黄土公路隧道围岩级别划分

1、黄土公路隧道围岩级别划分浅论1、黄土公路隧道围岩级别划分现状围岩级别划分是公路隧道设计和施工中的重要技术内容。根据不同围岩的稳定性，对自然界各种隧道围岩进行分级，利用新奥法理论，有针对性的进行隧道初期支护和二次衬砌的设计，是山岭隧道工程设计的基本思路。因此，准确的对围岩进行分级是隧道工程设计的基础。公路隧道设计规范及工程岩体分级标准对岩石隧道围岩级别划分提出了明确的定量和定性的具体指标及围岩特性，使得岩石隧道围岩级别划分有明确的依据。但对于黄土公路隧道的围岩划分，却没有提出具体的定量和定性的物理性质指标及特性，因而在黄土公路隧道设计中，围岩级别划分没有准确的依据，这给黄土隧道设计和施工带来了很

2、大的技术困难。随着我国公路在黄土地区的快速发展，黄土公路隧道数量越来越大。所以，对于黄土公路隧道围岩级别划分进行定性和定量的研究，提出围岩级别划分的依据，就显得非常迫切。根据具体的黄土隧道设计和施工实践，并结合国内外科研资料，提出了较为系统的黄土隧道围岩划分的定量的物理指标和定性的黄土特性，为国内黄土隧道设计和施工提供参考的依据。2、围岩级别划分的标准围岩稳定性是围岩级别划分的核心内容。岩石隧道根据围岩的岩石坚硬程度、岩体完整程度两大基本要素，结合地下水，围岩结构面和初始地应力等因素，确定围岩的稳定性，进而确定具体的围岩级别。但围岩坚硬程度和完整程度不适合黄土围岩的物理性质的描述。所以必须根据

3、黄土常用的，容易通过试验取得的物理性质的指标，通过研究相应物理性质指标的黄土的围岩稳定性，确定黄土围岩级别划分的依据，是黄土公路隧道围岩级别划分的可行之路。公路隧道设计规范(JTGD70-2004)中关于隧道围岩稳定性的规定：表1隧道各级围岩自稳能力判断岩体级别自稳能力I跨度20m,可长期稳定，偶有掉块，无塌方II跨度1020m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度10m,可长期稳定，偶有掉块III跨度1020m，可稳定数日1月，可发生小中塌方；跨度510m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小中塌方；跨度5m,可基本稳定IV跨度5m,般无自稳能力，数日数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展

4、为中大塌方。埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度小于5m,可稳定数日1月V无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日无自稳能力注：1.小塌方：塌方高度3m,或塌方体积3OmS2. 中塌方：塌方高度36m，或塌方体积30100m3o3. 大塌方：塌方高度6m,或塌方体积1OOm?。3、黄土围岩稳定性与黄土物力力学性质的关系统计黄土的物力力学参数较多，在此作者选择了土工试验中比较容易获取的一些物力力学参数并根据中国黄土的结构特征及物力力学性质中对黄土围岩分类的描述，确定黄土围岩稳定性与黄土物力力学性质的关系。表2黄土围岩分类特征分类工程地质特征物力力学性质地貌地

5、层构造含水量（%）干密度（克/厘米3）粘聚力内摩察角（°）无侧限抗压强度（千帕）强度比例极限（千帕）般平均般平均般平均般平均般平均甲类一般出露在一般一般夹有数17201.451.57499024.830.12704601000(黄土沟底基岩两为老层至十多层1700壁之上，沟壁黄土古土壤，下部241.6616033.4650陡峭，一般大下部钙质密集成于45。Q）层，层位比较70°复杂，解理多乙类一般出露在一般一般夹有数11181.341.47356222.826.3130180400黄土沟壁，有少量为老层古土壤，钙700潜蚀溶洞，沟黄土质结核一般221.598531.6230

6、壁较陡，一般上部不成层，层间大于30。（Q23）较疏，层位45°稳，定节理较多丙类一般出露地一般一般无层理，10161.161.26212426.728.540100100&黄土表，常见浅蚀为新节理少300溶洞，沟壁较黄土201.362731.5160缓（Q3）注：据中国建筑科学研究院，19774、黄土隧道围岩分级物力力学参数从表1中可以看出，黄土毛洞围岩稳定性与土体的粘聚力、无侧限抗压强度、强度比例极限、变形模量、侧压力系数及湿陷性有密切的关系，而含水量、干密度对黄土毛洞围岩稳定性有一定的关系，内摩察角的数值和黄土洞室的稳定性强弱没有对应关系。表中的围岩稳定分类与设计规范中

7、隧道围岩自稳能力划分较为吻合。参照以上数据，作者提出了黄土隧道围岩分级黄土物理指标，具体如下：表3黄土隧道围岩分级物理力学参数表特征分级工程地质特征物力力学性质毛洞围岩稳定情况地貌地层构造粘聚力无侧限抗压强度（千帕）强度比例极限（千帕）变形模量（兆帕）侧压力系数湿陷性般平均一般平均IV级一般出露在一般一般夹有数49902704601000601300.21无埋深W10m，围岩沟底基岩两为老层至十多层0.31毛跨W4m壁之上，沟壁黄土古土壤，下部1606501700时，毛洞稳定陡峭，一般大下部钙质密集成时间较长，毛于45。Q）层，层位比较垮为6m，洞70°复杂，解理多深小于4m时，可暂

8、时稳定V级一般出露在一般一般夹有数356213018040030600.30轻埋深W10m，围岩沟壁，有少量为老层古土壤，钙0.36微毛跨W3m潜蚀溶洞，沟黄土质结核一般85230700时，毛洞稳定壁较陡，一般上部不成层，层间无时间较长，毛大于30。（Q23）较疏，层位垮为6m，洞45°稳，定节理较深小于3m多时，可暂时稳定V级一般出露地一般一般无层理，212440100100520一埋深W10m，围岩表，常见浅蚀为新节理少160般毛跨W3m偏弱溶洞，沟壁较黄土27300时，毛洞稳定缓（Q3）强时间较长，毛烈垮为4m，洞深小于2m时，可暂时稳定5、强烈湿陷性黄土的物力力学性质与稳定性

9、大有山隧道进出口段黄土为湿陷性黄土,土黄色,稍湿,稍密.以粉粒为主,含云母碎片,大孔隙发育，属高压缩性土，具湿陷性，W级（很严重）自重湿陷性，地质划分为Q2eo，无地下水，土层为弱透水土层，围岩稳定性差，施工时易发生塌方，甚至塌至地表。OO=150KPa。见表4：表4大有山隧道进口土工试验数据表取土深度(米)含水量(%)密度(g/cm3干密度(g/cm3)压缩模量E12(MPa)压缩系数a23(MPa-i)压缩模量E23(MPa)凝聚力(MPa)内摩角(度)起始压力(kPa)1.27.51.331.243.720.02.25.41.341.273.926.03.26.91.361.273.45

10、8.04.27.51.361.273.284.05.27.21.401.313.096.06.26.51.441.355.0101.07.28.51.401.294.0114.08.27.81.411.312.3106.09.28.51.451.344.6119.010.28.91.491.374.5113.011.29.21.431.313.10.553.5115.012.29.31.511.385.60.345.6123.013.28.01.481.375.70.355.5126.014.29.51.561.429.10.257.4135.015.211.91.551.385.80.355

11、.3139.016.212.61.561.395.30.335.7139.017.211.31.561.405.80.345.50.02223°00152.018.28.31.531.418.80.228.60.02125°00166.019.29.21.531.406.50.219.00.02625°30169.020.212.31.591.417.20.267.00.02527°00182.020.610.50.02625°0021.212.81.611.437.00.266.90.02623°30184.021.615.80.0

12、2426°0022.211.81.621.446.40.276.80.02927°00187.022.614.60.03127°0023.212.01.621.458.70.228.30.02825°30190.0从土工试验数据上来看，强烈湿陷性黄土的物力力学参数符合表2中丙类黄土。施工现场围岩稳定性很差，开挖人行横洞（毛洞跨度为3m）时，围岩几乎不能自稳，需要在超前支护和及时进行初期支护的情况下才能稳定。基本符合表1中“级围岩的稳定性。同时，强烈湿陷性黄土在开挖后变形极大，许多段落变形和沉降达到40cm70cm，个别段落甚至达到80cm以上。具有大变形、易塌方，围岩压力很大的特点。因此作者谨慎提出对于强烈湿陷性黄土（湿陷性为W级）的围岩应该划分为"级，在设计和施工过程中，应提出有针对性的技术措施。6、结论黄土隧道围岩级别划分是困扰隧道设计和施工的重要方面，本文根据大量黄土方面的物力力学数据及隧道