第4章圍巖分級及圍巖壓力

1、隧道圍巖分級與圍巖壓力隧道圍巖分級與圍巖壓力學(xué)習(xí)本章的學(xué)習(xí)本章的目的目的：（1 1）要求掌握有關(guān)隧道的勘查、設(shè)計(jì)、）要求掌握有關(guān)隧道的勘查、設(shè)計(jì)、構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方法；構(gòu)造原理和有關(guān)計(jì)算方法；（2 2）理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及）理解隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素及其與施工方法的關(guān)系；其與施工方法的關(guān)系；（3 3）了解隧道圍巖分級時(shí)考慮的因素。）了解隧道圍巖分級時(shí)考慮的因素。n 4.1 隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)n 4.2 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性n 4.3 圍巖分級圍巖分級n 4.4 圍巖壓力的確定圍巖壓力的確定 第第4 4章章 隧道圍巖分級與圍巖壓力隧道圍巖分級與圍巖

2、壓力 Surrounding rock classification and pressure4.1 隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)隧道圍巖的概念與工程性質(zhì)4.1.14.1.1圍巖的概念圍巖的概念圍巖圍巖: :隧道開挖后對其隧道開挖后對其穩(wěn)定性穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖產(chǎn)生影響的那部分巖( (土土) )體。體。說明：說明：圍巖既指巖體也指土體。圍巖既指巖體也指土體。4.1.24.1.2圍巖的工程性質(zhì)圍巖的工程性質(zhì) 物理物理工程性質(zhì)工程性質(zhì) 水理水理 力學(xué)力學(xué)巖石與巖體的區(qū)別：巖石與巖體的區(qū)別： 巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性巖石：均質(zhì)、連續(xù)、各向同性 巖體：非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性巖體：非均質(zhì)、不連續(xù)、各

3、向異性巖體力學(xué)性質(zhì)獲取的方式：巖體力學(xué)性質(zhì)獲取的方式： 現(xiàn)場試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢現(xiàn)場試驗(yàn)：真實(shí)、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢 室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差室內(nèi)試驗(yàn)：不易取樣、代表性差問題：問題： 1.1.結(jié)構(gòu)計(jì)算與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系？結(jié)構(gòu)計(jì)算與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系？ 2.2.隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算的難點(diǎn)？隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算的難點(diǎn)？1、巖體的變形特性、巖體的變形特性 受拉、受壓、剪切、流變受拉、受壓、剪切、流變 問題：巖體能受拉嗎？問題：巖體能受拉嗎？ 1) 受壓變形受壓變形 巖石：線性、彈性巖石：線性、彈性 軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性軟弱結(jié)構(gòu)面：非線性、塑性 巖體：彈塑性體巖體：彈塑性體 2) 剪切變形剪切變形 (1) (1) 沿結(jié)構(gòu)面

4、滑動(dòng)沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) (2) (2) 巖石的斷裂巖石的斷裂 (3) (3) 在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷在結(jié)構(gòu)面的影響下沿巖石剪斷 3) 流變特性流變特性蠕變：蠕變：指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長。指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時(shí)間增長。松弛：松弛：應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí)間而衰減問題：圍巖流變特性對隧道的影響？問題：圍巖流變特性對隧道的影響？圖圖4-2 4-2 巖體的流變巖體的流變2 2、巖體強(qiáng)度、巖體強(qiáng)度 巖石強(qiáng)度：通過試件獲得。巖石強(qiáng)度：通過試件獲得。 巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的70708080。4.2 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性4.

5、2.1 研究圍巖穩(wěn)定性的意義研究圍巖穩(wěn)定性的意義圍巖的穩(wěn)定性：圍巖的穩(wěn)定性：隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的隧道開挖后，在不支護(hù)條件下圍巖的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。問題：什么是隧道工程的頭等大事？問題：什么是隧道工程的頭等大事？研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定。研究圍巖的穩(wěn)定性，如何促使圍巖穩(wěn)定。圍巖級別的工程作用：圍巖級別的工程作用： 判斷圍巖穩(wěn)定性。判斷圍巖穩(wěn)定性。 判斷施工難易程度，投資依據(jù)。判斷施工難易程度，投資依據(jù)。 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的依據(jù) 地質(zhì)因素客觀因素地質(zhì)因素客觀因素人為因素主觀因素、工程因素人為因素主觀因素、工程因素4.2.2 4.2.2 影響圍巖穩(wěn)定性的因素影響圍巖

6、穩(wěn)定性的因素1 1、地質(zhì)因素、地質(zhì)因素 從從5 5個(gè)方面來分析：個(gè)方面來分析： 巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì) 地下水的影響地下水的影響 圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)巖體結(jié)構(gòu)特征巖體結(jié)構(gòu)特征指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。指巖體的破碎程度或完整狀態(tài)。破碎程度：破碎程度：裂隙率、裂隙間距。裂隙率、裂隙間距。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。裂隙是廣義的：包括層理、節(jié)理、斷裂及夾層等結(jié)構(gòu)面。完整狀態(tài)：完整狀態(tài)：整塊狀、大塊狀等。整塊狀、大塊狀等。 結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間組合結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間組合 性質(zhì)性質(zhì) 1) 1)

7、 結(jié)構(gòu)面的成因；結(jié)構(gòu)面的成因； 2) 2) 結(jié)構(gòu)面的光滑程度；結(jié)構(gòu)面的光滑程度； 3) 3) 結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成；結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成； 4) 4) 結(jié)構(gòu)面的規(guī)模；結(jié)構(gòu)面的規(guī)模； 5) 5) 結(jié)構(gòu)面的密集度。結(jié)構(gòu)面的密集度?？臻g組合空間組合 指結(jié)構(gòu)面的相互位置狀態(tài)。指結(jié)構(gòu)面的相互位置狀態(tài)。問題：問題： 軟弱結(jié)構(gòu)面有怎樣的害處？軟弱結(jié)構(gòu)面有怎樣的害處？ 什么是不利空間組合？什么是不利空間組合？ 張家界圖節(jié)理較發(fā)育節(jié)理較發(fā)育 巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì) 主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度R Rb b。 巖石強(qiáng)度越高，隧道越穩(wěn)定。巖石強(qiáng)度越高，隧道越穩(wěn)定。(4) (4) 圍

8、巖的初應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初應(yīng)力狀態(tài) 初始應(yīng)力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力。初始應(yīng)力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力。 已初步將初始應(yīng)力考慮進(jìn)圍巖分級之中。已初步將初始應(yīng)力考慮進(jìn)圍巖分級之中。 在高的初始應(yīng)力場條件下，圍巖級別應(yīng)適當(dāng)降低。在高的初始應(yīng)力場條件下，圍巖級別應(yīng)適當(dāng)降低。 地下水的影響地下水的影響 軟化圍巖；軟化圍巖； 減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)；減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)； 具膨脹性的圍巖，遇水后產(chǎn)生膨脹等。具膨脹性的圍巖，遇水后產(chǎn)生膨脹等。 2 2、人為因素、人為因素 隧道形狀和尺寸隧道形狀和尺寸 支護(hù)結(jié)構(gòu)類型支護(hù)結(jié)構(gòu)類型 施工方法施工方法 超挖超挖4.3 圍巖分級圍巖分級 4.3

9、.1 4.3.1 概概 述述 圍巖分級：圍巖分級：根據(jù)巖體的若干指標(biāo)，按照穩(wěn)定性根據(jù)巖體的若干指標(biāo)，按照穩(wěn)定性將圍巖分成不同的級別。將圍巖分成不同的級別。 工程目的工程目的： （1 1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù) （2 2）施工方法依據(jù)）施工方法依據(jù) （3 3）工程造價(jià)依據(jù)）工程造價(jià)依據(jù) 圍巖分級的發(fā)展過程：圍巖分級的發(fā)展過程：土石分類法土石分類法單一因素分類法單一因素分類法綜合物性分類法綜合物性分類法其它分級法：其它分級法：組合多因素分類法組合多因素分類法與地質(zhì)勘探手段與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分類法相聯(lián)系的分類法總結(jié)：總結(jié)：早期僅巖石強(qiáng)度；早期僅巖石強(qiáng)度； 現(xiàn)在綜合多種因素，如巖體現(xiàn)在綜合多種

10、因素，如巖體構(gòu)造、巖石強(qiáng)度、構(gòu)造、巖石強(qiáng)度、RQD指標(biāo)等。指標(biāo)等。4.3.24.3.2圍巖分級方法圍巖分級方法 3 3個(gè)基本因素：個(gè)基本因素： 巖性：巖性：抗壓強(qiáng)度、彈性模量、彈性波速等?？箟簭?qiáng)度、彈性模量、彈性波速等。 地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造：巖體完整性或結(jié)構(gòu)狀態(tài)。巖體完整性或結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 地下水：地下水：地下水發(fā)育時(shí)，圍巖級別應(yīng)降低。地下水發(fā)育時(shí)，圍巖級別應(yīng)降低。 1 1個(gè)附加因素：個(gè)附加因素： 初始地應(yīng)力：初始地應(yīng)力：適當(dāng)考慮。適當(dāng)考慮。（一）以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表的分級法（一）以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表的分級法 1 1. .以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級法以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級法 代

11、表：代表：土石分類法堅(jiān)石、次堅(jiān)石、松石、土。土石分類法堅(jiān)石、次堅(jiān)石、松石、土。 2.2.以巖石物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級法以巖石物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級法 代表：代表：巖石堅(jiān)固性系數(shù)巖石堅(jiān)固性系數(shù)(f(f值值) )分級法普氏法分級法普氏法 f f值：一個(gè)綜合的物性指標(biāo)值，如巖石的抗鉆性、抗值：一個(gè)綜合的物性指標(biāo)值，如巖石的抗鉆性、抗爆性、強(qiáng)度等。爆性、強(qiáng)度等。 但核心還是巖石強(qiáng)度。但核心還是巖石強(qiáng)度。 ( (二二) ) 以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級方法以巖體構(gòu)造、巖性特征為代表的分級方法 代表：代表： 泰沙基法泰沙基法考慮圍巖的完整狀態(tài)和巖性，考慮圍巖的完整狀態(tài)和巖性，共共9 9級。級。 我國交通隧

12、道圍巖分級法我國交通隧道圍巖分級法借鑒了泰沙基借鑒了泰沙基法，考慮巖體綜合物性，共法，考慮巖體綜合物性，共6 6級。級。 （三）與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法（三）與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法 代表：代表： 彈性波速分級法彈性波速分級法波速是反映巖性與巖體結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)綜合波速是反映巖性與巖體結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，波速越高，圍巖越好。指標(biāo)，波速越高，圍巖越好。波速波速 KvKv0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.15 0.90.75 R 0.90.5 R 0.750.25 R 0.5R 30 30 硬巖硬巖 5 R5

13、Rb b30 30 軟巖軟巖 R Rb b 5 5 極軟巖極軟巖圍巖完整程度圍巖完整程度 指標(biāo)指標(biāo)1 1：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度：結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度 指標(biāo)指標(biāo)2 2：地質(zhì)構(gòu)造影響程度：地質(zhì)構(gòu)造影響程度 由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為由此兩指標(biāo)，將巖體完整程度分為5 5個(gè)級別，見下表：個(gè)級別，見下表： 完整程度完整程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度地質(zhì)構(gòu)造影響程度地質(zhì)構(gòu)造影響程度完整完整不發(fā)育不發(fā)育輕微輕微較完整較完整較發(fā)育、不發(fā)育較發(fā)育、不發(fā)育較重、輕微較重、輕微較破碎較破碎發(fā)育、較發(fā)育發(fā)育、較發(fā)育嚴(yán)重嚴(yán)重破碎破碎極發(fā)育、發(fā)育極發(fā)育、發(fā)育極嚴(yán)重、嚴(yán)重極嚴(yán)重、嚴(yán)重極破碎極破碎極發(fā)育極發(fā)育極嚴(yán)重極嚴(yán)重等級等級地

14、質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征輕微輕微圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)小，無斷裂（層）；層狀巖體一般呈單斜構(gòu)造；節(jié)理不發(fā)育較重較重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較大；位于斷裂（層）或褶曲軸的鄰近地段；可有小斷層，節(jié)理較發(fā)育嚴(yán)重嚴(yán)重圍巖地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)較強(qiáng)烈，位于褶曲軸部或斷裂影響帶內(nèi)；軟巖多見扭曲及拖拉現(xiàn)象；節(jié)理發(fā)育很嚴(yán)重很嚴(yán)重位于斷裂（層）破碎帶內(nèi)；節(jié)理很發(fā)育；巖體呈碎石、角礫狀，有的呈粉末泥土狀等級等級地質(zhì)構(gòu)造作用特征地質(zhì)構(gòu)造作用特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理不發(fā)育節(jié)理（裂隙）1-2組，規(guī)則，為原生型或構(gòu)造型，多數(shù)的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理較發(fā)育節(jié)理（裂隙）2-3組，呈x型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多

15、數(shù)的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，不規(guī)則，呈x型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分微張開，部分張開，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理很發(fā)育節(jié)理（裂隙）3組以上，雜亂，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀 特點(diǎn)特點(diǎn) 給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。給出了單線隧道圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)。 尚未考慮地下水和地應(yīng)力。尚未考慮地下水和地應(yīng)力。 修正分級修正分級地下水地下水地下水的地下水的3 3種處理方法：種處理方法：分級

16、時(shí)按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降分級時(shí)按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降低圍巖等級低圍巖等級(1(12 2級級) )；分級時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍巖等級；分級時(shí)按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍巖等級；直接將地下水狀況直接將地下水狀況( (水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓力等力等) )作為一個(gè)分級指標(biāo)。作為一個(gè)分級指標(biāo)。 地下水狀態(tài)的分級表地下水狀態(tài)的分級表級別級別狀態(tài)狀態(tài)滲水量滲水量L/(minL/(min10m)10m)干燥或濕潤干燥或濕潤1010偶有滲水偶有滲水10251025經(jīng)常滲水經(jīng)常滲水2512525125 圍巖基本分類圍巖基本分

17、類地下水狀態(tài)分級地下水狀態(tài)分級初始地初始地應(yīng)力狀應(yīng)力狀態(tài)態(tài)主主 要要 現(xiàn)現(xiàn) 象象評估基準(zhǔn)評估基準(zhǔn) （R Rc c/maxmax）極高應(yīng)極高應(yīng)力力1.1.硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈硬質(zhì)巖：開挖過程中時(shí)有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差442.2.軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時(shí)間長，不易成洞持續(xù)時(shí)間長，不易成洞高應(yīng)力高應(yīng)力1 .1 .硬質(zhì)巖硬質(zhì)巖: : 開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，

18、洞壁巖體開挖過程中可能出現(xiàn)巖爆，洞壁巖體有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂紋較多，成洞性較差有剝離和掉塊現(xiàn)象，新生裂紋較多，成洞性較差4-74-72.2.軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁巖體位移極顯著，持續(xù)時(shí)間長，成洞性差巖體位移極顯著，持續(xù)時(shí)間長，成洞性差圍巖基本分級圍巖基本分級 修正級別修正級別初始地應(yīng)力狀態(tài)初始地應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力極高應(yīng)力或或高應(yīng)力高應(yīng)力或或( (六六) )問題及研究方向問題及研究方向 1.1.問題問題 指標(biāo)定性的多、定量的少。如何做到準(zhǔn)確、方便、好用？指標(biāo)定性的多、定量的少。如何做到準(zhǔn)確、方便、好用？ 2.2.研究研究 發(fā)展物探手段，

19、增加定量指標(biāo)。發(fā)展物探手段，增加定量指標(biāo)。 發(fā)展分析理論發(fā)展分析理論 模糊數(shù)學(xué)圍巖分級；模糊數(shù)學(xué)圍巖分級； 隧道位移圍巖分級；隧道位移圍巖分級； 人工智能專家系統(tǒng)圍巖分級等。人工智能專家系統(tǒng)圍巖分級等。一、圍巖壓力及其分類一、圍巖壓力及其分類( (一一) )圍巖壓力圍巖壓力 圍巖壓力圍巖壓力地層對洞室的作用力地層對洞室的作用力廣義：包括有、無支護(hù)時(shí)的壓力廣義：包括有、無支護(hù)時(shí)的壓力狹義：僅指對支護(hù)的壓力狹義：僅指對支護(hù)的壓力（二）圍巖壓力分類（二）圍巖壓力分類 1 1松動(dòng)壓力松動(dòng)壓力圍巖變形過大，發(fā)生松動(dòng)而形成的壓力。圍巖變形過大，發(fā)生松動(dòng)而形成的壓力。 2 2形變壓力形變壓力圍巖變形在有限范

20、圍內(nèi)而形成的壓力。圍巖變形在有限范圍內(nèi)而形成的壓力。這是最重要的兩種壓力形態(tài)。這是最重要的兩種壓力形態(tài)。 問題：問題： 1.1.這兩種壓力性質(zhì)上有何不同？這兩種壓力性質(zhì)上有何不同？ 2.2.壓力的性質(zhì)與圍巖穩(wěn)定性有何關(guān)系？壓力的性質(zhì)與圍巖穩(wěn)定性有何關(guān)系？3 3膨脹壓力膨脹壓力膨脹性巖層。膨脹性巖層。4 4沖擊壓力沖擊壓力明洞，落石；明洞，落石； 暗洞，坍方、巖爆。暗洞，坍方、巖爆。4.4.2 4.4.2 影響圍巖壓力的因素影響圍巖壓力的因素 地質(zhì)因素地質(zhì)因素 1.1.巖體初始應(yīng)力狀態(tài)巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 2.2.巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì) 3.3.巖體結(jié)構(gòu)面巖體結(jié)構(gòu)面 4.4.地下水等地下水等 工程

21、因素工程因素 1.1.施工方法施工方法 2.2.支護(hù)設(shè)置時(shí)間支護(hù)設(shè)置時(shí)間 3.3.支護(hù)本身剛度支護(hù)本身剛度 4.4.隧道斷面形狀等隧道斷面形狀等1.1.圍巖松動(dòng)壓力的形成圍巖松動(dòng)壓力的形成 自然拱的概念：自然拱的概念：圍巖的變形不能得到有效的控制，當(dāng)變圍巖的變形不能得到有效的控制，當(dāng)變形超過一定限度后，圍巖發(fā)生松動(dòng)、坍落，最終在洞室上方形超過一定限度后，圍巖發(fā)生松動(dòng)、坍落，最終在洞室上方形成拱形。形成拱形。 (a) (a) 變形階段；變形階段； (b) (b) 松動(dòng)階段；松動(dòng)階段； (c) (c) 塌落階段；塌落階段； (d) (d) 成拱階段。成拱階段。 4.4.3 圍巖松動(dòng)壓力的形成和確定

22、方法圍巖松動(dòng)壓力的形成和確定方法自然拱 影響自然拱的因素：影響自然拱的因素： 隧道埋深隧道埋深成拱的必要條件成拱的必要條件 隧道斷面形狀和大小隧道斷面形狀和大小拱的范圍拱的范圍 施工因素施工因素對圍巖的擾動(dòng)程度對圍巖的擾動(dòng)程度2 2、圍巖壓力的確定方法、圍巖壓力的確定方法 直接量測法直接量測法 理論估算法理論估算法 統(tǒng)計(jì)法（經(jīng)驗(yàn)法、工程類比法）統(tǒng)計(jì)法（經(jīng)驗(yàn)法、工程類比法） 1)1)深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的確定方法 (1) (1) 統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法我國我國隧規(guī)隧規(guī)所推薦的方法所推薦的方法式中式中 圍巖容重；圍巖容重； s s 圍巖級別圍巖級別; ; w w 寬度影響系數(shù)，

23、由寬度影響系數(shù)，由 w=1+iw=1+i（B-5B-5）計(jì)算：）計(jì)算： B B 坑道寬度，當(dāng)坑道寬度，當(dāng) B B5m5m時(shí)，取時(shí)，取 i =0.2i =0.2，當(dāng)，當(dāng) B B5m5m時(shí)，取時(shí)，取i =0.1i =0.1。 I I 以以B=5mB=5m為基準(zhǔn)，為基準(zhǔn)，B B每增減每增減1m1m時(shí)圍巖壓力的增減率，當(dāng)時(shí)圍巖壓力的增減率，當(dāng)B5mB5mB5m時(shí)，取時(shí)，取i=0.1i=0.1。1245. 0sq水平壓力見表水平壓力見表4-74-7：表表4-74-7圍巖水平均布壓力圍巖水平均布壓力圍巖級別圍巖級別、水平均布壓力水平均布壓力00.15q( 0.150.3)q(0.30.5)q(0.51.0

24、)q 統(tǒng)計(jì)法公式的適用條件：統(tǒng)計(jì)法公式的適用條件：H/BH/B1.71.7，H H為坑道的高度；為坑道的高度；深埋隧道；深埋隧道；不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般圍巖；不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般圍巖；采用礦山法施工。采用礦山法施工。(2) (2) 普氏理論普氏理論 散粒體理論：巖體被節(jié)理、裂隙所切割，視為散粒體理論：巖體被節(jié)理、裂隙所切割，視為散粒體。散粒體。 普氏系數(shù)普氏系數(shù)f(f(巖體堅(jiān)固性系數(shù)巖體堅(jiān)固性系數(shù)):):0tantantanccf巖體堅(jiān)固性系數(shù)巖體堅(jiān)固性系數(shù) f f 的概念：的概念： f f是一個(gè)以巖體強(qiáng)度為主的指標(biāo)，兼顧抗鉆性、抗爆性、是一個(gè)以巖體強(qiáng)度為主的指標(biāo)，兼顧抗鉆性、抗爆性、地下水等性質(zhì)。地下水等性質(zhì)。 前述自然拱概念最早由普氏提出：前述自然拱概念最早由普氏提出：fbhk h hk k自然拱高度；自然拱高度； bb自然拱半跨度。自然拱半跨度。 一般來說，普氏理論比較適用于松散、破碎的圍巖中。一般來說，普