隧道围岩分级讲义

内容安排围岩分级隧道施工方法隧道爆破施工技术隧道围岩分级第一部分地下工程系刘勇第一节隧道工程地质调查与勘测隧道工程的调查和勘测，应遵照基本建设工作程序分阶段依次进行。一般可分为施工前的调查勘测阶段(相当于初测和定测阶段)和施工时的调查阶段。阶段期限目的和要求方法范围施工前的调查勘测初测研究、必选隧道线路方案期间掌握区域工程地质和水文地质情况及其与隧道的关系，了解经济、国防、农业、环保等方面的要求，为隧道线路方案比选、初步设计及下一阶段的调查工作提供基础资料搜集和调查有关资料、法规；重点测绘包括比较线路在内的范围定测决定隧道线路后到施工前详细查明隧道所在地区的地貌、地形、工程地质和水文地质条件，农业、环保要求，材料、劳动力、设备等供应情况，以及弃土、施工场地、拆迁赔偿等要求，为评定隧道所穿越地段的地质特征，确定围岩级别及预测施工中可能遇到的问题，进行技术设计、施工计划、编制预算提供完整而准确的资料详细测绘和调查；必要的地质勘探(包括钻探、坑探、物探、触探)及试验工作；航测、遥感图片解释与隧道有关的地点及周围地区施工前的调查技术设计后至完工前技术设计有待补充的资料；预测和确认施工中产生的问题，获取变更设计和施工管理所需的资料同技术设计；洞内地质素描；量测以洞周变形和支护应力为主；地面沉陷观测；超前钻孔、辅助导坑、试验坑道隧道影响范围和隧道内一、自然概况调查以地形地貌特征为主。二、围岩条件调查围岩条件调查以隧道及其周围的围岩稳定性和有无不良地质现象为主要内容。围岩条件调查应根据当地地形和地质条件，采用适当方法进行综合勘探，相互补充，以期得出正确的结论。三、环境调查环境调查以生态环境、社会环境、生活环境和施工用水、用电、用地、交通运输条件等为主要内容。四、调查成果说明书：叙述调查、勘测工作的概况、内容及相应的结论，对隧道围岩进行评价。图纸：包括隧道所在地区的地形、地质图(如地质条件复杂，地质平面图应单独绘制)，隧道沿线的地形纵断面图(并逐段填绘地质及较大地质构造线、水文地质条件，注明围岩类别，探点位置)，洞口放大的平面、纵断面和横断面的地形地质图。四、调查成果试验资料汇总表。环境条件、施工组织及预算定额等调查资料。与有关部门和单位的协议。严重影响隧道工程的地质、环境等的专项资料。五、隧道施工中的危险地质现象与重力作用有关的地质现象包括：拱顶的崩落、隧道边缘岩体的坍塌、坑道泥质底板中岩体的基础。崩落与岩体裂隙扩展而发生的瞬间脆性破碎有关与岩体风化有关与以“塑性变形”为表现形式的岩体的缓慢塑化有关五、隧道施工中的危险地质现象与地球内力有关的地质现象包括：地震和动力现象(岩爆、震动等)。与地下地上水活动有关的地质现象包括：水动力现象(如流砂、液化岩向山体坑道突然冲击等)、突水现象、潜蚀、喀斯特及其他渗透现象而带来的施工困难。五、隧道施工中的危险地质现象与地下气体活动有关的地质现象在隧道和其他地下坑道的掘进过程中，常会遇到易爆及有毒的天然气体。岩石含气量、气体压力数值、含气岩石厚度等岩石的物理状态(包括应力状态)及属性，以及隧道掘进过程中它们所承受的作用的强度都可以决定是否可能孕育出一些危险的地质现象，如气体、岩石突然喷出，地下瓦斯爆炸、起火等。五、隧道施工中的危险地质现象与地球热流作用有关的地质现象来自于地球深处的热流作用于岩石，会使它们变热而温度升高。在坑道里的高气温下，泥质岩石和水泥衬砌都有可能出现收缩而形成裂隙，还会出现大大加快地下风化作用进程和其他的伴生地质现象。五、隧道施工中的危险地质现象与地球热流作用有关的地质现象隧道埋深加大时温度的增高有着非常复杂的特点，它取决于岩石成层的结构构造条件和它的导热性，取决于它的含水性和渗透性，取决于岩石中的水花过程和距离年轻火山源的远近等。五、隧道施工中的危险地质现象与岩石内力作用有关的地质现象与风化作用有关的地质现象与岩石的冻结和融化有关的地质现象第二节岩体的基本工程性质回顾：隧道的特点？地层岩石？

岩体是在一定工程规模范围内现实存在的自然地质体。是由被分割的结构体和众多结构面组成的。

岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集形成的自然体。岩体？明确两个概念

结构面：岩体中具有一定方向、力学强度相对较低的地质界面(带)。第二节岩体的基本工程性质一、岩体处于一定的天然应力作用之下岩体在天然状态下所具有的内在应力，称之为岩体的初始应力，也有人叫它为地应力。岩体的初始应力，主要是由于岩体的自重和地质构造作用和地质地温作用引起的。假定岩体是均一连续介质1.重力应力场zyyxσxσzσy

λ为侧压力系数由于地质构造运动的作用，使得岩体内积存了一定的应力，称它为构造应力。2.构造应力场构造应力一般采取现场应力量测的方法来得到。相同的天然岩体其物理力学性质随在岩体中所测点的空间位置不同而有差异，呈现出岩体的不均匀性。二、岩体的物理力学性质的不均匀性所谓扰结构拒面是应指岩绪体中棒具有位一定其方向勿、力眼学强争度相坦对较息低的计地质拐界面(或带)。三、岩男体是由葡结构面喘分割的切多裂隙汪体(1谢)原生结固构面：指岩侨体形成料过程中蜂形成的斜结构面娱和构造坛面。(2财)构造碗结构结面：岩盈体形虚成后汗，由密于地巧壳构禾造运厕动在估岩体拉中产恨生的糟各种趟断裂卖面。(3炒)次生结附构面：指在居外营力漫作用下库产生的局风化裂隆隙面及励卸荷裂威隙面等近。岩体中至由于岩座石的结雅构、构盖造具有酬方向性光，使岩贫体强度醒、变形盒，甚至垮渗透等骂性质在阶不同方法向上显杂示出差瓦异，称斗为岩体轨的各向茫异性。四、岩碍体具有蛾各向异谦性风化纽奉岩石膜按风乡丰化剧检烈的摧程度惧分成唇若干劝级(或带)：风圾化极捎严重父、风弱化严状重、牌风化启颇重钳、风钳化轻疏微和谷未经景风化生五级露。五、岩阻体具有矩可变性(风化、旧遇水软垄化)用软胃化系纱数来出表示缓岩石续的软席化性略：一般垄规定许软化土系数嗓小于0.惨75的岩级石，咬叫软隔化岩山石。一、概谜述围岩腹定义谱：隧道开颤挖后其蛇周围产孔生应力虑重分布洋范围内娃的岩体怜，或指杜隧道开脸挖后对妇其稳定模性产生瞧影响的盏那部分禽岩体。第三钉节赔围手岩分气级围岩城分级樱的概程念各种穿围岩沫的物秀理性催质之挽间存蹦在一安定的铺内在艇联系菜和规佣律，抹依照链这些接联系俘和规序律，纯可将梳围岩可划分跳为若稀干级豆，这伪就是隶围岩静分级泳。目前结，隧向道围户岩分刻级是愉设计助、施淘工的基础（工阔程类泊比法聋就是筐建立筝在围土岩分绳级的笛基础拣上的猾）。围岩分挨级的目泡的①作为廉选择施浅工方法端的依据授；②进行宿科学管雀理及正葛确评价本经济效着益；③确剩定结韵构上惨的荷产载(松散荷装载)；④给出麻衬砌你结构种的类驰型及赵其尺右寸；⑤制翼定劳历动定克额、沸材料蚂消耗闯标准供的基津础等敲等。比较理助想的分属级方法①准确捷客观，堡有定量丢指标，野尽量减停少因人查而异的婚随机性把；②便饲于操歼作使缘瑞用，耻适于留一般北勘测默单位尾所具兼备的河技术血装备骑水平须；③最好抛在挖开嫌地层前拳得到结肺论。围岩分核级的发忌展趋势要有明牛确的工童程对象墙和工程筛目的以岩雷体为靠对象与地烧质勘货探结昂合与设燥计施废工结谅合定量化二、进分级(类)的指标1.单一的翻岩性指归标包括岩海石的抗半压和抗家拉强度博、岩石垫坚固性倡系数f、弹狂性模华量等敌物理迎力学档参数迹，以宅及如冷抗钻赌性、嘉抗爆粘性等申工程倚指标烘。2.单一捷的综蛇合岩钳性指谦标它表明贼指标是参单一的能，但反帽映的因景素却是伟综合的皆。“岩石质姥量指标毙”(RQ怨D)也是祝反映叔岩体歇破碎近程度波和岩选石强渗度的插综合缝指标今。所谓岩抢石质量卧指标是银指钻探乓时岩芯裙复原率玻，或称岩芯采取率汗。3.复合前指标巴顿(N吩.B见ar迁to猫n)等人所皱提出的孝“岩体择质量Q”式中，RQ仁D为岩石款质量指略标；Jn为节理苍组数目桌；Jr为节理术粗糙度寻（0-迹20）；Ja为节笔理蚀唤变值页（0.7肠5-2仗0）；Jw为节羞理含记水折真减系缸数；SRF为初赤始应坊力折遥减系洋数。目前铁扣路隧道呢围岩分祸级采用旋两种方乖法，即以围岩选稳定为火基础的阶分级方僵法和按弹崖性波(纵波)速度申的分无级方罪法。三、国密内主要李地下工恋程围岩矛分级(类)标准(一)《铁路盒隧道陕设计隶规范》的围岩希分级围岩孙基本醒分级基本分级的修正施工阶段围岩级别的最终确定影响中围岩梯稳定余性的州主要惊因素(1)岩体结珠构特征(关键)可简单埋用岩体勇的破碎载程度或火完整性芳表示。(2)结构面侮性质和直空间的毒组合(块状络或层防状岩遥层)(3)岩石些的力馆学性玻质(整体清结构)(4忍)围岩议的初凤始应甜力场(5)地下水仿状况1.地质因默素2.人为或因素(1宪)地下洞盆室尺寸需和形状(2师)施工不中采祖用的京施工冒方法岩石坚嫂硬程度户的划分1.围岩旗分级磨的基膝本因津素(1鸣)岩石坚迷硬程度根据单搜轴饱和守极限抗纺压强度Rc分为5级，甚即极丢硬岩侄、硬番质岩计、较椒软岩渠、软擦岩、铁极软暑岩。(2港)岩体的微完整程麦度主要是渐指围岩振被各种派结构面境切割成岛单元体丹的特征雕及其被剩切割后串的块度灿大小。回它是评炭价围岩跃稳定程摘度最直搅接、最垒重要的肚指标。为了裳衡量北围岩碧的完疗整程凯度要纱考虑愿的因肆素：按照软逗弱面的独产状、摆贯通性弟以及充仔填物的器情况，若可将围提岩分为孕：完整怖、较矿完整薪、较河破碎与、破怎碎、郊极破叠碎。按照围峡岩受地雅质构造别影响的择程度，括可将围蜜岩分为吉：构造变造动轻微些、较重暴、严重摊、很严耐重。按照概节理(裂隙)发育程宜度的不制同又分芝为：节理不犬发育、镰节理较纱发育、锋节理发精育及节酸理很发然育。按照岩气体风化孟程度的嗓不同将贺围岩分予为：风化垫轻微爹、较号重、签严重纪、极象严重四级军。岩体完墨整程度告划分2.围岩基栽本分级女及其修缠正(1)基本剖分级《铁路非隧道承设计婆规范》将隧嫌道的淹围岩档划分舌为六敏级。铁路透隧道落围岩妹分级地下壁水状贸态的货分级(2腿)隧道级歼别的修蜘正地下水仙影响的秆修正根据单净位时间富的渗水缴量可将潜地下水情状态分困为3级。根据地纽奉下水状映态对围安岩级别键进行修结正。地下水贿影响的夜修正围岩沾初始壮地应乔力状恼态修覆正初始扇地应感力状低态评置估初始绳地应昨力影轻响的堆修正风化作馅用的影继响隧道它洞深妇埋深座较浅禁，应原根据象围岩殿受地瞒表的贩影响猎情况叉进行痕围岩级级别弟修正她。当墓围岩洁为风怖化层半时应窃按风皮化层料的围暑岩基近本分某级考愉虑。平围岩曾仅受沫地表微影响樱时，逆应较缴相应梁围岩深降低1~泻2级。在施统工中先，根腿据对肌隧道衰围岩短的直皂接观莲察、设量测泼和试妇验结扬果，取可进银一步屠核定次岩层怠构造束、岩逆性及脑地下副水等能情况蚕，从残而可紧以判换断围肿岩的鄙稳定串程度培并填炮写施串工阶桨段围岩级罩别判定馆卡。当发赢现设计痕与实际欠情况不轨符时，职应及时弟修改围雨岩级别针，并变流更支护柄设计。(3吓)施工刺阶段那围岩傅级别桌的最氧终确励定（二）矮公路隧羞道围岩狡分级标长准采取两种步走的峡方法：画先确定把岩体基窄本质量忌；再结零合具体粉工程的良特点确器定岩体忆级别。1.分级李因素垦及其志确定奔方法本分级葵标准认钩为岩体商基本质溉量应由岩石剧坚硬团程度和岩体完务整程度两个与因素晕确定复。岩石臣的坚挡硬程舱度岩石胞的坚回硬程炊度岩体完烘整程度平可分为随：完整饺、较完津整、较追破碎、舱破碎、嫩极破碎下。岩体肃完整程徐度划分虑的定量脱指标采用用岩体拳完整性裹指数Kv。岩石晒的完宗整程瞧度Kv与定性尽划分的涨岩体完细整程度绿的对应牲关系2.岩体基肿本质量弃分级岩体基哑本质量疏分级可肆根据上也述的分据级因素坊结合岩怀体基本期质量指执标BQ进行秋。岩体基戏本质量浓指标BQ应根僵据Rc的兆帕穷数值和Kv值计湖算而线得。BQ=90耻+3Rc+2剥50Kv当Rc＞90Kv+30时，乞应以Rc=9请0Kv+30和Kv代入蔑式计攀算BQ值；当Kv＞0.0腰4Rc+0.双4时，父应以Kv=0曲.0血4Rc+0.杜4和Rc代入式召计算BQ值。岩体基闭本质量丹分级3.工程岩钟体级别协的确定修正督的岩避体基员本质鲜量指氧标[BQ][BQ]=BQ－100挎(K1十K2十K3)式中症，[BQ]—识—岩体基红本质量雄指标修巴正值；BQ——岩体键基本筐质量圣指标惩；K1——地下水婶影响修如正系数该；K2——软弱结见构面产摸状影响晕修正系耽数；K3——初始应当力状态专影响修器正系数丽。地下挪水影忘响修雪正系娘数K1主要定软弱弟结构烤面产配状影马响系推数K2初始贸应力遥状态捡影响积修正敲系数K34.地下工舞程岩体筹自稳能傻力根据[BQ]值可重扰新确定棋工程岩筝体的质擦量级别。地下亩工程传岩体嚼自稳桨能力公路爱隧道启围岩锐分级(三)国外应主要某围岩挎分类敏系统预简介1.挪威Q系统(四)国外丝式主要脱围岩令分类番系统醉简介1.挪威Q系统Q系统眨主要苹以Q值来汤评价蜓岩体帆质量脖的优固劣。悔根据和不同忍的Q值，将任岩体质酱量评为9等。(四)国外裳主要凝围岩爽分类骆系统酱简介(1急)R搏QD取值(四)国外主校要围岩汤分类系距统简介(2寻)J悠n取值(四)国外主蛙要围岩凑分类系腹统简介(3)跟Jr，节理茎粗糙度浸。用来享表示节熄理壁的件粗糙度漠，一般摩能通过西手指就捞可以触剑摸，结绘合描述甚表就可德确定(四)国外吗主要谣围岩羽分类我系统光简介(4朋)J璃a，节走理的郑蚀变渐程度窃。与Jr相比秤，节坐理的贴蚀变占程度奖是进颤一步洋来确策定节奔理填乎充物妙对节茄理稳往定性局的作倒用，酸一般扬通过揪填充膜物的都厚度匀和成招分，拆特别详是在驶填充史物中磨含有仗粘土惯成分挽时应向给予泪足够拼的重顽视。(四)国外香主要茫围岩痒分类骄系统床简介(5)静Jw，节理生水折减误系数。府节理水伞可能会复软化节春理的填挤充物从口而降低驼节理间墙摩擦力辣，较大旺的节理会水会冲猛出填充门物，使详岩体稳杰定性大劣大降低脾。(四)国外主河要围岩刘分类系辫统简介(6)拖SRF，一钓般来宅说，SR帝F是表辈述应罪力与属围岩王强度安关系厅的一晕个参抵数，送在隧子道工崭程施轿工之菠前可妻以通缺过早幸期的汽地质坦调查宜大致蓝上确沃定该发地区芦的SRF值；酒隧道佳掘进楼开始够后，蔑可以杆通过织现场饭的应矿力测显量和姑围岩导稳定帅性的磁观测胞来修乞正SR搜F值；2．南非RMR系统RM淡R系统以RM根R(劝Ro渴ck恩M用as阻s言Ra蹄ti训ng兵)值来代那表岩体戚的质量阶或称稳栽定性，焰主要针廊对6个评估液因素及舞指标，视对影响哀围岩稳袭定性的挑各主要酒因素进愧行评分判，并以挺其合计虫总值作档为岩体源的RMR值。影响脱围岩叹稳定遵性的6个因胁素和龙指标界及其浩所占锄分值秀如下踏：(1喜)岩体强其度，