隧道围岩分级及其应用与围岩压力

PAGEPAGE78隧道围岩分级及其应用与围岩压力隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态、地温梯度等。因此，隧道围岩的稳定性是反映地质环境的综合指标。也是我们修建隧道工程对围岩特征研究的重要内容之一。隧道围岩压力是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。5.1隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。一个较好的、符合地下工程实际情况的围岩分级，多改善地下结构设计，发展新的隧道施工工艺，降低工程蛰价，多快好省地修建隧道，有着十分重要的意义。借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。隧道围岩体的强度，对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，这个分类由稳定到不稳定共分六类，代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。我国公路隧道围岩分级起步较晚，随着我国经济的发展，公路交通得到较大的发展，大量的公路隧道修建，需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级，于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”。从国内外的发展中可以看出，以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是总的趋势。但分级指标方面，大多数正在从定性描述、经验判断向定量描述发展。5.1.1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。这些指标有岩体的弹性波传播速度弹性波传播速度与岩体的强度和完整性成正比，其指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素。林岩石质量指标彩（昼RQ需D窑）监宗裂是综合反映岩羡体的强度和岩抖体的破碎程度在的指标。所谓蹄岩石质量指标谦是指钻探时岩且心复原率，或解称为岩芯采取笑率。钻探时岩炊芯的采取率、扒岩芯的平均和织最大长度是受猎岩体原始的裂鸦隙、硬度、均荐质性的影响的汉，浅岩体质量的好根坏主要取决于题岩芯采取长度问小于务10cm宗以下的细小岩晶块所占的比例纤。因此，岩芯磨采取率是以单栋位长度钻孔中垫10cm里以上的岩芯占赏有的比例来判追断的。即像RQ考D悬（％亲）私扩＝梢铅10cm而以上岩芯累计链长度除列×100霜灰接婚（凤5恰.1.1灵）单位钻孔长度课她核岩石质量指标教分级认为爹：遵RQD壁>9粥0咳％蚊血溜为优质；秘灌兆究熊7缝5思％袋<纳RQD舍<9讲0合％圣彼搞为良好；狭偷惹弄忆5票0众％猴<宰RQD跌<7公5北％伏扇页为好；壳警注沫府2毕5巧％踏<莲RQD严<5疗0成％齿除迟为差；类RQD篇<2渣5乖％絮青纳为很差。涉围岩的自稳时熔间斥患以被认为是综贺合岩性指标，肺隧道开挖后，售围岩通常都有牙一段暂时稳定嫩的时间，不同兔的地质环境，钻自稳时间是不慰同的，劳费魔（测H.Lauf负fe夸r尝）认为隧道围撑岩的自稳时怒间设t输s朱可用下式表示脉：物t渣s胀=挎河常概数遵裹×罚L饿－娱(另1含＋收a)仍欺垦催沿鸣断服撞（港5针.1.2变）侵式中捐：驻L帐冻－缴芒隧道未支护地判段的长度；劈a华声－赚铜视围岩情桨况绸在渐0转～湖1肃之间变化，好出的岩体可扫取筒a=0夜;田极差霸的盒a=赛1趴。朱劳费洋（单H.Lauf恋fe樱r团）根据围岩的掌自稳时间和未梯支护地段的长省度，将围岩分雨为初：造陕稳定的、易掉极块的、极易掉相块的、破碎的乡、很破碎的、边有压力的、有指很大压力的七筒级。具体的取繁值标准可参考雁有关专著。帝单一综合岩性舱指标一般与地罚质勘察技术的娇水平有关，因刃此，其应用受评到一定的限制盖。3．复合指标忧是一种用两个维或两个以上的钥岩性指标或综燕合岩性指标所仓表示的复合性蜂指标。具有代矩表性的复合指耳标分级，是巴鬼顿袭（晋N.Bart演o书n简）等人提出的库岩体质量耳－卸Q犁指标啊，龟Q历综合表达了岩旺体质量的六免个地质参数，秋见下式：羞寿示Q狮万＝除（恐RQD/铁J未h痰）晴(仁J捆r紧/或惭J屑a乡)阻壁(碗J术w希/SRF私)丢粒熄（府5胳.1.3腹）晶菠氏堡爹禽凡式诞中蓄RQD园袄－窗土岩石质量指标祥，其取值方法利见式胁（苹5喇－扇1硬）；夫J装h慎滔－亿里节理组数目，尤岩体愈破碎咬，宫J代h皆取值愈大，可袖参考下列经验巧数值；毫顿陷种没有或很少节闲理黄，胖J拢h目限＝以0.讽5羞～庸1.贪0御；鸽阁该恰两个节理组时鼠，独J虑h粉止＝退4竿；蛙凤溜讨破碎岩体时俱，嫂李J统h始慈＝浪2客0笋。齿J饼r狠－贯剩节理粗糙度，月节理愈光滑锋，敬J乒r悼取值愈小，可敲参考下列经验翻数值；浑税松剥不连续节理把，孙J保r纳孤＝衣4输；海求顺较平整光滑节理途，篮J装r但停＝佣0.积5容等。受J结a祖此－比决节理蚀变值，暮蚀变愈严重星，秧J续a猎取值愈大，可维参考下列经验袍数值；柱鞠雄四亮节理面紧密结袄合，节理中填四充物坚硬不软享化充，砖J爸a预嘉＝扣0.7恢5智；枪常扑亲须节理中填充物胶是膨胀性粘土届，如蒙脱土尽，积J珍a博诵＝绩首8高～携1弊2舅等。馒J培w送县－米娘节理含水折减狂系数，节理渗盼水量愈大，水搁压愈高发，磁J符w摇取值愈小，可沟参考下列经验草数值；腥眉长池微量渗水，水刊压映贤<0.1M骤p氏a塘,舞J萄w坊=1.曲0船；叹讽桃盟渗水量大，水钩压特别高，持订续时间长榆，粘J干w伞唉＝桶0.枕1惕～筝0.0蚁5顽等。呈侵SRF词卷－应力折减系咱数，围岩初始葡应力愈高佩，层SR忠F缠取值愈大。可香参考下列经验狮数值；劝醉坟篮脆性而坚硬、刑有严重岩爆现李象的岩石轰，联SRF始晚＝训1斧0颗～麻2膜0摇；汁坐洪畜坚硬、有单一说剪切带的岩石绣，膨SRF弃揭＝纠2.络5喝。乏以上六个参数也的详细说明和渡取值标泳准可参考有关胆专著。这六个备地质参数表达唤了岩体的岩块窗大小肆（状RQD/J州h吧）、岩块的抗嗓剪强度稿（痕J衣r窝/J排a敏）、作用应力刷（旦J受w殖/SR何F伙）。因此，岩纸体质替量嗓Q搭实际上是岩块讨尺寸、抗剪强匠度、作用应力臣的复合指标。筐根据不同团的膀Q立值，岩体质量刻评为九级，见漂表含5.1.1见。被度腾虎表标5.1.1袖豪至龙岩体质量评估澡岩体质量组特别好协极好摧良好询好顾中等姐不良萌坏满极坏景特别坏另Q游40呜0落～期1000俯10南0含～策400展4息0响～走100峡1伍0临～鸦40眉4薪～聋10锻1雾～屿4妹0.珠1酒～辜1碑0.001~张0.1兵0.00杠1凤～柏0.01乱复合指标是考蓝虑多种因素的趣影响，对判断给隧道围岩的稳含定性是比较合额理可靠的，它刮可以根据工程均对象的要求，句选择不同的指哥标。但是，复拖合指标的定量描数值，一般是忙通过试验、现因场实测或凭经摇验确定的，带沈有较大的主观蚀因素。烧通过以上分析笋，对隧道围岩奉的分级，首先裳应考虑选择的丙围岩稳定性有赚重大影响的主海要因素，如岩晨石强度、岩体隶的完整性、地煤下水、地应力旋、结构面产状坏、以及他们的括组合关系作为裙分级指标；其羡次选择测试设肺备比较简单、已人为因素小、惠科学性较强的闲定量指标；在与考虑分级指标析要有一定的综援合性，如复合承指标等。总之谋，应有足够的铸实测资料为基例础，能饮全面反映围岩稳的工程性质。获5.1.2锄隧道围岩分级且的方法送国内外隧道围前岩分级的方法狐较多，所采用圈的指标也不同捎，但都是在隧济道工程的实践废基础上逐步建闯立起来的，随等着人们对隧道只工程、地质环酬境之间相互关续系的槐认识和理解吐，其围岩分级笋方法也在逐步姑深化和提高。好发展过程大体锐有以下几类型螺：悼姥1托．按把岩石强度哨为单一岩性指非标的分级法，浑具有代表意义送的是我国工程省界广泛采用的触岩石坚固系述数切“膨f非君”芹值分级法。这卷种方法的优点灯是指标单一，远使用方便，尤蛙其是常在如f每值分类法中，巩还将定量指鹅标挠f愁值与作用在支局护结构上的围肾岩压力直接联狂系起来，给设除计和施工带来珍较大的方便。仓缺点是不能全腔面地反映岩体认固有的性态。愧禁2趟．按带岩体构造和岩睁性特征干为代表的分级桃法，如泰沙基割分级法派，款197痛5喉年我国铁路工宴程技术规范中犯所采用的铁路己隧道围岩分级隙法，属于这一距类。这类方法芹的优点是正确尿地考虑了地质燥构造特征、风前化状况、地下岩水情况等多种竟因素对隧道围检岩稳定性的影戴响，并建议了怒各类围岩应采箱用的支护类型订和施工方法。抽缺点是分级指辨标还缺乏定量属描述，没有提位供可靠的预测乔隧道围岩级别烛的方法，在一侍定程度上要等演到隧道开挖后蛋才能确定。守3析．与地质勘察搅手段相联系的柜分级法。渠如骤197美9跳年前后日本提惕出的按测围岩弹性波速摄度黎进尝行分级方法、哗岩芯复原率分指级法等，属于旦这一范畴。这珍类方法的优点具是分级指标大糟体上是半定量卵的，同时考虑蝇了多种因素的摧影响；其点是币分级的判断还幸带有一定的主腊观性，如弹性豆波速度低，可轧能是有岩体完赢整，但岩质松喂软；地质坚硬道，但比较破碎钢；地形上局部松高低相差悬殊欣等几种原因引膨起的，就弹性悟波速度这一个侍指标，就很难南客观地下出正膝确的结论呀。浑食4冲．僚多种因素的组佩合总分级法。如岩解体质诵量艳“漏Q中”沿法，我国国防欣工程围岩分级齐法等，属于这软个范畴。这类斑方法是当前围祝岩分类法的发膝展方向，优点躁很多，只是部武分定量指标仍势需凭经验确定停。毛张洞5广．以工程对象泻为代表废的分类法。如锐专门适用于喷摸锚支护的原国挺家建委颁布的稼围岩分类漂法笼(197地9冒年棒)老，苏联在巴库袋修建地下铁道滤时所采用的围圣岩分级垮法仁(196扇6姨年筹)得，属于这一范啄畴。这类方法姥的优点是目的钟明确，而且和香支护尺寸直接兄挂钩，使用方砍便，能指导施算工。但分级指甲标以定性描述瞎为主，带有很贱大的人为因素视。偷露结根据上述介绍樱可知，隧道围矮岩分类方法有卷简有繁，并无刷统一格式。目递前，国内外许丘多学者都认为返，隧道围岩分毛级的详细程度集，在工程建设北的不同阶段应差有所不同。在描工程规划和初蛮步期计阶段的别围岩分级，可虎以定性评价为唱主，判别的依诊据主要来源于伟地表的地质测捧绘以及部分凉的勘察工作，部在工程设计和待施工阶段，围赢岩分级应为专图门的目的服务尊。如为设计提夕供依据的围岩病分级，其判别贪依据主要是地柿质测绘资料、太地质详勘资料作、岩石和岩体丘的室内和现场摸试验数据。分稠级指标一般是久半定量和定性为的。为隧道施奉工钻爆提供依雀据的围岩分级猾，主要利用各萍种量测和观测摊到的实际资料理对围岩分级进号行补充修正，气此时的分级的榨依据是岩体暴呼露后的实际值慨。峰围岩分级的分沫阶段实施，是冤因为围岩分级亡除了取决于地坝质条件外，还见和工程规模、恭形状、施工工丹艺等技术条件眉有关。不同阶洁段的地质勘察痛、试验研究、读工作顺序可用吗图姨5.1.1爸所示的框图来成表示。泪岩既母详坛并图素5.1.1朵尺工程各阶段围婚岩分级系统框匙图姥5.1.3它我国公路隧道艘围岩分级丹经过长期的隧士道工程实践，否我国公路隧道五以铁路隧道围醒岩分级的标准岁为基础，参考霸了国内外有关逗围岩分级的成买果，提出了适竹合我国公路隧模道实情的围岩飞分级标准，下稿面介绍围岩分站级的出发点和由依据。刃（一）公路隧懒道围岩分级的东出发点衣主要考虑了以践下几点：肌强调岩体的地瞎质特征的完整先性和稳定性，善避免单一的岩侵石强度指标分论级的方法；耍分级指标应采孕用定性和定量牙指标相结合的存方式；木明确工程目的趣和内容，并哥提出相应的措巩施；逝分级应简明，暴便于使用；俗应考虑吸收其巷它围岩分级的看优点，并尽量涛和我国其它工六程分级一致。引（二）分级的创指标和因素嘴主要考虑了以休下几类影响围殊岩稳定性的因井素；哑1扒．岩体的结构话特征与完整性喊岩体结构的完绘整状态是影响锈围岩稳定性的拾主要因素，目井前主要是根据掩表顷5.1.2炮进行划分的，英当风化作用使天岩体结构发生胃变化，松散、仓破碎、软硬不拒一时，应结合甲因风化作用造肺成的各种状况不，综合考虑确洽定围岩的结构哄完整状态；结危构面（节理）井发育程度应根渐据结构面特征示，按表锈5.1.3策确定；地质构恶造影响程度按岸表箩5.1.4舟确定服。舍马表建5.1.2鹿兄竞膝笼岩体完整程度阴的等级划分佩等级慌结构面发育程像度瞒地质构造影响症程度盖完整州不发育班轻微生较完整薯较发育、不发拍育作较严重、轻微昂较破碎绪发育、较发育读严重、较严重赵破碎低极发育、发育记极严重、严重猪极破碎您极发育妻极严重留荷初图表吧5.1.3仰华配糊围岩结构面肢(肚节理晓)霸发育程度等级魂划分扮烘音等级稿结构面（节理浇）发育程度疤结构面（节理暴）组数及平均说间距双（蹈m惠）链主要结构面（良节理）的类型绿岩体结构类型蒸不发育贸1抵—轮2唉组疾平均间距螺>谊1象.截0点为原生型或构旺造型密闭蛛巨块状结构眠较发育亿2锐～伏3俭组兄平均间距耐>翻0.4端呈揭X耽形，较规则，剪以构造型为主剩，恳多数为密闭部样分微张，少有咏充填物煤大块状结构品发育徒>残3努组答平均间距霜<讨0.4栽不规则，呈南X粘形或米字形；窜以构造型或稠风化型为主，料大部分张开，嘉部分有充填物庆块石和碎石状适很发育统>股3瞧组，杂乱，狡平均间距同<周0.2画以风化型和构迟造型为主，丹微张或张开，球均有充填物榆碎石状香冲土表乏5.1.4休代蠢贞陡围岩受地质构耻造影响程度等姻级划分搜饺等级潜地质构造作用奋特征肝轻微蹄围岩地质构造蕉变动小，无断状裂闹(蓝层伪)名；层状岩一般煤呈单斜构造；恢节理不发育无较重沙围岩地质构造仅变动较大，位托于断裂计(撒层场)万或褶曲轴的邻慰近地段，可有惕小断层，节理弃较发育份严重缸围岩地质构造臣变动强烈，位领于褶曲轴部或盈断裂影响带内截；软岩多见扭限曲及拖拉现象福；节理发育鹅很严重拴位于断裂破碎绿带内，节理很旱发育；岩体破交碎呈碎石、角爪砾状，有的甚氏至呈粉末、土数状2．岩石强度神坐吨将岩浆岩、沉上积岩、变质岩列按岩性、物理卧力学参数、耐园风化能力和作惩为建筑材料的蓄要求划分为硬月质岩石及软质茧岩石二级，依础饱和抗压极限佳强续度业R进b颤与工程的关系养分为四种，其爽标准及代表披性岩石见表驾5.1.5淡；当风化作用根使岩石成分改足变、强度降低维时，应按风化版后之强度确定诸岩石等级。笨能退允膛究巷焰戒努您肾筑裳表拘5.1.5旺磁棍液惹岩石等级划分律岩石等级催饱和抗压与极限强度委耐风化能力状代表性岩石悠R式b挨(胳MPa)画程度宇现象化硬蛾质杜岩玻石备改极必排硬伴削石桨铃肚＞在60雁强捎暴露后辰1赠、归2划年尚不易风化企1政．花岗岩、闪堆长岩、玄武岩助等岩浆岩类够访驱2坡．硅质、铁质测胶结的砾岩及川砂岩、石灰岩陷、白云岩等沉纠积岩类挨3租．片麻岩、石丘英岩、大理岩浓、板岩、片岩攻等变质岩类柱淋涌硬有修质嘴机岩愚疗＞坚30包缸软侮看质骂早岩咸揭石蛙迅软谷悲质陷脂岩饭仰5劲以上～挽30节弱狗暴露后致数日至妄数月即冲出现风拢1俯．凝灰岩等喷绝出岩类腹2她．泥砾岩、泥唯质砂岩、泥质边页岩、灰质页毙岩、泥灰岩、石泥岩、劣煤等复沉积岩类善3仍．云母片岩和疤干枚岩等变质捐岩类园甜伙极卡挥软衬忧岩边爸讲≤厦5猴化壳怠3．地下水欺在公路隧道围哨岩的分级中，跪遇有地下水时内，一般的处理讲采用降级的方侄法，可按下列奇原则调整围岩挂级别：布碌在式VI老级围岩或属于妇V押级的硬质岩石三中，一般地下敢水对其稳定性豆影响不大，可势不考虑降低；僵训在垦VI新级围岩或属于寻V折级的软质岩石卫，应根据地下腿水的性质、水溜量大小和危害卡程度调整围岩阿级别，当地下通水影响围岩稳跟定产生局部坍梯塌或软化软弱坏面时，可酌情子降低县l匙级；哀II顺I烛级、劫II匙级围岩已成碎记石状松散结构记，裂隙中有粘隙性土充填物，柄地下水对围岩更稳定性影响较遇大，可根据地株下水的性质、限水量大小惹、渗流条件、靠动水和静水压垮力等情况，判把断其对围岩的汪危害程度，可帜降低房1怜～资2游级；煮在写I骆级围岩中，分习级中已考虑了劲一般含水地质筹情况的影响，虚在特殊含水地蛛层，需另作处麻理。任（三）公路隧他道围岩分级扩根据以上对分述级因素和指标玩的分析，公路键隧道围岩分级疏将围岩分为六棚级，给出了各央级围岩的主要委工程地质特征络、结构特征和涨完整性等指标头并预测了隧道种开挖后，可能蛾出现的坍方、滤滑动、膨胀、酷挤出、岩爆、秀突然涌水及瓦繁斯突出等失稳馆的部位和地段锣，给出了相应汽的工程措施。家见表芹5.1.6判。谊表废5.1.6详酿卷容倚公路隧道围岩排分类禽级别像围伞岩主要工程地程质条件纽围岩开挖后的磁稳定状态冻置主要工程地质膜条件蹈结构特征和完痛整状态梳碑V1舍歉硬质岩石艰(欺饱和抗压极限颈强度解R疤b撕＞易60MPa)霸，受地质构造思影响轻微，节测理不发育，无朱软弱面计(车或夹层欣)夏；层状岩层为贱厚层，层间结掏合良好手呈巨块状整体员结构车围岩稳定、无滔坍塌，可能产穷少岩爆土潮V年硬质岩石姨(厅R蛋b骡＞筛30MPa)税，受地质构造码影响较重，节云理较发育，有剧少量软弱面巴(虎或夹层筛)阵和贯通微张节遮理，但其产状贼及组合关系不坛致产生滑动，寄层状岩层为中脸层或厚层，层板间结合一般，横很少有分离现发象，弄或为硬质岩石流偶夹软质岩石解呈大块状砌体革结构侨暴露时间长，骄可能出现局部样小坍塌；侧壁饰稳定；层间结童合差的平缓岩挖层，顶板易塌贿落株软质岩石借(恭R痛b沃≈纳30MP农a脑)请，受地质构造炮影响轻微，节衫理不发育；层撞状岩层为厚层券，层间结合良书好耻呈巨块状整体拆结构门IV筋硬质岩石钱(欲R悟b怀＞持30MPa)脊，受地质构造妻影响严重，节找理发育，有层乳伏软弱面妖(扣或夹层指)皇，但其产状及僵组合关系尚不海致产生滑动；脆层状岩层为薄坛层或中层，层办间结合差，多抓有分离现象；丘或为硬、软质蔬岩石互层判呈块纯(湿石哲)脱碎粗(某石惨)问状镶嵌结因构矿拱部无支护时修可产中小坍塌拴，则壁基本稳筒定，爆破振动输过大易塌塌软质岩石扇(启R亦b熊＝咽5龙以箩上傻~狭30MPu)孝，受地质构造历影响严重，节柄理较发育；层证状岩层为薄层握、中层或厚层摸，层间结合一责般匠呈大块状砌体油结构蜜III圾硬质岩石启(骗R插b起(珍＞愧30MPa)灰，受地质构造调影响很严重，肥节理很发育，管层状软弱面微(绸或夹层纳)中巳基本被破坏愁呈碎石状压碎挂结构回拱部无支护时细，可产疑生较大的坍塌逼；侧壁有陷时失去稳定物软质岩石毁(付(上R纯b勇纱＝河5已以上～倡3义．润0留助邮Pa)袍，受地质构造阁影响严重，节赖理发育烧呈块狸(阻石昆)草碎陵(号石咏)扔状镶嵌结构录1棒．略具压密或蒜成岩作用的粘斗性土及砂性土挣2岩．一般钙质、及铁质胶结的碎软、卵石土、大每块石土伪3该．黄土抢(托Q亡1敢，理Q护2连)瞧1灾．呈大块状压歪密结构灌2轮．呈巨块状整母体结构孤3号．呈巨块状整刊体结构嫂II借石质图岩位于岸挤压强烈的断会裂带内，裂隙性杂乱，呈石夹干土或土夹石状播呈角祖(黎砾屿)顿碎慨(休石晃)鞠状松散结构论围岩易坍塌，巨处理不当会出胡现大坍塌，侧稼壁经常小坍塌转；浅埋时易出纽现地表下沉勒(请陷缘)给或坍至地表幻一般第四系的献半干硬～硬塑左的粘性土及稍切湿至潮湿的一呢般碎、卵石土自、圆砾、角砾锻土及黄土多(典Q椅3胖漫、案Q杰4谣)所非钻性土呈松膛散结构，粘性性土及黄土呈松援软结构馋I怠石质围岩位于长挤压极强烈的渗断裂带内，呈鬼角砾、砂、泥尸松软体侮呈松软结构傻围岩极易坍塌旧变形，有水时插土砂常与水一侨齐涌出；浅埋柜时易坍至地诱表疮软塑状粘性土赞及潮湿的粉细爸砂等递粘性土呈易蠕请动的松软结构顶砂性土呈潮湿床松散结构选浪箩公路隧道围岩拥分级表虹中烛“深级苍别虑”忍和搞“倚围岩主要工程莫地质条饰件歼”融栏，不包括特芦殊地质条件的腔围岩，如膨胀江性围岩、多年严冻土等。层状飘岩层的层厚划准分为：凝厚层：大于半0趟.絮5m抚；点亏中层：抖0劳.姿1愤～世0取.孝5m谈；歇架薄层：小于伶0并.范1m野。部公路隧道设计久规范中，还提舌出按岩石质量进指标耳（万RQ裂D序）、岩体弹性猛波纵波速轰度弊V裁p杂、岩体完整性负系击数纵I蛮的围岩分级，胆可供学习的参婶考。见表蜻5.1.7旁。江表箩5.1.7捞凤趋赤按耍（怪RQ阁D朴）妙、桨V肥p队、盈I爷的围岩分级户级医参数赠VI内V命VI核III炼II董I宫RQ拿D赌（％）壤>旗95龙85~75驰75~86庄50~75枣25~50息<础25戴V挖p个(舍km/s)隔>法4.5答3.5~4.亩5匆2.5~4.浙0棕1.5~3.卖0惊1.0~2.荐0残<什1.0配<1.势5青（饱和粘土）制I洗0.得8历～胡1.0芳0.6~0.惭8腿0.4~0光.6冲0.2~0.显4冰<遗0.2末满伟锤击法时采用朱低值固（网I柴）划分。矮（四）隧道施晃工围岩分级寿施工阶段围岩雪级别的判定是堵一个重要而现偏实的问题适。忍施工阶段围岩隐分级的评定因涝素采用漂围岩坚硬程度与、农围岩完整性程动度盛、和购地下水状态显三项因素，细杠分为十三个子袄因素，见图写5.1.2赞。鹊喇计剃图街5.1.2楼梨继施工阶段围岩荷分级的评定因睁素答在三个因素中际，最困难的是慈围岩完整性程隐度的评定，研迈究的重点是如剑何根据掌子面赤的地质数据评尚价围岩的完整稿程度。由于隧贵道开挖，掌子钢面的地质状态绘暴露无遗，为令评定掌子面的艇稳定，提护供了充分的基永础。根据对国拜内外施工阶段进围岩分级的调腔查，应采用多甚种方法对围岩格完整程度进行师分级，采用定叙性和定量相结树合的方法，如适可采用图犹5.1.3钞的指标淘职纷弊图桑5.1.3锤施工阶段围岩堡分级完整程度山的分级指标透5.2步歇围岩压力的确妈定建风顾焦5.2.1昼童围岩压力的概钩念壶择观人们对围岩压耕力的认识，是廊从开挖侗穴后厌围岩的出现初澡坍塌的现象开凉始的。随着隧挺道和地下工程印的发展，人们方从支撑和衬砌英的变形、开裂陆和破坏现象，俱进一步认识到鹊围岩压力的存昂在。森在稳定的地层腔中开挖坑道，量由于围岩在爆困破后刃发生松动以及简暴露后受到风摊化，个别落石属现象也不可避盘免。在完整而泽坚硬的岩层中绣开挖隧道，也迈会遇到小块岩甘石突然脱离岩款体向隧道内弹乏出，人们称雾为猾“息岩既爆蚀”周，这些都是围踪岩压力的现象趣，为了保证隧陆道有足够的净蜜空，就要修建唇支护结构，以继阻止围岩的移猜动和崩塌，支腐护结构就是用撇来承受围岩压槐力。本节所阐邮述的围岩压力据系指松动压力新，至于所涉及东的弹塑性理论洽在蛛“赶新奥浇法熊”留一节中介绍。兄5.2.2债围岩压力的产彩生丘围岩压力的产忙生是隧道工程草的一个重要的起力学特征，隧诱道是在具有一猴定的应力历史纹和应力场的围钢岩中修建的。豪所以，围岩的液初始应力场的璃状态极大地影变响着在其丝中发生的一切忙力学现像，这使是和地面工程兵极其不同的。作因此，我们需晴要研究隧道开突挖前后围岩的陆应力状态，这摘对指导我们隧狮道的设计与施汗工有着重要意军义。掌（一）围岩的愚初始地应力场丢通常所指的初诚始应力场泛指轰隧道开挖前岩前体的初始静应歪力场，它的形匠成与岩体构造典、性质、埋藏疲条件以及构造织运动的历史等面有密切关系。漠在隧道开挖前读是客观存在的名，在这种应力考场中修建隧道脉就必须了解它营的状态及其影埋响。狮岩体的初应力仁状态与施工引录起的附加应力魔状态是不同的断，它对坑道开弯挖后围岩的应世力分布、变形溜和破坏有着极削其重要的影响板。可以说，不楼了解岩体初应俊力状态就无法永对隧道适开挖后一系列望力学过程和现烫象作出正确的肯评价，图5.2.1地表水平时的自重应力场局页终岩体的初应力愧状态一般受到诉两类因素的影朱响：第一类因好素有重力、温译度、岩体的物瑞理力学性质、肾岩体的构造、捐地形等经常性让的因素；第二贵类因素有地壳鲜运动、地下水抗活动、人类的养长期活动等暂收时性的或局部灰性的因素。因寇此，初应力场饥图5.2.1地表水平时的自重应力场有年σ女＝袖σ足γ盈+醋σ用τ漂资萄横(羡5.2.1斑)眯惠粉安砖障式中：燥σ伤γ拾一岩雹自重应力分量恩；倦σ鞠τ快庙一饿统构造应力分量亮。惑糖备在上述因素中绪，目前主要研科究和使用的是齿由岩讨体的体力或重嘉力形成的应力胖场，称为自重远应力逗场。而其它因黎素只认为是改伤变了由重力造史成的初应力状喉态。一般来说昆，重力应力场量可以采用连续粪介质力学的方着法。它的可靠倾性则决定于对层岩石的物理力掏学性质及岩体库的构造一力学钥性质的研究，题其误差通常是清较大的。而其滤它因素造成的兵初应力场，主座要是用实验（轻现场试验）增方法完成的。虽困淋1宅．自重应力场眠我们研究具有沸水平成层。地昼面平坦的情况惨。如图圣5.2.1捧所示，设岩体省是线性变形的没，萌在胃x向z暗平面内是均质榴的，禁沿盘y脖轴方向是非均浴质的，鲜设嫂E桐、扬μ版分别为沿垂直宽方向的岩体弹祥性模量和泊松绕比松，公木E租1膜、倚μ梦1伟为沿水平方向扔的岩体弹性模勒量和泊松比。繁因岩体的变形恒性质沿深度而备变，故可假定织：全E蚕＝悔E熟（翠y纲）许；营揉μ员=纠μ毯(y)坑刮；犹E粱1估＝寸E田1犁（反y尾）；呢μ轧1雀=碑μ壁1乔(y香)鼻。鞠单位体积重量标也认为是沿深继度而变，即肥γ即＝勿γ星(y)氏;吩这样，距地表票面青h晶深处一点的应绿力状态如图茧5.2.1娃所示，其计算撑式可表示如下君：蜓年惹竿σ动y底=拦∫筹γ舟(组y)dy旁绪薄屑σ蝴x讨=竿σ险x烂(堤y)婆有晶诚族锹(陵5.2.2膛)裕掉适派σ墨z搬=饶σ妖z昨(妇y)驶箩嘉站τ后x告y尺=驴τ幸xz艺=肯τ壤yz造=0通丑就滩宏式满足了地面加的边界条件算，欢h颜＝傍0茧，重σ继y恐＝填0咐。孤浮鼻以熔益钻尼一般认为，处签于静力平衡状蛾态的岩体内，尝沿水平方向的嫩变形等于零，屡故跨此在记σ咏x麦=滥σ鬼z腐＝处(巡E/E鸦1贵)忙μ敢1细/(1-党μ前)膀啊σ读y纳趟校(挥5.2.3瓶)项遥登道当刮E狸＝希E摘1葵=千常数，抽μ槽＝乌μ姻1南＝常数时，则额得出大家熟知景的公式慢怒σ救x次=帮σ咱z误＝醒μ映/(1-高μ雷)贯链σ荡y述灶项蛇氧震落（彻5.2.4映）牧汇昂科圆欺宅重参设煮λ棍=疲μ须/(1-蜡μ担)乌,剧称之谓侧压力耗系数，则上式背可写成需剧锻σ蜡x么=巴σ轻z学＝找λσ僻y端蛮筋都俩振秤(事5.2.5冬)好敌猾显然当垂直应至力已知时，水挥平应力的大小收决定于围岩的灿泊松比。大多此数围岩的泊松封比变化诸在井0.1筋5渴～帖0.3吉5烫之间，因此，滴在自重应力场周。水平应力通纹常是小于垂直幸应力的。旋廊录深度对初始应顽力状态有着重描大影响。随深集度的增延力，宇σ股y缝抓和储σ劳x绩（恳σ妈z演）削都在增大，但奉围岩本身的强犯度是有限的，鄙因此当敌σ岔y臣左和姜σ肠x销增加到一定值露后，各向受力断的围岩将处于存隐塑性状态。挪在这种状态下踢，围岩物性值炕（崖E砍、概μ逝）婚是变化的，絮λ楚值也是变化的拿，并随深度的拼增加，标λ谨值趋割于累1胳，即与静水压剖力相似，此时地围岩接近流动激状态。票上述各式所表炉达的应力场是岁理论性的，实芳际情况中，由页于地壳运动，歇岩层会产生各洲种变动，如形唱成向斜、背斜剑、断裂等，在强这种情况下，胡围岩的初始应拳力场也有所变筐化。如以垂直贤成层为例，由芽于各层的物理杆力学性质不同列，在同一水平各面上的应力分橡布可能是不同暑的；在背斜情案况下，由于岩脊层沟成拱派状分布，使上斑层岩层重量向祸两侧传递，直游接处于背斜下汗的岩层受到较揉小的应力（图趋5.2.2并），在被断层固分割的楔形岩愤块情况中（图扬5.2.3旱）也可观察到扑类似情况。在仿实际工作的应输用中是不能忽望视的。婶图馒5.2.2饰闲背斜构造的自底重应力经场院衔拾图乌5.2.3从郑滑断层构造的自卡重应力场厦2察．构造应力场根地层的应力场慢是由自重应力愁场和构造应力念场构成的。地济质学家认为：俯地层各处发生箭的一切构造变涛形与破裂都是未地应力作用的佣结果，因而地丧质力学就把构殿造体系和构造军形式在形成过玩程中的应力状微态称为构造应窝力场。构造应腐力场是随时间麻变化的动耗态场。槽由于构造应力挽场的不确定性茫，很难用函数朵形式表达。它员在整个初始应质力场中的作用喂只能通过某些须量测数据来分厦析，在实际工另程中应用较少朽。一般认为，昼构造应力场具黎有以下特性：爬（辈1距）地质构造形俩态不仅改变了旅重力应力场，绿而且以各种构剩造形态获得释耗放，还以各种扮形式积蓄在岩俩体内，这种残捎余构造应力将四对隧道工程产致生重大影响。熔（生2柜）构造应力场虫在较浅的地层兼中已普遍存在帮，而且最大构辰造应力场的方澡向，近似为水旬平，其值常常鞭大于重力应力脉场中的水平应滤力分量，甚至禁大于垂直应力筋分量，这与重破力应力场有较丙大的差异。过（拐3舟）构造应力场升是不均匀的，勿它的参数照在空间和时间为上都有较大的孕变化，尤其是培它的主应力轴催的方向和绝对痕值的变化很大熊。笑求解初始应力董场，结果常常校有极大的偏差缩。因此，在理删论分析中，常肥把初始应力场耕按静水应力场违来处理。在某驻些重要的工程沿中，多采用实社地量测的方法录，来判断主应方力的大小及其抹方向的变化规鲁律。夸（二）隧道开瑞挖后的应力场令隧道的开挖，字移走了隧道内慕原来受力的部扎分岩体，破坏垮了围岩初始应杰力场的平衡状包态，围岩从相骡对静止的状态咸转变为变动的姻状态。围岩力侄图达到一个新置的平衡，其应誉力和应变开始旋一个新的变化齿运动，运动的义结果，使得围并岩的应力重新读分布并向开挖软的隧道空间变禁形。理论宇和实验证明，毫隧道开挖后，释解除了部分围搭岩的约束，在做隧道周围初始女应力将沿隧道皂一定范围重新宁分布，一般情循况下，应力状绿态如辆图就5衔.2.4苍所示，形成三左个区域。缘蚊图宋5债.2.4嚷沿隧道开挖后的仔应力状态摄I萍区域称为低应耽力区，在有裂管隙和破碎的岩与石中，或松软蛾围岩中，由于忌岩体强度小，团隧道开挖后，荣岩体不能承受谦急剧增大的周拦边应力而产生枝塑性变形，使侮隧道周边的围扣岩应力松弛而祥形成一个应力飘降低的区域，始使高应力向岩悉体深处转移，逮被扰动的这部室分岩体就开始蚕向隧道内变形跑。变形值超过香一定数值，岩宗体则出现移动早、坍塌或处于讲蠕动状态。弊I赢I换区域称为高应肢力区，这一部钢分岩钵也受到殊了扰动，在应任力重分布的过性程中使这个范廉国内岩体的应仓力升高，但强虎度尚未被破坏荡，实际相当于句形成了一个承疾载环，起到承留载的作用。珠I趋I绩I萄区域为原始应掌为区，距离隧昂道较远的岩体卸未受到开挖的墙影响，仍处于货原始的应力状兴态。伏嗓柏在极坚硬面完愉整的围岩中，清隧道周边应力杰急剧增高，由累于岩体强度大揉，未形成如松塞软破碎岩体那占种变形过大和免开裂坍塌的情悦况，因而不存塞在应力降低区端，而只有高应撞力向原始应力喝过渡的重分布愧特点，所以往抢往不需要设置州支护结构来提悉供外加平衡力糟。换句话说，览这种隧道是自语稳的。镜著群恭综上所述，短隧道的开挖，微破坏了围岩原苦有的平衡，产嗓生了变形和应谱力重新分布。丑但是这种变化枝发展不是无限代的，它总是为子了达到新的平胳衡而处在一种勒新的应力状态采中。艺上述分析说明警开挖隧道对围微岩稳定的影响残是较大的，影渗响的程度视地戏质条件、隧道盈形状、施工方冈法而异。公路钱隧道设计规范纸规定，隧道开袍挖破坏了的岩让体的重量就是膀作用在支护结飞构上围岩压力尚的来源。当然兄，现代隧道施桃工技术是不会核让这种现象自湿由发展，从爆汉破手段和初期剃支护上采取措卫施，阻止隧道为周边岩体过大脂的变形和坍塌核，使围岩成为涛主要的承载体佩。岔5.2.3乳围岩压力的确抬定方法罗围岩压力的马确定目前常用输有下列三种方垃法：蒸1速．直接量测法器；惊须是一种切合实关际的方法，对叛隧道工程而言伐，也是研究发钓展的方向；但头由于受量测设听备和技术水平愚的制约，目前兴还不能普遍常制用。伶2耗．经验法或工假程类比法妈；蹦予是根据大量以断前工程的实际动资料的统计和慎总结，按不同负围岩分级提出诞围岩压力的经浴验数值，作为灵后建隧道工程坐确定围岩压力师的依据的方法棋。是目前使用郑较多的方法。勉3窑．理论估算法沙；设慧钓是在实践的基盐础上从理论上心研究围岩压力亚的方法。由于恩地质条件的不膜确定性，影响向围岩压力的因泄素又非常多，蔑这些因素本身符及它们之间的助组合也带有一女定的偶然性，屯企图建立一种路完步善的和适合各弄种实际情况的宜通用围岩压力更理论及计算方断法是困难的，涉因此，现有的骤围岩压力理论击都不十分切合笛实际情况。董在理论计算方丑法中，考虑几允个主要因素，领使其结果相对误地接近实际围宵岩压力的情况戒，是目前隧道虑工程设计中采碧用较多的方法中。一般来讲，里都是以某种简倍化的假设为前铸提，或以实际墨工程的统计分侧析资料为基础仅。伟深埋隧道围岩股压力的确定柿分目前我国公路袭隧道和铁路隧吐道所采用的计红算围岩竖向匀玻布压力的计算丝式，是以条工程类比为基就础浪，统计分析了装我国数百座隧炎道坍方调查资家料而拟定的。碰围岩竖向匀布伙压叠力响q药按下式计算：见盈配q贸=0.45躁×2卷6-s户×谷γω蝶(kN/毯m上2捷)蠢郊(芬5.2.6酿)奥式末中驰惕S费—运腥围岩级别，如什属关I培I掠级，说则服S授＝软2爹；絮循γ—船宴围岩容重婶，件(kN/m蓄2农)煌；有羡ω隶＝怎1+尼i皱(B-5)麦中—书万宽度影响系数龄；紫靠B批—突杏隧道宽度，坦（联m扭）；床以底B猎＝拐5m鸟为基准株，蹦B书每增减弄1m体时的围岩压力喊增减率。雀当祖B<倘5m爱，取歇i托顿＝膏0.迫2择；办当冬B>每5m温.屿,徒取堵i验宪＝概0.拿1颜。请公式（栗5.2.6专）的适用条件膏为：盆H/B<榆1.光7丛，斧纽式训中茶H本缩为隧道高度；深埋隧道；剖不产生显著偏杨压力及膨胀力鸣的一般隧道；磁采用钻爆法施姥工的隧道。糟围岩的水平匀以布压培力罪e阴票，按表派5.2.1场中的经验公式示计算。瞒窜表梅5.2.1皂痒敬兰挖围岩水平匀布雕压力职围岩级别牺V唐I闲、聋V针IV载III字II头I蜂水平裁匀布压力掩0咸<0.15q掩(0.1米5白～遍0.3)q路(0.列3倚～惊0.5)q沈(0.虎5企～声1.0)q图5.2.5围岩压力分布特征代谋在确定了围岩席压力的数值后朵，一个重要的梅问题是考虑压杏力分布特征。糕根据我国隧道辱围岩压力的一闹些量测结果表制明：作用在制支护结构上的傍荷载是不均匀爱的序，这是因为亲在筑V晒及波I表V疗级围岩中，局碰部塌方是主要臣的，而其它级砌别的围岩中，久岩估体破坏范围的棚形状和大小受鱼岩体结构、施招工方法等因素净的控制，也是热极不规则的。哗根据统计资料盛，围岩竖向压石力的分布图大村致如图躲5更.2.5孟所示。用等效饺荷载即非匀布米压力的总和应颜与匀布压力的袋总和相等的方撒法，来确定各领种荷载图形的戚最大压力值。院另外，还应考竟虑围岩水平压图5.2.5围岩压力分布特征虾上述压力分布苏图形只概括一耗般情况，当地蚀质、地形或其诊它原因可能产基生特殊荷载时吼，围岩压力的且大小和分布应尤根据实际情况址分析确定。钻在分析支护结笨构时，一般以秧竖向和水平的榴匀布荷载图形握为主，并用局涛部压力、偏压封以及非匀布的帅荷载图形进行致校核，较好的更围岩着重于局穿部压力校核，茄（二）浅埋隧秃道围岩压力的贼计算将摧伐浅埋隧道一般辰出现在山岭隧吹道的洞口附近消，埋置深度较什浅，深埋和浅唯埋隧道的分界侨，按荷载等效叹高度值，井结仗合地质条件、乓施工方法等因妻素综合判定，智接荷载等效高壮度的判定式为孕：全卸怨H达p淡＝搅（氧2咬～升2天．秃5嗽）档h宪q狱链压鲁或(剂5袋.2.7巾)性式兴中降H架p叛—会深浅埋隧道分忽界深至度河;戒h腥q略—册荷载等效高度与，按下式计算透：不净无选h界q仅＝柔q/展γ虏焰合逝链诊侍（擦5勉.2.8歌）呜劲q爷—旺深埋隧道竖向叫均布压力听（钳k烫N鞋／秀m纸2窜）；醒湖γ帖—许贞围岩客重年（丽k蒜N闹／烈m苗2箩）。本铁破在矿山法施工蜻的条件下崇，受I籍一携II傲I绘级围岩取鉴我倍H旁p熟＝或2妹．获5h禁q浅茧坏考迫塌懂(震5恭.2.9雷)服I判V虽～虹V滋I秀类围岩取糕乡散H贪p微＝某2h之q砍摇畜第吵旁常(别5窑.2.10遍)弯胁糕浅埋隧道围岩民压力分下述两妹种情况分别计誓算：舱夕1获．埋深冤（冬H鱼）小于或等于更等效荷载高齿度假h祥q仙时粒，荷载视为均瓦布竖向压力丽令睡q=麻γ迅H樱跪埋漆吓传(智5勉.2.11督)否式荡中沿旬q文—顽匀布布竖向压塘力；瓣真γ险—躺深度上覆围岩均容重；使纯辜H榴—布隧道埋深，抬俯隧道顶至地面灾的距离。仅颜肠侧向压半力削e回，按匀布考虑则时，其值为：幅e醋=阅γ岁(捡H+1/秀2H诱i涝)tg胀2结(杂45段0凶–鲁彼Φ边/2)爱喇典祖(田5效.2.12集)肤式叨中凳俭e弦—宝侧向冈匀布压力；眠座贩γ弄椅—砍围岩容重；乖逼H寻衬—达隧道埋深；灶输H吹i旱—刘隧道高度；隙锻俗Φ搭一围岩计算摩筛擦角，其值可灰查有关规范。犯尿2赌．埋深大裙于孤h支q则、小于等裕于煌H庄p淹时洗，为便于计算赵，作如下假定盆：假定土体中乘形成的破裂面益是一条与水平霸成锤β沙角的斜直线，丢如图竭5少.2.6嫁所示棚；量EFH霞G雕岩（土）体下腾沉，带动两侧其三棱土体（如壤图圆中腹FD足B回及教EC看A伸）下沉，整个泛土付体绳ABD援C颜下沉时，又要忽受到未扰动岩四（土）体的阻倚力；斜直歪线索A庆C控或没B协D行是假定的破裂孩面，分析时考崇虑内聚残力森C雄，并采用了计书算摩擦角权Ф饼；另一滑面确F蜘H锋或沈E皂G呼则并非破裂面蹲，因此，滑面区阻力要小于破教裂滑面的阻力诉，若该滑面的旗摩擦角为臣θ乏，愧则碍θ刻值应小于傅φ梳值。产温祥蚊妇晶图稻5匠.2.6络窄面浅埋隧道围岩责压力百设图蚀5惊.2.6钳中隧道上覆岩裳体建EFH宅G娇的重力折为眉W洽，两侧三梭岩稍体觉FD躁B嘉或碰EC窝A劲的重量傲为掘W酬1抽，未扰动岩体般对整个滑动土萝体的阻力倘为漆F钻，懒当震EFE绘G飘下沉，两侧受粘到的阻力钢为处T姓或吃T犁、唱，可见作用庆于罪H称G沟面上的垂直压进力总昨值倚Q比浅易为：绣绑细励Q嫂浅雾＝鉴W刊一管2T屈，微＝魂W魄一怕2Tsin肃θ都摄笨仆串（户5盼.2.13见）废厕闸三棱中自重为约：伴西抬辆W钻1剂刑=1/2刷巴γ肉h蛛(h/t巴g婶β坝)阔江民赛丸（已5污.2.14赏）蚁式常中言塞γ着—欠明围岩容重；票缓h摄一隧道底部到喷地面的距离；粘β辫一破裂面与水券平置的夹角浅。股孔拢致由正弦定律可堂得移贝T=露渡｛立sin(扶β缠+建Φ到)/sin炭[游90见0条-(糊β普-炮Φ返+尸θ盛)党]这｝垮W乞1齐梳世(等5附.2.15崇)爹将式（篇5候.2.14爆）代入可得抢群T飘芝＝封1/2绑γ洁h乌2推屿λ针/cos饼θ升梢犯形谊励(勾5院.2.16洲)怀λ泡=(t尺g冤β雷-t系g界Φ览)棍/诞｛予t浮g嫌β纵[1+t雅g旋β普(t罢g猪Φ葛-t邀g馅θ胁)+t望g辨Φ灿t领g餐θ交]禁｝潜哨(郊5快.2.17足)荐t段g唯β业=t退g室Φ渠+贪｛漆(姓tg全2托Φ养+1)t唯g植Φ姨/(t拍g评Φ泼-t饭g劳θ环)得｝酸1/2轰堂(准5浪.2.18住)托式中犁λ政一侧压力系糕数域;纵其他符号意义衬同前。先甩摘至此，极限最罪大阻贤力燃T腾值可求得。得祝到奔T顽值后，代人（梳5榜.2.11厘）式，可求得地作用递在彼H绢G躁面上的总竖向去压惩力哈Q慎浅瓜：辞蜓Q最浅笔弦＝腿W凯一跃2Tsin赛θ呼＝斩W唐一健借γ家h窜2锡λ武tg凑θ膛筑酬(芽5远.2.19岔)望由妹于鄙G倘C巷、丈H敞D青与嫩E好G粘、懒F限H宝相比往往较小流，而且衬砌与猛土之间的摩擦纤角也不同，前垦面分析列按朵θ性计，当中间土倦块下滑时，窃由嫁F斜H槽及内E东G档面传递，考虑程压力稍大些对磁设计的结构也宝偏于安全，因酬此，摩擦力不厌计隧道部分而裙只计洞顶部分造，即在计算中找用埋悼深魔H运代游替禾h霸，式（暂5替.2.19石）为爬Q邮浅蓝叔＝瘦W替一偿互γ称H餐2蕉λ谣tg短θ度岂由宜于导W绑叉＝最B容t诸H能γ殖故刺Q矛浅熔梅＝矿γ周H月（宰B副t躬－台H杜λ晓tg抬θ贼）汇销品肆英(样5可.悲2.20便)膨抄扬康式悠中涌B市t突雾—塌猴隧道宽度；赵欣H俗蚊—刘兼洞顶至地面距呈离，即埋深；母其他符号意义壤同前。誉换算为作用在统支护结构上的书匀布荷载如图杯5古.2.7饮所示。鄙图竟5兰.2.7祸侮浅埋隧道换算熔匀布荷载脖q上浅分宾＝帐Q摩浅腥/B挥t炭=风γ舍H蠢（两1碍－乘H/B鞋t土·位λ租tg魔θ胜）践猛(娱5骄.2.21忘)槐式壁中娇q顷浅斤—遮作用在支护结槽构上的匀布荷低载；柔其它符号意义梨同前。金作用在支护结遭构两侧的水平捞侧压力为欲扣e角1齐=越γ泉H丛λ抛堵仓e呀2可=悉γ爱h滥λ匹叠隔浪肚甚架(福5坡.2.22阳)阀式中才符号意义同前脂。侧压力视为京匀布时，侧压浸力为毙的e=今1/2(精e炮1弃+e箩2服)布如胁尚半(有5策.2.23赴)滔（三）围岩应占力的现场量测虚前述的围岩应狱力的计算理论踩，都是以一定略的工程实践为查基础的。长期张以来，从事隧全道工程的人们现都想直接量测淋作用在隧道上厘的围岩应力及铺围岩变形，从那而为隧道结构乐的设计和施工象提供可靠数据倚，并验证现有黎的地压计算理叨论。为此，发荣展了各种缓实地量测的方纲法，并在实验设室内作了大量谱的模拟试验分悦析研究工作，掀取得了不少有踢实用价值的成灰果。极实测作用在支毛护结构上的围柜岩压力的方法棵很多，归纳起茧来可分为两类恒：直接量测法趋和间接量测法惊。连直接量测吃作用在支护结脱构上的压力（困接触压力）的理方法，主要采紧用各种类型的撇压力盒。压力应盒按工作原理浆分为机械作用桥式、电测式和协液压式等。目杯前使用较多的汗是钢弦式压力阴盒。各类电测煮式压力盒都需边要专门的接收加器。液压式压熄力盒的优缺点叙与机械式相似暑。在隧道施工察阶段中量测临鄙时支护上的压棵力，从而推断富作用在结构上公的压力的方法香得到普遍应用复。这种方法采恭用各种类型的舱支柱陆测力计。支柱士测力计按工作纷原理分为机械穿式、电测式和挺液压式等。答利用量测隧道煤衬砌的应变来谈推算作用在其奋上的围岩压力谈的方法，是一视种次间接量测方法形。这种方法需每要在衬砌内埋盾设各种应变量粒测元件。如电裤阻应变片、钢较筋应变计、遥施测应变计、混喊凝土应变砖等侦。这些量测元佩件，都是基于睛电阻的变化来堵量测应变的，膛应变量测元件团都需要有相应啊的接收器。峡围岩压力的实潜测一般都要与厅围岩物理力学安性质的试验、皱围岩的变形量席测、围岩的初奶始应力量测等喝相配合。摩5.3麻葱影响围岩稳定苦性的因素板隧道围岩分级和的是对隧道开骤挖后，围岩稳边定程度的分级瓦和评价。构成昂围岩分级的前绕提是大量的隧种道工程实践，族在归纳、统计油分析类似地质简条件的基础，涂通过定量和定乓性确定影响隧喉道围岩稳定性浑的因素，就得福到隧道围岩的琴分级。因此，福围岩分级的因行素，也就是影宇响隧道围岩稳桂定性的因素。障饺门影响坑道围岩习稳定性的因素能一般认为有两恢类：一类是客千观存在的地质玉因素；另一类佛是设计和施工午因素，或称为普人为因素。前轰者是基本的，州后者是通过前还者而起作用的爪。包括的内容搏见图垄5.3.1暂所示。影响隧道围岩稳定性的因素影响隧道围岩稳定性的因素地质因素设计、施工因素岩岩地围隧支施埋土石下岩道护工深体的水的形方方结工状初状法法构程态始和和状性应尺时态质力寸间场图5.3.1影响隧道围岩稳定性的因素烫印5.3.1有地质因素的影政响帜殖贡岩土体结构状茶态特皆岩土体结构是副长时间地质运塑动的产物，在芳地质因素的影芹响中起吊着主要作用。盛冲矮围岩的结构状璃态通常用其破瓶碎程度或完整饭状态来表示。氏处于原始状态核的岩土体，在投长期的地质构错造运动的作用钩下，产生各种卖结构面、形变牌、错动、断裂航等使其破碎，奸在不同程度上有丧失了其原有旱的完整状态。医因此，结构状昼态的完整程度戒或破碎状态，疯在一定程度上奇是表征岩土体室受地质构造运储动作用的严重防程度。对隧道育围岩的稳定与释否，起着主导胁作用。实践指寺出，在相同岩醒性的条件下，宅岩体愈破碎，偷隧道就易于失叛稳。因此，在蒸各种分级方法环中，都把岩体谢的破碎程度作赏为分类的基础胸指标。贩歉快岩体的完整状谜态或破碎程度诱有两个含义，画一是构成岩体济的岩块窑大小，二是这驳些岩块的组合杠形态。前者一问般是采用裂隙爪的密集程著度畜(宽裂隙率、裂隙肥间距、体裂隙共率歼等山)瘦来表达，即沿彻结构面法线方僚向上每单位长罩度内结构面的副数目或结构面普的平均间距，法或采用单位体婚积中的裂隙数浑等来表示。后巩者主要考虑构缩成岩体的完整衔状态的各种岩舍块的组合比例浮。虑按结构面切割母的岩块大小，良可将岩土体分阔成图阔5.3.2感所示的几种类拳型。整体状或巨块状d>1.0m大块状d=0.4～1.0m整体状或巨块状d>1.0m大块状d=0.4～1.0m岩体碎石块石状d=0.2～0.4m碎石状d<0.2m围岩土石状松散状土体松软状粉繁投挠疮图内仆5浩.3.2瞎瞒氧岩土体类型泪图龙中幕d话为裂隙间距。干所指的裂隙是佳广义的，它包桨括层理、节理牲、断裂及夹层阴等；具有很大牺节理强度的及裂隙不包括在测内，如硅质、志钙质胶结的等音。铲揭丽考虑到岩体的狱结构形态、岩灵块的大小、以矮及结构面的特跑征，隧道围岩畅分级采用的岩射体构造特征及津其分类如表心5点.3.1欢所示。表中简幻要地多各类岩肠体结构的工程温地质进行评价波。对土体的分次类及其评价见扔表俯5绝.3.2慧。婆表家5枪.3.1脏乱桨岩体结构类型湖及其特征冰类更慕型匙状态肿结构面特征事工程地质评价君间距冒[m)似性质册张开程度惯充填情况皆整体结构通巨块状言多数＞是1柜．移0住多为原生型掉或构造型刚多密闭什延展不长右－稻岩体的整体强列度较大，变形缝特征接近绕于均质、弹性船、各向同性扶体容砌体结构局大块状虎多数＞豪0剃．砌4梯以构造型为主习多密闭饰部分微张钢少有充填炎同上，但要注组意不利于岩体悠稳定的结补构面组合，如采平缓节理混镶嵌结构水块上(做石事)钟碎僵(鸭石袖)冶状披多数＜遍0困．好4仁以构造型或渠风化型为主冲大部分微倘张或部分张开脊部分为粘性土蔑充填坑岩体在整体上浆强度仍高，但感不连续性飞较为显著，受拘过度震动易坍浑，规压碎结构且碎石状渗多数＜吧0袄．裂2悄以风化型或葡构造型为主伙微张或张开时部分为粘性大遇充填鬼岩体完整性破虚坏较大，强度耀受断层及弱面况控制，并易受探地下水影响，纤岩体仍稳定差馆松散结构头角砾碎摇石状萄－虏－渐－宫－深岩体强度遭到拜极大破坏，接策近松散介司质，稳定性极线差动松软结构产泥砂角砾状推－飞－摩－根－豆同上，但粘土诚性成分较多，稀易于蠕动袜表还5聚.3.2岸夫土体类型及其致评价玉类唇荡型资土脊膏体餐泉状里伪态伪工程地质评价仿粘均锁性刘在土境非体持粘寸父性脱航土斩硬士类双略具压密或成桑岩作用的粘性方土，老黄土央略具压密或成腹岩作用的非粘泳性土，泥质胶纽结的碎、卵石谅土，大块石或音大漂石土敞结构密实，具饺有一定的结构况强度，小跨度锋时土体稳定逆普通土类吴一般第四纪成必因的可塑的粘振性土，新黄土它一般第四纪成搏因的稍湿至潮锦湿的嫩非粘性土、包雕括一般碎、卵余、砾石土面结构中等密实侨，结构强卧度较小，土体摇不够稳定蓄塔松软土类践怕软塑状粘性土球迅潮湿的粉细砂捞易蛹动，液体尼，土体稳定性笼最差呜岩体结构状态培的特征是相互般联系的，构成想了裂隙岩体的桃基本特性。是枝影响围岩分级狗的重要因素。毒灵岩石的工程性砍质熟蝴岩石的工程性灵质是多方面的早，一般主要指礼岩石的强度或决坚固性。在岩鸦体结构状态成养为控制围岩稳负定的主要因素龙时，强调岩石昼强度意义是不筛大的。例如，螺在碎块状岩体猛中，岩石强度杜再大也阻止不疼了隧道围岩的愉坍落。但在较转为完寺整的岩体结构式中，如