隧道现场围岩类别判断(全)
隧道地质环境围岩类别分级与不良地质现象

隧道工程的地质环境、围岩类别与不良地质现象
内容 1 隧道工程地质环境的相关概念 2 隧道围岩的工程性质 3 围岩的稳定性 4 隧道围岩类别分级
隧道工程的地质环境---1地质环境相关概念
1主要相关概念
地下结构 支护结构 地层 周边围岩 围岩稳定性
隧道工程的地质环境---1地质环境相关概念
开挖后稳定程度: 充分稳定 基本稳定 暂时稳定 不稳定
土石分类法
单一因素分类法
3.发展过程:
早期~仅岩石强度;
综合物性分类法 与地质勘探手段相联系的分类法
现在~综合多种因素,如岩体构造、
岩石强度、RQD指标等。
组合多因素分类法
隧道工程的地质环境---4隧道围岩类别分级
隧道围岩分级方法
4.围岩分级考虑的因素: 3个基本因素: ①岩性:抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 ②地质构造:岩体完整性或结构状态。
约为6~10倍隧道直径
说明:围岩既指岩体也指土体
围岩工程性质 围岩初始应力 围岩相关内容 围岩压力 围岩分级 围岩稳定性 岩体构造 物理、力学特征
隧道工程的地质环境---1地质环境相关概念
地层、围岩与隧道的关系
围岩 地层
隧道 (6-10)D
D
隧道工程的地质环境---2围岩的工程性质
2 隧道围岩的工程性质
土石块 归入土类
松散状
松软状
d为裂缝间距
隧道工程的地质环境---3围岩的稳定性
岩体的破碎程度或完整状态。
隧道工程的地质环境---3围岩的稳定性
影响围岩稳定性的因素
⑵ 结构面性质和空间组合
● 性质
1) 结构面的成因; 2) 结构面的光滑程度; 3) 结构面的物质组成; 4) 结构面的规模; 5) 结构面的密集度。 ●空间组合
围岩分级

K
v2
2 v0
Rcs K v Rc ( 2 / 0 )Rc
2
表4-3-3 岩体抗压强度与弹性波速度之间的关系 类 别 A B C D 岩体弹性 波速度υ (km/s) 1.4~2.3 3.0~3.6 4.0~4.5 4.8~5.2 注:Rc=130MPa。 岩石弹性 波速度υ0 (km/s) 5.14 5.38 5.53 5.61 完整性系 岩体强度Rcs 数 Kυ (MPa) 0.06~0.17 0.29~0.39 0.51~0.65 0.73~0.83 8.1~21.8 37.2~50.7 66.0~83.8 95.0~112.0 Rcs(试验值) (MPa) 10.0~30.0 40.0~60.0 70.0~90.0 90.0~115.0
专题二 围 岩 分 级
第一节
基本概念
岩石
岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规 律聚集而形成的自然物体。
按成因分为3大类 岩浆岩:由岩浆冷凝而形成的岩石。 强度高、均匀性好
沉积岩:母岩在地表经风化剥蚀而产生的物 质,通过搬运、沉积和硬结成岩作用而形成的 岩石。 主要物质成分为颗粒和胶结物。胶结物成分 为钙质、硅质、铁质以及泥质。 钙质、硅质胶结的岩石强度高,泥质胶结的 强度低。 具有层理构造,表现为各向异性。 变质岩:岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳 中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下 发生变质而形成的岩石。
力的不断变化所造成。
风化岩石按风化剧烈的程度分成若干级 (或
带):风化极严重、风化严重、风化颇重、风 化轻微和未经风化五级。风化系统分为全风 化带、强风化带、半风化带、弱风化带和微 风化带(新鲜)五带。
岩体的初始应力状态
地应力 岩体在天然状态下所具有的内在应力,可称 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 地质作用引起的。
隧道围岩分级及围岩压力

结构特征体现围岩体的受力特征,完整状态体 现围岩体在受各种地质作用力下所表现的形态。
把围岩的结构特征和完整状态相结合就组成了 评价围岩稳定性的最直接最重要的指标。
它与地质构造变动的特征(分为轻微、较重、 严重、很严重)、结构面的密集程度、节理(裂隙) 发育程度(可分为不发育、较发育、发育、很发 育)、风化程度(全风化、强风化、弱风化、微风 化、)岩层厚度[分为厚层(大于0.5m)、中层
(3)Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构,裂隙中有黏 土充填物时,可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、 动水和静水压力等情况,判断对围岩的危害程度,酌情降1 -2级。
(4)对于Ⅵ级围岩,在分级时已经考虑了一般含水地质 情况的影响,但在特殊含水地层(如处于饱水或具有较大的 承压水流时)还需另作处理。
(三)与地质勘探手段相联系的分级方法: 1.围岩弹性波纵波速度分级:波速越高,围岩越
好。该法最早是日本提出的,把围岩分为7级。 2.岩石质量为指标的分级法:RQD(rock
quality designation)分级法。 用岩芯复原率来表示岩石质量指标,岩芯的完整
程度与岩体的原始裂隙、硬度、均匀性等状态有关。 所谓岩芯复原率:是指单位长度的钻孔中,10cm
(二)围岩压力的分类:按作用力发生的形态一 般可分为:
1.松动压力(loosening pressure)由于开挖 而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结 构上的压力称为松动压力。
松动压力按作用在支护上力的位置不同分为: 竖向压力、侧向压力和底压力。
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南京地铁支撑
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南京地铁临时支撑
下一张
地坑院出入口
下一张
地坑院室内
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2.以岩石物理性质为指标的分级法:前苏联的
隧道围岩分类

隧道围岩分类类别围岩主要工程地质条件开挖后的稳定状态(坑道跨度5m时)主要工程地质特征结构特征及完整状态Ⅵ硬质岩石[饱和抗压极限强度R b>60MP]:受地质结构影响轻微,节理不发育,无软弱面或夹层;层状岩层为厚层,层间结合良好呈巨快状整体结构围岩稳定,无坍塌,可能产生岩暴Ⅴ硬质岩石[饱和抗压极限强度R b>30MP]:受地质结构影响较重,节理较发育,有少量软弱面或夹层和贯通微张节理,但其产状及组合关系不至产生滑动;层状岩层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象;或为硬质岩石偶夹软质岩石呈大快状整体结构暴露时间长,可能会出现局部小坍塌,侧壁稳定,层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落软质岩石[饱和抗压极限强度R b≈30MP] 受地质结构影响轻微,节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好呈巨快状整体结构Ⅳ硬质岩石[饱和抗压极限强度R b>30MP]:受地质结构影响严重,节理发育,有层状软弱面或夹层,但其产状及组合关系尚不至产生滑动;层状岩层为薄层或中层,层间结合差,多有分离现象;或为硬、软质岩石互层呈块(石)碎(石)状镶嵌结构拱部无支护时可产生小坍塌,侧壁基本稳定,爆破震动过大易塌软质岩石[饱和抗压极限强度R b=5-30MP]:受地质结构影响较重,节理较发育;层状岩层为薄层、中层或厚层,层间结合一般呈大快状砌体结构Ⅲ硬质岩石[饱和抗压极限强度R b>30MP]:受地质结构影响严重,节理很发育,层状软弱面或夹层以基本被破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时可产生较大的坍塌,侧壁有时失去稳定软质岩石[饱和抗压极限强度R b=5-30MP]:受地质结构影响严重,节理发育呈快(石)碎(石)状镶嵌结构土:1、略具压密或成岩作用的粘性土及砂性土2、一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大快石上3、黄土1.呈大快状压密结构2.3.呈巨快状整体结构Ⅱ石质围岩位于积压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹土或土夹石状呈角(砾)碎(石)状松散结构围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌,浅埋时易出现地表下沉或塌至地表一般第四纪的半干硬—硬塑的粘性土及稍湿或潮湿的一般碎、卵石土圆砾、角砾土及黄土非粘性土呈松散结构粘性土及黄土呈松软结构Ⅰ石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内,呈角砾、砂、泥松软体围岩极易坍塌变形、有水时土砂常与水一起涌出,浅埋时易坍至地表软塑状粘性土及潮湿的粉细砂等粘性土呈易蠕动的松软结构,砂性土呈潮湿松软结构岩石等级分类岩石等级饱和抗压极限强度R b MP a(kgf/㎝2) 耐风化能力程度(现象)代表性岩石硬质岩石极硬岩> 60 (600) 强暴露后一、二年尚不易风化1.花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩硬质岩> 30 (300) 2.硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩类沉积岩3.片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩类软质岩石软质岩5~30 (50~300) 弱暴露后数月即出现风化壳1.凝灰岩等喷出岩类极软岩≤ 5 (50) 2.泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质、页岩、泥灰岩、泥岩、略煤等沉积岩3.云母片岩或千枚岩等变质岩类围岩受地质构造影响程度等级划分等级构造作用特征轻微围岩地质构造变动小,无断裂层;层状岩一般呈单斜构造,节理不发育较重围岩地质构造变动较大,位于断裂层或褶曲轴的临近地带,可有小断层;节理较发育严重围岩地质构造变动强烈,位于褶曲轴部或断裂影响带内;软岩多见扭曲及拉拖现象;节理发育很严重位于短裂破碎带内,节理很发育;岩体破碎呈碎石、角砾状,有的甚至呈粉末、土状隧道围岩分类围岩分类围岩弹性波速度V v (km/s)Ⅵ>4.5Ⅴ 3.5~~4.5Ⅳ 3.5~~4.5Ⅲ 3.5~~4.5Ⅱ 1.5~~3.0Ⅰ 1.0~~2.0围岩节理发育程度划分等级基本特征节理不发育节理(裂隙)1~2组,为原生型或构造型,多数间距在1米以上,多为密闭,岩体被切割呈巨块状节理较发育节理(裂隙)2~3组,呈x型,较规则,以构造型为主,多数间距大于0·4米,多为密闭,部分微张,少有充填物,岩体被切割成大块状节理发育节理(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0·4米,大部分微张,部分为粘性土充填,岩体被切割呈块(石)碎(石)状节理很发育节理(裂隙)3组以上,杂乱,以构造型或风化型为主,多数间距小于0·2米,微张或张开,部分为粘性土充填,岩体被切割呈碎石状1.施工方法是随围岩类别变化而不断进行调整的。
(整理)铁路隧道围岩分级

强风化
全风化
简要说明
地
下
水
状
态
渗水量[L/(min·10m)]
<10
干燥或湿润
10~25
偶有渗水
25~125
经常渗水
干燥或湿润
偶有渗水
经常渗水
初
始
地
应
力状Leabharlann 态埋深H= m地质构造应力状态
其他
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
备注
记录者
复核者
日期
硬岩
30<Rc≤60
弱风化的极硬岩;未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩
软质岩
较软岩
15<Rc≤30
强风化的极硬岩;弱风化的硬岩;未风化或微风化的云母片岩、千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等
软岩
5<Rc≤15
强风化的极硬岩;弱风化至强风化的硬岩;弱风化的软岩;未风化或微风化的泥质岩类;泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等
硬岩或软硬岩互层,岩体较完整;
较软岩,岩体完整
——
2.5~4.0
Ⅳ
极硬岩,岩体破碎;
硬岩,岩体较破碎或破碎;
较软岩或软硬岩互层,岩体较完整或破碎;
软岩,岩体完整或较完整
1.5~3.0
Ⅴ
软岩,岩体破碎至极破碎;
全部极软岩及全部极破碎岩
1.0~2.0
Ⅵ
受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带
软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土
铁路隧道围岩分级
(铁路隧道设计规范)
1、围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整性程度两个因素确定;
隧道围岩判定及常见岩石介绍

三、岩体的结构类型 岩体的结构类型直接影响着围岩的整体稳定性,结构类
型一般常见的有: ①巨块状整体结构:岩体整体性好,不论是层厚、裂隙间距 均大于100cm,岩质均一,无构造影响,稳定性好。
三、岩体的结构类型 ②大块状砌体结构: 岩体整体性好,不论是层后厚,层
厚间距小,在40--100 cm之间,裂隙充填物很少,稳定性 好,远看如同人工砌成的墙体。
5.矿物组成:按照组成围岩矿物的百分比计。 6.基本名称:矿物含量最多的则为围岩的基本名称。
案例:在某隧道施工过程中,当开挖到掌子面时, 掌子面上约有80%的围岩成份为绿泥石和绿帘石,按照 成份此段围岩的定义应该为含钠长石石英绿泥岩;按照 设计图纸中列出的围岩成份含量,此段围岩定义为:含 黑云母钠长石质石英片岩,绿泥石和绿帘石含量小于5%, 设计当中没有计入,和实际施工遇到的地质情况有较大 差别。绿帘石和绿泥石属于强度较低的岩石,遇到风化 和水浸泡的共同作用后自稳性急剧下降。对此项目上进 行了变更,将该段IV级支护变更VI级支护,按照VI变更 设计后的沉降量和其他段原设计VI级支护的沉降量相符。
五、常见岩石及其特征 5、玄武岩,是基性喷出岩,黑色、褐色或深灰色,主要
矿物与辉长岩相同。斑状结构,气孔构造、杏仁构造,岩石 致密坚硬,性脆、具有抗磨损、耐酸性强的特点。
五、常见岩石及其特征 6、砾岩和角砾岩,由50%以上直径大于2mm的碎屑颗粒组
成。碎屑磨圆度较好的称为砾岩,带棱角的为角砾岩。抗压 强度可达200MPa以上。
隧道围岩级别判定
隧道围岩类别评定是隧道施工过程中保 证施工质量和施工安全重要的手段,及时、 合理的对围岩级别进行评定是隧道施工中重 要的环节,合理的评定可以缩短停工时间, 提高工作效率,缩短工期,为完善设计、变 更支护参数提供第一手地质资料。
隧道围岩分级

铁路隧道围岩分级一、铁路隧道围岩分级类型根据《铁路隧道工程施工技术指南》铁路隧道围岩分级判定的内容将不同岩石性质和岩体结构的隧道围岩分为Ⅰ~Ⅵ六个基本级别。
铁路隧道围岩分级表注:表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏,不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。
二、围岩级别判定的一般步骤1、收集整理隧道场地的区域地质资料,分析研究设计图纸上详细的地勘报告,明确隧区主要的岩层、岩性、岩体构造、不良地质以及水文地质条件。
特别是要详细研究不良构造体和不良地质作用对隧道区围岩的岩石强度、岩体完整性的影响。
从整体上把握该区域工程地质条件。
2、按照编制的实施性超前地质预报组织进行隧道掌子面前方地质预测预报,并根据真实的预报结论分析判断掌子面前方的围岩情况。
一方面根据预报结论初步判断围岩基本分级的级别,并将其与设计时提供的围岩分级进行比对,另一方面作为围岩级别和支护方案变更的依据之一。
3、实时记录掌子面地质素描表和围岩级别判定卡中的内容,特别是要客观填写掌子面围岩的岩性指标、岩体完整性情况和地下水状况,这些指标均是作为围岩基本分级的理论依据。
如果难以明确围岩的地质条件,可通过实验和理论计算来确定围岩的各项力学性能和构造特点,来加以判断围岩级别。
4、根据得出的围岩岩性特征、构造特征以及其它相关资料并按照隧道围岩分级的标准进行围岩级别的判定。
三、围岩判定主要依据1、岩石的坚硬程度①从定性划分硬质岩包括坚硬岩和较硬岩,软质岩包括较软岩、软岩和及软岩。
坚硬岩:锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎,基本无吸水反应。
代表性岩石如未风化~微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。
较硬岩:锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎,有轻微吸水反应。
代表性岩石有1、微风化的坚硬岩石;2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。
较软岩:锤击声不清脆,无回弹,轻易击碎,浸水后指甲可刻出印痕。
隧道围岩判定等级划分方法

高速公路、铁路隧道围岩等级判定(文/萧整勇)一、前言随着我国高等级公路、铁路建设的迅猛发展,高速公路、铁路的隧道比也不断的增加,由于现阶段探测方法的不准确性,隧道围岩情况又复杂多变,隧道围岩判定、分类工作对指导隧道施工、调整工法和支护参数尤为重要。
在围岩分类的基础上再依照每一类围岩的稳定程度给出最佳的施工方法和支护结构设计。
围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载(松散荷载)、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础,同时也是安全指导施工的有力保障。
汶马高速公路工程起于汶川县凤坪坝,止于马尔康市卓克基,是典型的第二阶梯(四川盆地)向第三阶梯(青藏高原)的过渡段。
公路沿线穿越了龙门山断裂带、米亚罗断裂带、松岗断裂带;汶马高速C14合同段的狮子坪1号隧道全长13.4公里,穿越了米亚罗断裂带,所穿越的主要岩性有变质砂岩、板岩、千枚岩等,地形地貌、水文地质条件极其复杂。
所以对狮子坪1号隧道掌子面围岩判定指导施工尤为重要。
二、隧道围岩级别判定工作流程隧道工程施工过程中需要进行隧道围岩级别判定的情况较多,这里指可能发生隧道围岩支护参数设计变更时进行的围岩级别判定工作。
由于其特殊性,隧道围岩级别判定一般采用五方现场会审制度(地质咨询、施工、监理、设计、业主)。
五方现场会审一般由业主组织,进行隧道围岩级别判定时由地质咨询方牵头会审,其他各方共同确认;进行支护参数确认时由设计方提出并经业主确认。
隧道围岩级别判定工作流程:预判-组织现场会审-审查工作-判定围岩级别-支护参数确认-签字确认。
三、隧道围岩级别判定工作方法隧道围岩判定一般采用定性和定量相结合的方法,按两步判定围岩分级:第一步通过测量或观察隧道围岩状况得到岩石硬度和岩体完整度的定量数值或定性结论,然后计算得到岩体基本质量指标BQ值或利用矩阵法查得围岩基本分级判定结论;第二步综合考虑其它影响岩体质量和稳定性的因素,选取地下水状况、软弱结构面、地应力三个因素进行围岩级别修正,同时结合隧道设计支护参数分等级的做法,以半级为单位进行修正。
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3-1-1隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性,作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。
国外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法,且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是,在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断,或对主要因素作出评判、打分,有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法,如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大,有一定人为因素和不确定性,在使用中,往往存在不一致,随勘察人员的认识和经验的差别,对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别,常常出现与实际差别1~2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分,经计算获得岩体质量指标,并以该指标值进行分级。
如国外N.Barton 的Q分级,Z.T.Bieniawsks 的地质力学(MRM)分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂,分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况,而且参数测试数量有限,数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限,实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样,主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工程荷载和初始应力)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中,岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的,反映出了岩体的基本特性,在岩体的各项物理力学性质中,对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度,岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。
3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 5m中厚层0 1~0 5m薄层小于0 1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m,服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。
1.2围岩分级的主要影响因素1.2.1体完整性指标用岩体完整性系数K v表示,K v 可按下式计算:Kv=(V pm/V pr)2(1.2-1)式中:V pm——岩体弹性纵波速度(km/s)V pr——岩石弹性纵波速度(km/s)当无条件进行声波实测时也可用岩体体积节理数J v 按表1.2定K v 值。
1.2.2岩体强度应力比的计算应符合下列规定:1 当有地应力实测数据时S m= K v f r/σ1(1.2-2)式中:S m--岩体强度应力比;f r--岩石单轴饱和抗压强度(MPa);K v--岩体完整性系数;σ1--垂直洞轴线的较大主应力(kN/m2)。
2 当无地应力实测数据时σ1= γH (3.2-3) 式中:γ--岩体重力密度(kN/m3);H--隧洞顶覆盖层厚度(m)。
1.2.3 地下水对Ⅲ、Ⅳ级围岩当地下水发育时应根据地下水类型水量大小软弱结构面多少及其危害程度适当降级。
1.2.4 断层带对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于30时应降一级。
2 铁路隧道围岩分级2.1铁路隧道围岩分级及其适用条件目前,我国铁路隧道采用的围岩分级如表2.1所示。
当用物探法测有弹性纵波速度时,可参照围岩弹性纵波速度测定值确定围岩级别。
本分级适用于一般地质情况的隧道,对特殊地质条件的围岩,如膨胀岩、盐岩、多年冻土等需另行考虑。
关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正,可参照2.3容确定。
注:层状岩层的层厚划分:巨厚层:厚度大于1.0m;厚层:厚度大于0.5m,且小于等于1.0m;中厚层:厚度大于0.1m,且小于等于0.5 m;薄层:厚度小于或等于0.1m。
2.2各级围岩的物理力学指标各级围岩的物理力学指标标准值应按试验资料确定,无试验资料时可按表2.2选用。
注:1.本表数值不包括黄土地层;2.选用计算摩擦角时,不再计摩擦角和黏聚力。
2.3围岩分级的主要因素2.3.1围岩基本分级围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定;岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定性划分和定量指标两种方法综合确定。
岩石坚硬程度可按表2.3.1-1划分。
岩体完整程度可按表2.3.1-2划分。
围岩基本分级可按表2.3.1-3确定。
2.3.2隧道围岩分级修正隧道围岩级别应在围岩基本分级的基础上,结合隧道工程的特点,考虑地下水状态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。
2.3.2.1地下水状态的分级宜按表2.3.2-1确定。
地下水对围岩级别的修正,宜按表2.3.2-2进行。
2.3.2.2围岩初始地应力状态,当无实测资料的,可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象,按表2.3.2-3评估。
初始地应力对围岩级别的修正宜按表2.3.2-4进行。
注:Rc 为岩石单轴饱和抗压强度(MPa );σmax 为最应力值(MPa )。
注:①围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时定为Ⅲ级;围岩岩体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时定为Ⅳ级;②围岩岩体为有些地方的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时定为Ⅳ级;围攻岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时定为Ⅴ级。
2.3.2.3隧道洞身埋藏较浅,应根据围岩受地表的影响情况进行围岩级别修正。
当围岩为风化层时,应按风化层的围岩基本分级考虑;围岩仅受地表影响时,应较相应围岩降低1~2级。
2.3.2.4施工阶段隧道围岩级别的判定宜按表2.3.2-5的判定卡进行。
表2.3.2-5 施工阶段围岩级别判定卡3公路隧道围岩分级3.1公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标(BQ)或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征,按表3.1确定。
当根据岩体基本质量定性划分与(BQ)值确定的级别不一致时,应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性,并对它们重新观察、测试。
在工程可行性研究和初勘阶段,可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。
表3.1 公路隧道围岩分级注:本表不适用于特殊条件的围岩分级,如膨胀性围岩、多年冻土等。
3.2围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级,并按以下顺序进行:(1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标(BQ),综合进行初步分级。
(2)对围岩进行详细定级时,应在岩体基本质量分级基础上,考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。
(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ],结合岩体的定性特征综合评判,确定围岩的详细分级。
3.2.1岩石坚硬程度1岩石坚硬程度可按表3.2.1-1定性划分。
2岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)表达。
Rc一般采用实测值,若无实测值时,可采用实测的岩石点荷载强度指数Is(50)的换算值,即按式(3.2.1)计算:Rc= Is(50)0.75(3.2.1)3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系,可按表3.2.1-2确定。
3.2.2岩体完整程度1岩石完整程度可按表3.2.2-1定性划分。
注:平均间距指主要结构面(1~2组)间距的平均值。
2岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。
Kv一般用弹性波探测值,若无探测值时,可用岩体体积节理数(Jv)按表3.2.2-2确定对应的Kv值。
3 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表3.2.2-3确定。
4岩体完整程度的定量指标Kv、Jv的测试和计算方法岩体完整性指标Kv,应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有体表性的点、段,测试岩体弹性纵波速度,度应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。
按下式计算:Kv=(V pm/V pr)2式中:V pm——岩体弹性纵波速度(km/s)V pr——岩石弹性纵波速度(km/s)岩体体积节理数Jv(条/m3),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理(结构面)统计。
除成组节理外,对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。
已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积不应小于2m×5m。
岩体值Jv应根据节理统计结果按下式计算Jv=S1+s2+……+Sn+Sk式中:Sn——第n组节理每米长测线上的条数;Sk——每立方米岩体非成组节理条数(条/m3)。
3.2.3围岩基本质量指标(BQ)应根据分级因素的定量指标Rc值和Kv值,按式(3.2.3)计算:BQ=90+3Rc+250Kv (3.2.3)使用式(3.2.3)时,应遵守下列限制条件:1 当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。
2 当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。
围岩详细定级时,如遇下列情况之一,应对岩体基本质量指标(BQ)进行修正:1 有地下水;2 围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;3 存在高初始应力。
围岩基本质量指标修正值[BQ],可按式(3.2.4)计算:[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)(3.2.4)式中:[BQ]——围岩基本质量指标修正值;BQ——围岩基本质量指标;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——初始应力状态影响修正系数。
K1、K2、K3值,可分别按表3.2.3-1、表3.2.3-2、表3.2.3-3确定。
无表中所示情况时,修正系数取零。
围岩极高及高初始应力状态的评估,可按表3.2.3-4规定进行。
注:σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。
3.2.4各级围岩的物理力学参数宜通过室或现场试验获取,无试验数据和初步分级时,可按表2.2选用(同铁路隧道);岩体结构面抗剪断峰值强度参数,可按表3.2.4选用。
3.2.5各级围岩的自稳能力宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定,也可按表3.2.5作出大致的评判。
②中塌方:塌方高度3~6m,或塌方体积30~100m3。
③大塌方:塌方高度>6m,或塌方体积>100m3。
4水工隧洞围岩分级4.1围岩工程地质总评分表4.1围岩工程地质分类表注:1. Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩,当其强度应力比S小于本表规定时,围岩类别宜相应降低一级。