隧道工程第5章-围岩分级与围岩压力

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1、隧 道 工 程第五章 围岩分级与围岩压力第5章 隧道围岩分级与围岩压力学习本章的学习本章的目的目的：（1 1）了解隧道围岩的概念和工程性质）了解隧道围岩的概念和工程性质（2 2）理解隧道围岩稳定性的影响因素）理解隧道围岩稳定性的影响因素（3 3）掌握隧道围岩分级的方法）掌握隧道围岩分级的方法（4 4）掌握隧道围岩压力的计算方法）掌握隧道围岩压力的计算方法重点/掌握重点/难点/掌握第5章 隧道围岩分级与围岩压力什么是围岩？什么是围岩？隧道开挖后对其隧道开挖后对其稳定性稳定性产产生影响的那部分岩生影响的那部分岩( (土土) )体，叫围岩。围岩既体，叫围岩。围岩既指指岩体也指土体岩体也指土体。隧道围

2、岩分级作用隧道围岩分级作用 判断围岩稳定性判断围岩稳定性 判断施工难易程度，投资依据判断施工难易程度，投资依据 结构分析计算的依据结构分析计算的依据5.1 隧道围岩的概念与工程性质隧道围岩的概念与工程性质 基本概念基本概念5.1 隧道围岩的概念与工程性质隧道围岩的概念与工程性质 基本概念基本概念 围岩的概念围岩的概念 围岩围岩: :隧道开挖后对其隧道开挖后对其稳定性稳定性产生影响的那部分岩产生影响的那部分岩( (土土) )体。体。 说明：说明：围岩既指岩体也指土体。围岩既指岩体也指土体。围岩包含的范围？围岩包含的范围？5.1 隧道围岩的概念与工程性质隧道围岩的概念与工程性质 工程性质工程性质

3、围岩的工程性质围岩的工程性质 物理物理工程性质工程性质 水理水理 力学力学指单位体积内岩石的重量，单位为kN/m3。 1 1岩石的重度岩石的重度 与密度的关系？与密度的关系？ VW式中岩石重度（kN/m3）； W岩石试件的重量（kN）； V试件的体积（m3）。u 岩石的物理性质知识点回顾知识点回顾分干重度d、天然重度和饱和重度sat.在未指明含水状态时,一般是指岩石的天然重度. 岩石中的孔隙孔隙及裂隙裂隙统称为岩石的空隙。有开型空隙开型空隙和闭闭型空隙型空隙之分。把岩石的空隙率分为总空隙率（n）、开空隙率（no）及闭空隙率（nc）： 2 2岩石的空隙性岩石的空隙性 %100)1(%100sat

4、dvVVn 一般岩石空隙率系指总空隙率。空隙率愈大,岩石的强度愈小、塑性变形和渗透性恶化.总空隙率 知识点回顾知识点回顾指在一定的试验条件下岩石吸收水分的能力吸收水分的能力，常用吸水率吸水率与饱水系数饱水系数指标表示。 3 3岩石的吸水性岩石的吸水性对比土的含水率对比土的含水率 岩石的吸水率（岩石的吸水率（wa a）指岩石试件在一个大气压和室温条件下自由吸入水的重量（Ww1）与岩样干重量（Ws）之比的百分率，即100%1swaWWw岩石的吸水率大小主要取决于岩石中空隙和裂隙的数量、大小及其开启程度，同时还受到岩石成因、时代及岩性的影响。知识点回顾知识点回顾 岩石的饱和吸水率岩石的饱和吸水率（w

5、sa）是指岩石试件在高压（一般压力15MPa）或真空条件下吸入水的重量（Ww2）与岩样干重量（Ws）之比的百分率，即100%2swsaWWw 岩石的饱和吸水率是表示岩石物理性质的一个重要指标。它反映了岩石总开空隙的发育程度，可间接地用它来判定岩石的抗风化能力和抗冻性。 饱水系数饱水系数是指岩石的吸水率与饱和吸水率的比值。知识点回顾知识点回顾 指岩石浸水饱和后强度降低的性质，用软化系数c表示。即岩石试件的饱和抗压强度（Rc）与干抗压强度（c）的比值，即: 4 4岩石的软化性岩石的软化性 cccR 岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性，岩石均具有不同程度的软化性。 一般认为，软化系数c0.75

6、的岩石是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。知识点回顾知识点回顾0.240.740.53.20.410.023.026.2页 岩0.650.970.29.01.628.022.027.1砂 岩0.500.960.32.40.810.024.026.6砾 岩0.30.950.32.80.57.225.031.0玄武岩0.600.800.35.00.20.525.229.6闪长岩0.720.970.10.40.40.523.028.0花岗岩软化系数c吸水率wa (%)空隙率n（%）岩石重度/（kN/m3）岩石类型常见岩石的物理性质指标表0.940.960.11.50.18.724.028.0石英岩

7、0.390.520.10.30.10.523.028.0泥质板岩0.440.840.10.30.73.021.027.0石英片岩0.750.970.10.70.72.223.030.0片麻岩0.650.940.13.00.325.021.027.0白云岩0.440.540.53.01.010.021.027.0泥灰岩0.700.940.14.50.527.023.027.7石灰岩岩石类型表4-3 常见岩石的物理性质指标表(续)软化系数c吸水率wa (%)空隙率n（%）岩石重度/（kN/m3）u 岩石与岩体的区别：岩石：通常是由不同矿物，经由各种地质作用而构成的。岩体：是在漫长的地质历史中，经过

8、岩石建造、构造形变和次生蜕变而形成的地质体。它由许许多多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等、形状各异的各种块体。知识点回顾知识点回顾 岩石抵抗外力破坏的能力称为岩石的强度。岩石的破坏 拉破坏拉破坏 剪切破坏剪切破坏 流动破坏流动破坏岩石的强度 单轴抗压强度单轴抗压强度 单轴抗拉强度单轴抗拉强度 剪切强度剪切强度 三轴压缩强度三轴压缩强度u 岩石的强度性质知识点回顾知识点回顾抗拉抗剪1.0cm 大块体 d=0.4-1.0cm 块石状d=0.2-0.4cm碎石块 d 0.90.75 R 0.90.5 R 0.750.25 R 0.5R 30 30 硬岩硬

9、岩 5 R5 Rb b30 30 软岩软岩 R Rb b 5 5 极软岩极软岩围岩完整程度围岩完整程度 指标指标1 1：结构面发育程度：结构面发育程度 指标指标2 2：地质构造影响程度：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为由此两指标，将岩体完整程度分为5 5个级别，见下表：个级别，见下表： 5.3 围岩分级围岩分级 铁路隧道围岩分级方法铁路隧道围岩分级方法完整程度完整程度结构面发育程度结构面发育程度地质构造影响程度地质构造影响程度完整完整不发育不发育轻微轻微较完整较完整较发育、不发育较发育、不发育较重、轻微较重、轻微较破碎较破碎发育、较发育发育、较发育严重严重破碎破碎极发育、发育极

10、发育、发育极严重、严重极严重、严重极破碎极破碎极发育极发育极严重极严重岩体完整程度的划分岩体完整程度的划分等级等级地质构造作用特征地质构造作用特征轻微轻微围岩地质构造变动小，无断裂（层）；层状岩体一般呈单斜构造；节理不发育较重较重围岩地质构造变动较大；位于断裂（层）或褶曲轴的邻近地段；可有小断层，节理较发育严重严重围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内；软岩多见扭曲及拖拉现象；节理发育很严重很严重位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、角砾状，有的呈粉末泥土状等级等级地质构造作用特征地质构造作用特征节理不发育节理不发育节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间距

11、在1.0m以上，为密闭型。岩体被切割成块状节理较发育节理较发育节理（裂隙）2-3组，呈x型，较规则，以构造型为主，多数的间距大于0.4m，多为密闭。部分微张开，少有填充物。岩体被切割成大块状节理发育节理发育节理（裂隙）3组以上，不规则，呈x型或米字型，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部分微张开，部分张开，大部分为粘性土填充。岩体被切割成块、碎石状节理很发育节理很发育节理（裂隙）3组以上，杂乱，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.2m，微张开或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状围岩受围岩受地质构造地质构造影响程度等级划影响程度等级划分分围岩围岩节理（裂隙）节理（裂隙）发育程