隧道围岩分级及围岩压力计算方法

隧道围岩分级及围岩压力计算方法教学基本要求：1、了解隧道工程中主要的围岩分级方法；2、掌握影响隧道围岩稳定性的因素；3、掌握围岩分类中应主要考虑的指标；4、掌握我国隧道设计中对采用矿山法施工的隧道其围岩压力的计算方法；5、了解围岩压力计算方法中的普氏理论和泰沙基法。第一节概述隧道和地面结构物如房屋、桥梁、水坝等一样，也是一种结构体系。但两者之间在赋存环境、力学作用机理等方面存在着明显的差异。正确地认识和掌握地质环境对隧道结构的作用和影响是进行隧道结构体系设计和施工的前提和基础。地面结构体系一般都是由结构和地基组成，地基在结构底部起约束作用，除了自重外，荷载都是来自外部。而地下结构是由周边围岩和支护结构两者组成的，即地下结构＝支护结构＋周边围岩。其中以地层为主，各种围岩都是具有一定自承能力的介质，即周边围岩在很大程度上是地下结构承载主体，支护仅用来约束地层，使它不产生过大的变形而破坏、坍塌。在地层稳固的情况下，体系中可以不设支护结构而只留下地层，如我国陕北的黄土窑洞。地竭下凭结咳构豆所创承糕受骗的之荷微载糖又燥主顶要医来拐自陈结连构搭体铺系叨的浊本这身——地商层楚，待故抄称丛为彻地章层勺压彼力镇或潮围简岩掘压脸力新。在玻地酷下甘结糊构单体念系兽中摄，蚊地添层扣既警是别承脱载抗结珍构蠢的萄基恐本考组尚成依部路分恋，敏又灿是讽造走成骄荷级载茎的眠主雄要袋来头源农，容这喜种堤合客二虏为舅一沉的纠作私用被机限理匀与枯地萍面类结输构牲是气完酱全双不仍同贯的吼。一、狂围岩捷的力播学性雹质1节.岩伞体岩体揉是在顶漫长结的地期质历块史中治，经秩过岩初石建茎造、赴构造蚂形变雨和次珍生蜕颈变而德形成青的地奖质体川。2.地招质宪界山面地嫌质费界晓面键：蛙断虾层声面鸣、铃层捧理落面怕、怀节丸理欢面辨和弹裂养隙缝面3.结稿构统体工蜡程但地叶质饮学将中带地队质全界去面刃称俊之铁为有结亏构棵面枕或刚不雕连造续活面垮，拢将任这冷些论块廉体限称屋之厘为狭结舒构史体喇，倒并健将掀岩秀体呆看白作胡是鸣由次结廉构祖面煤和茶结刮构预体絮组晓合想而抛成忧的帽具裂有铃结饥构跑特叫征俯的五地狭质晨体垒。4.岩体午的力策学性质质影竹响因仅素主头要扭取迹决邮于隶岩鲁体搬的顺结块构拢特膝征荣、肥结恰构衬体破岩腐石仅的逝特闲性迁以悔及律结勾构系面律的迹特您性柄。哈环凯境但因队素怒尤盒其跪是疮地捕下题水其和汤地死温纤对指岩愁体例的葵力庙学筋性层质迎影雾响痛也木很辱大指。（1）警在振软螺弱锹围煮岩宪中颂，疑节改理蛇和粥裂让隙享比启较俭发悼育烂，窜岩温体傍被坛切貌割比得漠很倚破只碎欠，韵结级构至面康对昌岩键体烤的攀变他形青和早破孤坏畜都唉不飘起极作惊用织，利岩映体盯与锣结角构坚体戒岩饱石芬特梨性巧无恰本仗质纱区勒别科。（2）续在料坚胃硬耕的启块钱状微岩消体轻中竹，驾由短于直受波软皆弱蔽结埋构倘面徒切张割礼，仰使课块妹体着之随间白的秩联羽系牌减决弱聋，贡岩啄体塔的歌力杰学链性绞质峰主窄要比由哲结军构罢面傅的朵性吉质楼及膝其诉在酸空映间淘的留位晌置磨决乌定释。5巨.岩盛体斤与俩岩驼石絮性鞭质底的喜区岸别岩温石类几摸乎予可具以连被灶认羽为谨是丹均册质秆、达连拖续馆和塔各瓦向拌同杂性束的雪介聪质胀，废而列岩蓄体续则捉具贿有乏明保显鸽的窑非旷均给质足性胜、柿不跑连妈续握性错和壮各段向绪异警性读。二、传岩体世的变备形特岂性岩体斧的抗抚拉变化形能抢力很串弱，府或者活根本威就没播有，吨因此维，岩屈体受伐拉后斯立即拒沿结黄构面陷发生健断裂选。岩体口的受写压变仗形特计性，骆可以材用它鸽在受迹压时姜的应凝力—阿—应变毕曲线代图8舒-吧1蜂(亦称摔本构洪关系)来功说茄明温。图8-傲1从图闲中可姨以看律出，窄岩石盏的应允力—应坏变断曲柱线似线络性根关搂系脚比与较蠢明央显握，尝说酷明搅它肾是游以洒弹唯性竭变瓣形遵为真主功。县软专弱道结杠构诱面测的养应晓力—应柏变够曲鲁线垄呈钱现他出吴非盼线派性晒特弯征塑，上说若明拖了半它蚊是税以哗塑镇性丛变瘦形失为展主绩。赞而灯岩称体棍的推应蛛力株应烈变猛曲夫线秃则衫要筒复棉杂粪的灵多判了及，真典踏型耻的蚂岩疾体隙全星应泽力—应变挠曲线卷可以百分解帜为四蒸个阶的段。1、闻压烘密任阶招段(O壳A)这一房诚阶段寇的变选形主慌要是吸由于嗓岩体填中结膜构面负的闭赠合和娘充填规物的叠压缩邀而产眠生的欲。随隙着应血力的灯增加覆，变灯形增肚长率稿减小届，应炊力应梅变关浙系呈传非线莲性凹船状曲淘线。黄变形吼模量术小，以总的左压缩画量取江决于定结构鼻面的乖形态酒。2、施弹就性狡阶搜段(荷A研B特)岩摘体棵充架分暴压村密伐后勒便葱进拢入玩弹蓬性岁阶这段批。宰所星出帖现附的宿弹袭性锐变至形桌是塔岩固体江的疯结躬构即面漂和尚结练构糟体愉共夕同键产限生亦的筹，士应微力描应评变户关石系自呈湾直兰线医型引。3、梳塑志性理阶呈段(耻B饱C瞧)岩体雪继续尚受力努，变风形发扁展到冰弹性吓极限此后便吓进入蝴塑性含阶段版，此肥时岩汽体的看变形膏受结使构面桌和结肃构体考变形记的共寇同制别约。士延性戏小的仁岩体址，塑添性变晨形不梁明显千，达趣到强汗度极恐限后习迅速怒破坏宵。破牛裂岩碍体塑细性变春形大针，甚裕至有劈燕的从窄压密东阶段祥直接谨发展耐到塑桥性阶绘段，脊而不闷经过该弹性赶阶段播。4、破仁裂和厘破坏低阶段(C使D)应力旱达到封峰值授后，耍岩体斗即开政始破欠裂和店破坏旦，破恢坏开插始时由，应通力下壶降比骆较缓潮慢，咳说明候破裂霞面上侍仍具盆有一邮定摩寺擦力汽，岩忽体还狡能承合受一缎定的炼荷载捷。而早后，患应力旋急剧津下降扭，岩番体全环面崩揉溃。厘最后杆当破虚坏终宗止时辞，出赚现弯晃曲点蕉，应倾变无药约束术地增肃大，懒但保钱留一鲁定的客强度瓣，即攀所谓拐的残余蓝强度。结怕论称：草岩奇体孟既付不傲是顶简病单较的所弹妈性世体肝，底也生不裂是紫简谊单购的树塑锦性薪体外，无而肠是抚较谷为唱复帖杂绪的研弹栽塑蜓性歼体趣。毅整定体卵性搜好咐的蛮岩蝴体洗接摆近窃弹漆性劈燕体沾，甲破惨裂申岩警体葵和侨松剃散竞岩果体拘则伟偏遣向陡于造塑亩性湖体榨。注版意及：授岩汇体立的俊全吧应初力—应锅变状曲后线矿只棚有纸在贯刚屯性叶试渴验传机护上今才才能日测讯出惊，目普庄通苍万寻能牌试追验然机掩因斥刚址度毕小德，忘实驶验昌时望，席试械验嘴机压的撇变茅形管量框和度储泡存材的绣弹剂性趁应柄变幻玉能乌都卧比鬼岩迁体轨大删。糠所搂以枕，家当梦岩冬体社达扑到遇强浅度跑极哈限泻后纯，办抗邀力慨下渔降员，羞试通验沸机犹内回存沃储拉的屠弹且性聚变赛形膜能欢就哨突购然晨释妈放悲，帐并疾对羡岩没体荡产牺生然冲跟击摘作呼用屿，下使龙其俘迅祸速福崩种溃柴，获无待法安再佩继供续枣试均验肉，搬测星不党出嗓岩从样啊破鹊坏江后栗的议变话形固特报性遗。岩体罚受剪施时的牙剪切箩变形摔特性套主要当受结袍构面佛控制堂。根既据结户构体男和结袖构面精的具首体形骗态，毕岩体胳的剪输切变归形可兼能有怀三种邮方式隐：1、沿厚结构恐面滑企动昏结构无面的饺变形趟特性必即为识岩体尸的变福形特涝性。2、葵结悬构栋面鬼不器参敏与计作窄用凉，锤沿革结恋构丛体忙岩巷石管断遥裂适。板岩呈石谢的贡变拉形网特洁性湾起肢主爹导循作庭用歇。3、氏在女结幅构速面省影谱响喇下酿，猫沿遥岩丈石家剪挠断荣。岂岩嫌体泼的搞变设形挤特仍性反介局于滔上棕述做二系者撇之忙间疗。三椅、油岩历体宇结喘构筛分老类涛及灯其栏破宏坏狭特绘征地记下蛛工昆程洗围挑岩是指话地层达中受锄开挖挤作用肠影响由的那左一部豪分岩患体。竖在围尊岩的巾边界戚上因葬开挖伐而产邀生的讯位移育应该惕为0，这校个范往围在会横断舌面上保约为6介-鸡1故0倍舍的茶洞亮径火。围赛岩针的栗工谷程潜性塔质晃主屠要伤是鸟强质度蔑与床变攀形教两端个哈方傻面狮，粘与熟岩永体锈结厘构汤、消岩粉石客的译物捏理旦力桌学劲特界性挡、克原翁始情地泽应推力暮和诉地贫下点水祸条垂件至有歪关答。轧围闹岩赵主书要物是概各湖种垫岩朴体号，拔也执包巴括威土栗体开。根剑据陵它改们废对视岩俭体域力号学泡性灾质爹和烂围党岩径稳打定馆性叫的刚影箭响(称童为籍岩糖体厅的规结堵构俭效滨应)，救工求程骡地矩质板学师中扩岩脑体采划萍分赤为唤四奔大忘种冶结个构倘类笑型标：Ⅰ、数整皇体刊块课状角结睁构Ⅱ、块傲状结燃构Ⅲ、层舅状结撑构Ⅳ、阿散员体限结便构四粥、爽围偶岩泊的走初开始趁应彩力臣场1.定义围堤岩列的门初立始响应育力敬场李又艺称寄原傅始骄地序应登力衫场少。航由漏于追岩置体锈的盗自员重系和以地卖质脂构债造涨作匪用欢，贺在角地壮下逼工社程浴开警挖鞠前纽奉岩岸体脸中熟就权已摆经歇存私在枕着拒一班定天的好地速应软力登场日，舅称族之币为围纱岩犁的厚初球始奶应烤力拘场僚。2晓.性质围低岩吉的厘初拴始莲应窑力殖场衔经肠历却了傲漫卡长楼的桃应拆力株历锯史低而家逐亮渐类构货成班的风，寨并妄处挥于拿相街对翅稳笨定钩和房诚平写衡温状剥态哭之壤中仙。属洞歼室挨开橡挖因后肉，局使幕得芝围程岩杀在射开荷挖奔边啄界颜处愁解姻除怜了侵约育束驱，向失滚去堵平脉衡若，悔此婚时惜洞递室燃周舅边旬的策应冷力播都屈变该为0。其国结果垮引起墓了洞蓝室变斤形，梳产生落应力响重分拳布，振形成谈新的待应力责场，院称为围争岩拿二丽次揉应惨力独场。因开陪挖隧恳道而眯引起破的围属岩变形形、秧破坏在、应贞力传舞播等锦一切壁岩石扛力学走现象茫无一欢不与弯围岩韵的初供始应沈力场斑密切让相关鞋，都蛙是初忍始应清力发曾展的青延续星。3车.组成自午重妈应恳力缸场和构奏造核应酸力顺场这痛两茧类开应堤力馆场垦的雅基案本禁规些律热有腊明矿显术的井差钩异热。谦围域岩笛的举自俱重侄应胶力道场纳比颤较铜好眼理父解员，童它粘是坏地非心侄引市力笔和虚离升心臣惯湖性袋力撤共间同胡作恰用使的况结院果块。呢围练岩粒的培构坛造旦应狐力熄场承就姥比甲较踩复焦杂汇，淡按叫其有形您成兼的服时黎间吓，旅分速为悬两滥类—钥—构归造劳残陡余宋应影力溉和筝新挂构冠造痕应坚力击。构板造眠残捕余秃应轻力a由抹于搏过却去婆地久质谈构芦造刚运振动党引誉起上的艳，很虽皱然蒜外各部验作装用核力膛移云去喜后违有箱了淡部土分表恢驼复溉，粘但缺仍误残低存漫在秤岩槐体眼中手的扔应他力宝。b岩石易在形撇成过络程中债，由拉于热姻力和疗构造箭作用胜所引迈起的薄，虽雄经过充风化逆、卸卫载，窗部分帮释放怒，现名在仍柔残存抱着的希原生核内应彼力。新并构村造河应双力：歪正报在斑活螺动能和路变问化尸的犹构但造荡运种动拔，尝如炼地疤层纽奉升犁降叶、民板维块她运糖动肺等共所惕引屯起挤的喷应荣力农，抖称陷为慎新借构矛造目应刃力耐，衡地缠震玩的撇产融生醋正捕是筑新骡构加造每应奇力志的兆反孝映似。4侮.探讨（1）岩乖体内揪的应诞力主乳要是锅在自窃重作周用下猪产生烈的垂件直应右力，嫌水平伸应力册则是臂由岩咐体的惹泊松夸效应连引起皇的，故最大超只能趁等于横垂直烛应力主（即设取泊裳松系粉数等母于0归.笋5）。只这是兼否认乖地质灾构造译运动修能改鸣变岩张体的映应力膨状态贸。与卷实际炭情况熊不符未。资料励表明肯，围乌岩初镰始应让力场艘中水塌平应顾力与展垂直贝应力拜之比峡常常槽大于1，有搭的甚嘱至高债达7谋-注8，饿而帆且杨主侨应令力母方陡向镰与届当笼地嫩区酒域仍构马造钥的旬迹驳象罚非眯常鹿一乐致议。蹦说洪明挂地刑质茂构塘造客运失动擦不源仅嫂改匪变恩了倘岩领体里原酬生吼的经结睡构宇特尽征沟，旁而铲且狐也戚改僻变抢了附岩辣体犁原羊生前的乒应虚力歉状默态惠。（2）岩峡体中假的应降力主尝要是议地球盏自转仿和自拐转速借度变弄化而院产生朋的离怖心惯舟性力负。因回此，衰应以限水平主应力鱼为主踩。说怎明现缎阶段仿围岩恢的初井始应柏力场农主要泄是构错造残戒余应剩力场渔。只既有纠在秋埋慕深携较匆浅健而泼又周比眉较妖破骗碎定的叉岩晌体轧中单，旗由拒于添构脂造便变效动咐引叙起仅的栽剥役蚀姻作测用泰使揉构甜造宪应拜力跟释舍放轮殆帅尽鞭，拜才骄是类以州自营重愈应花力或场慰为先主兄。善在蔑那待些份从忆未贵遭夺到泼过筑较总大昂构搞造携运瞧动剃的轨沉愚积烂岩得体械中订，墓也抗可利能术是懂自柄重诸应透力傲占杠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