合指标 根据RMR 的值相应的可以将岩体分为五类，见下表 RMR 岩体分类类别 岩体描述很好的岩石好的岩石较好的岩石较差的岩石很差的岩石RMR值81100618041602140020（3）岩体基本质量指标岩体基本质量分级基本质量级别 岩体基本质量的定性特征坚硬岩，岩体完整坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整坚硬岩，岩体较破碎；较软岩，岩体完整坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎破碎较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎基本质量指标BQ550451351550451350251550坚硬岩(Rb30MPa)，岩体较完整，块状或厚层状结构 较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构550451 坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎(石)状镶嵌结构 较坚硬岩或较软硬质岩，岩体较完整，块状体或中厚层状结构450351 坚硬岩，岩体破碎，碎裂(石)结构; 较坚硬岩，岩体较破碎破碎，镶嵌碎裂结构; 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎，中薄层状结构350251土体： 1压密或成岩作用的粘性土及砂性土 2黄土(Q1，Q2) 3一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土较软岩，岩体破碎 软岩，岩体较破碎破碎 极破碎各类岩体，碎、裂状、松散结构一般第四系的半干硬硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3 、Q4)。非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构 VI软塑状黏性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等 四、我国铁路隧道围岩分级2005年颁布实施的最新铁路隧道设计规范（TB10003-2005）的围岩分级方法是在1975年铁路隧道围岩稳定性分类法以及85年版、2001年版规范基础上提出的，并与国标工程岩体分级标准（GB50218-94）接轨，考虑了岩石的坚硬程度和岩体的完整性，结合了地下水和地应力状态的修正因素。从过去的围岩分类改称围岩分级，分为IVI级，围岩稳定性由好到差，与公路隧道围岩分级类似。铁路隧道围岩分级围岩级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态（单线）围岩弹性纵波速度Vp(Km/s)主要工程地质条件结构特征和完整状态极硬岩(饱和抗压极限强度Rc60MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面(或夹层)；层状岩层为巨厚层或厚层，层间结合良好，岩体完整呈巨块状整体结构围岩稳定、无坍塌，可能产生岩爆4.5硬质岩(Rc30MPa)：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动，层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软 质岩石呈大块状砌体结构暴露时间长，可能会出现局部小坍 塌；侧壁稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落3.54.5硬质岩(Rc30MPa)：受地质构造影响严重，节理发育，有层伏软弱面(或夹层)，但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；硬、软质岩石互层呈块(石)碎(石)状镶嵌 结构拱部无支护时可产中小坍塌，侧壁基本稳定，爆破振动 过大易塌2.54.0软质岩石(Rc530MPa)：受地质构造影响严重，节理较发育；层状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一 般呈大块状砌体结构硬质岩石(Rc30MPa)：受地质构造影响极严重，节理很发育，层状软 弱面(或夹层)巳基本被破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时，可产生较大的坍塌； 侧壁有时失去稳定1.53.0软质岩石(Rc530MPa)：受地质构造影响严重，节理发育呈块(石)碎(石)状镶嵌 结构土体： （1）略具压密或成岩作用的粘性 土及砂性土 （2）黄土(Q1，Q2) （3）一般钙质、铁质胶结的碎、 卵石土、大块石土（1）和（2）呈大块状压密结构 （3）呈巨块状整体结构岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受 构造影响严重的破碎带）呈角砾碎石状松散结构围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉(陷)或 坍至地表1.02.0土体：一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或潮湿的碎石 土、卵石土、圆砾土、角砾土及黄土(Q3 、Q4)非黏性土呈松散结构， 黏性土及黄土呈松软结构VI岩体：受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带呈松软结构围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅 埋时易坍至地表1.0 (饱和土1.5 )土体：软塑状粘性土、饱和的粉土、 潮湿的砂类土等粘性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构五.工程实例 厦门至成都国家高速公路湖南省汝城至郴州公路横穿湖南省南部地区，是湖南省郴州市东进西出的公路运输大通道，也是湖南省“五纵七横”高速公路主骨架的组成部分。某隧道洞身横贯五盖山南端，地质条件复杂，为本项目控制性构筑之一。隧道区属低山地貌，山坡陡峭，地面高程变化在615970m之间，高差300350m，最大埋深330m。设计上为分离式双洞隧道，左洞长1790m，右洞长1835m，左右洞相距40m,为长隧道。本次勘察在地质调查的基础上，采用钻探，挖探，取样，水文地质试验及工程物探等多种勘探手段相互印证，综合分析确定合理的地质参数，进行隧道围岩分级。 根据公路隧道设计规范及本隧道各段围岩的工程地质特征，综合分析隧道围岩各参数的取值，对隧道围岩级别划分计算如下表隧道围岩分级计算表里程桩号JvKvRc（MPa）BQK1K2K3BQ详细分级K100+200K100+32060.66427.263380.2100317K100+320k100+60050.69333.03620.100352K100+600k100+80070.63625.973270.2200305K100+800k101+15040.72145.04050.100395K101+150k101+45090.57941.03580.100348K101+450k101+500110.53043.03520.30.30292K101+500k101+610210.33722.02400.850.30125K101+610k101+660120.51076.324450.20.30395K101+660k101+92070.63698.2511000511K101+920k102+060130.41180.83940.200374其中：围岩初步分级采用如下公式计算BQ值：BQ=90+3Rc+250Kv（1） 当Rc90Kv+30时，以Rc=90KV+30和KV代入计算BQ值;（2） 当Kv0.04Rc+0.4时，以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。（3） BQ=BQ-100（K1+K2+K3）结论 隧道围岩的分级指标根据不同的划分依据而不同，在实际评价中要灵活运用。通过对围岩等级的分类，为设计和施工提供了大方向对不同等级的隧道，采取相应的措施，合理的综合考虑各方面因素，设计出安全经济实用的隧道。参考文献 隧道工程公路隧道设计规范铁路隧道设计规范工程岩体分级标准