地下工程-分类、围岩压力

1、v 根据岩体工程地质特征，考虑支护及施工方法，将分类根据岩体工程地质特征，考虑支护及施工方法，将分类归为归为( (国内外公开发表的围岩分级（类）方法近百种) )：p 一、洞室围岩质量分级一、洞室围岩质量分级稳定性分析的基础，稳定性分析的基础，u意义意义-洞室设计和施工的依据洞室设计和施工的依据p 二、洞室围岩分类二、洞室围岩分类p 三、岩体地质力学分类（三、岩体地质力学分类（RMR分类）分类）p 四、巴顿岩体质量（）分类四、巴顿岩体质量（）分类u国标国标工程岩体分级标准工程岩体分级标准(GB50218-94,1995)(GB50218-94,1995)提出提出按岩体基本质量指标按岩体基本质量指

2、标 BQ BQ 进行分级。进行分级。u两个定义：两个定义：以岩体为工程建筑物地基及环境，并对：以岩体为工程建筑物地基及环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。工程。：岩体工程影响范围内的岩体，包括：岩体工程影响范围内的岩体，包括地下地下工程围岩工程围岩、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡岩体等。岩体等。p 一、洞室围岩质量分级：一、洞室围岩质量分级：u分级方法分级方法岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。应采用定性划分和定量指

3、标两种方法确定。应采用定性划分和定量指标两种方法确定。岩石坚硬程度定性划分：锤击、浸水、岩石风化特征观察。岩石坚硬程度定性划分：锤击、浸水、岩石风化特征观察。岩体完整程度定性划分：结构面发育程度（组数、平均间岩体完整程度定性划分：结构面发育程度（组数、平均间距）、主要结构面的结合程度、主要结构面类型和岩体结构距）、主要结构面的结合程度、主要结构面类型和岩体结构类型。类型。岩石坚硬程度的定量指标：岩石单轴饱和抗压强度。岩石坚硬程度的定量指标：岩石单轴饱和抗压强度。岩体完整程度定量指标：岩体完整性指数、岩体体积节理数岩体完整程度定量指标：岩体完整性指数、岩体体积节理数u岩体基本质量级别岩体基本质量

4、级别的确定u岩体基本质量分级，应根据岩体基本质量的定性特征和岩体岩体基本质量指标（基本质量指标（BQBQ）两者相结合确定。vcKBQ25090 BQBQ的表达式为：的表达式为：c-岩石饱和单轴抗压强度；Kv-岩体完整性系数。应用时，当应用时，当 时，以时，以 和和 K Kv v 代入上式计算代入上式计算 BQ BQ 值；当值；当 时，时，以以 和和c 代入计算代入计算 BQ BQ 值。值。3090 vcK 3090 vcK 4.004.0 cvK 4.004.0 cvK p 一、洞室围岩质量分级：一、洞室围岩质量分级：2 prpmvvvK式中：Vpm-岩体纵波速度；vpr-岩块纵波速度。无波速

5、资料，可用岩体体积节理数（单位岩体体积无波速资料，可用岩体体积节理数（单位岩体体积内结构面条数）内结构面条数）J Jv v查表求查表求K Kv v值。值。K Kv v用声波试验资料按下式确定：用声波试验资料按下式确定：p 一、洞室围岩质量分级：一、洞室围岩质量分级：用岩体体积节理数用岩体体积节理数J Jv v查表求查表求K Kv v值。值。岩体的基本质量指标主要考虑了岩体的基本质量指标主要考虑了围岩质量分级表围岩质量分级表组成岩体的岩石坚硬程度组成岩体的岩石坚硬程度依据依据BQBQ值和岩体质量定性特征将岩体划分为值和岩体质量定性特征将岩体划分为5 5级。级。岩体完整性岩体完整性 321100K

6、KKBQBQ 式中：K1-地下水影响修正系数；K2-主要软弱结构面产状影响修正系数；K3-天然应力影响修正系数。u岩体基本质量指标岩体基本质量指标修正值修正值BQ当围岩当围岩岩体的基本质量指岩体的基本质量指标应进行修正标应进行修正-在岩体基本质量分级基础上，结合在岩体基本质量分级基础上，结合工程特点，考虑地下水状态、初始地应力状态、工程轴线工程特点，考虑地下水状态、初始地应力状态、工程轴线与主要软弱结构面产状的关系等必要的修正因素确定。与主要软弱结构面产状的关系等必要的修正因素确定。岩体质量指标关于岩体质量指标关于天然应力影响修正系数天然应力影响修正系数K3 极高应力极高应力c/ max5b1

7、（b1平衡拱半跨）时，在上覆岩体中由于塌落而形成自然平衡拱形成自然平衡拱。则，作用于支护上的围压等于平衡拱与衬砌间的岩块自重，与拱外岩体无关。岩体坚固性系数岩体坚固性系数f k-取决于岩体的取决于岩体的c,值及岩石抗压强度值及岩石抗压强度c。kkfhbfbh 245tan10 cfk tan拱高为：拱高为：n2 2、普氏理论（自然平衡拱、普氏理论（自然平衡拱) )普氏理论计算示意图普氏理论计算示意图 245tan22212021khhhghheep 245tan201kghe 245tan202khhge 作用于侧壁的围岩压力为：作用于侧壁的围岩压力为：按土压力理论，按土压力理论，A,B处侧压

8、力为：处侧压力为：侧壁不稳时，作用于洞顶上的围岩压力为：侧壁不稳时，作用于洞顶上的围岩压力为： 2211332bbbfgbpkv 水电部推荐公式：铁道部推荐公式： gps 6245.0gBSpy 铅直围压-洞跨gHSqx 水平围压-洞高Sx、Sy -水平、铅直围岩压力系数，查规范。s-围岩类别；-跨度影响系数,=1+i(B-5)；B-洞跨；i-围压增减率，当b5时，取i=0.1，n 3 3、经验类比法、经验类比法-坚硬岩体往往被各种结构面切割成块体。开挖后，临空的块坚硬岩体往往被各种结构面切割成块体。开挖后，临空的块体会向洞内滑移。此时围压按块体极限平衡理论求。体会向洞内滑移。此时围压按块体极限平衡理论求。计算时，只考虑分离体重力（体积力），未考虑结构面抗力（内聚力）。u围压计算：围压计算：(不稳定分离体位于洞顶)FgVpv V-不稳定分离体的体积；F-分离体与支衬结构的接触面积。步骤：步骤：结构分析，确定其形态、位置、滑移面抗剪强度参数；稳定性校核。n 4 4、块体极限平衡理论、块体极限平衡理论-计算时，不考虑滑移面的内聚力，i为结构面的内摩擦角。基础工作：平硐中裂隙统计