隧道工程圍巖分級PPT課件

1、4.1 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)4.2 4.2 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性4.3 4.3 圍巖分級圍巖分級4.4 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壓力 Surrounding rock classification and pressure第1頁/共74頁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)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

2、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)第2頁/共74頁巖石與巖體的區(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：真實、費(fèi)時、費(fèi)錢現(xiàn)場試驗：真實、費(fèi)時、費(fèi)錢 室內(nèi)試驗：不易取樣、代表性差室內(nèi)試驗：不易取樣、代表性差問題：問題： 1.1.結(jié)構(gòu)計算與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系？結(jié)構(gòu)計算與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系？ 2.2.隧道結(jié)構(gòu)計算的難點(diǎn)？隧道結(jié)構(gòu)計算的難點(diǎn)？第3頁/共74頁1、巖體的變形特性、巖體

3、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，見下圖。巖體：彈塑性體，見下圖。 第4頁/共74頁ABC巖體巖石軟弱結(jié)構(gòu)面0圖圖4-1 4-1 典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線典型巖體全應(yīng)力應(yīng)變曲線巖體：巖體：壓密階段壓密階段(OA)(OA) 彈性階段彈性階段(AB) (AB) 塑性階段塑性階段(BC) (BC) 破裂和破壞階段破裂和破壞階段(CD)(CD) 第5頁/共74頁 2) 剪切變形剪切變形 (1) (1) 沿結(jié)構(gòu)面滑動沿

4、結(jié)構(gòu)面滑動 (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第6頁/共74頁 3) 流變特性流變特性 蠕變：蠕變：指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時間增長。指應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時間增長。 松弛：松弛：應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時間而衰減應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時間而衰減 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第7頁/共74頁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，巖體強(qiáng)度：低于巖石強(qiáng)度，約為巖石強(qiáng)度的約為巖石強(qiáng)度的70708080。第8

5、頁/共74頁4.2 圍巖的穩(wěn)定性圍巖的穩(wěn)定性4.2.1 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。第9頁/共74頁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)分析計算的依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算的依據(jù) 第10頁/共74頁地質(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

6、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穩(wěn)定性的因素第11頁/共74頁1 1、地質(zhì)因素、地質(zhì)因素 從從5 5個方面來分析：個方面來分析： 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)第12頁/共74頁巖體結(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

7、整狀態(tài)：完整狀態(tài)：整塊狀、大塊狀等。整塊狀、大塊狀等。按這按這2 2個指標(biāo)有下圖：個指標(biāo)有下圖：圍巖巖體整體塊d1.0cm 大塊體 d=0.4-1.0cm 塊石狀d=0.2-0.4cm碎石塊 d0.750.750.750.750.550.550.550.550.350.350.350.350.150.150.15 0.90.75 R 0.90.5 R 0.750.25 R 0.5R 30 30 硬巖硬巖 5 R5 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

8、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個級別，見下表：個級別，見下表： 第32頁/共74頁巖體完整程度的劃分巖體完整程度的劃分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)重第33頁/共74頁 圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級劃分圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度等級劃分 圍巖節(jié)理（裂隙）發(fā)育程度劃分圍巖節(jié)理（裂隙）發(fā)育程度劃分

9、 等級等級地質(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)

10、造型為主，多數(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第34頁/共74頁(4) (4) 鐵路隧道圍巖分級表鐵路隧道圍巖分級表 基本分級基本分級+ +圍巖彈性縱波速度圍巖彈性縱波速度= =鐵路隧道圍巖分級鐵路隧道圍巖分級表表 見教材見教材P82-83P82-

11、83。 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。第35頁/共74頁 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：分級時按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，分級時按無水考慮，而是根據(jù)地下水的狀態(tài)，適當(dāng)降低圍巖等級適當(dāng)降低圍巖等級(1(12 2級級) )；分級時按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍分級時按有水考慮，當(dāng)確認(rèn)圍巖無水則提高圍巖等級；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、水質(zhì)、水量、流通條件、靜水壓力等靜水壓力等) )作為一個分級指標(biāo)。作為

12、一個分級指標(biāo)。第36頁/共74頁鐵路隧道分級按第鐵路隧道分級按第1 1種方法處理：種方法處理： 地下水影響的修正地下水影響的修正 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類地下水狀態(tài)分級地下水狀態(tài)分級第37頁/共74頁初始地應(yīng)力初始地應(yīng)力初始地初始地應(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：開挖過程中時有巖爆發(fā)生，有巖塊彈硬質(zhì)巖：開挖過程

13、中時有巖爆發(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)時間長，不易成洞持續(xù)時間長，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，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：巖芯時有餅化現(xiàn)象，開挖過程中洞壁軟質(zhì)巖：巖芯時有餅化現(xiàn)象

14、，開挖過程中洞壁巖體位移極顯著，持續(xù)時間長，成洞性差巖體位移極顯著，持續(xù)時間長，成洞性差第38頁/共74頁u初始地應(yīng)力影響的修正初始地應(yīng)力影響的修正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)力或或第39頁/共74頁 兩點(diǎn)說明：兩點(diǎn)說明： 設(shè)計階段：設(shè)計階段：采用修正后的圍巖分級。采用修正后的圍巖分級。 施工階段：施工階段：根據(jù)實際情況，進(jìn)一步判定圍根據(jù)實際情況，進(jìn)一步判定圍巖分級，依據(jù)仍然是：巖分級，依據(jù)仍然是： 巖石堅硬程度巖石堅硬程度 圍巖完整狀態(tài)圍巖完整狀態(tài) 地下水地下水 初始地應(yīng)力初始地應(yīng)力第40頁/共74頁2.2.公路隧道公路

15、隧道初步分級相當(dāng)于鐵路的基本分級初步分級相當(dāng)于鐵路的基本分級 依據(jù)：圍巖主要定性特征依據(jù)：圍巖主要定性特征 該特征由兩個基本因素組成：該特征由兩個基本因素組成： 巖石堅硬程度巖石堅硬程度R Rc c( (即強(qiáng)度即強(qiáng)度) ) 巖體完整性巖體完整性K Kv v( (即彈性波速即彈性波速) ) 推出推出圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)圍巖基本質(zhì)量指標(biāo) BQ=90+3RBQ=90+3Rc c+250K+250Kv v第41頁/共74頁詳細(xì)分級相當(dāng)于鐵路的修正分級詳細(xì)分級相當(dāng)于鐵路的修正分級 修正修正BQBQ值：當(dāng)有以下值：當(dāng)有以下3 3方面影響時，應(yīng)予修正：方面影響時，應(yīng)予修正： 地下水地下水K K1 1 軟弱結(jié)構(gòu)面

16、軟弱結(jié)構(gòu)面( (比鐵路多此條比鐵路多此條)K)K2 2 高初始地應(yīng)力高初始地應(yīng)力K K3 3 BQ= BQ=修正修正BQBQ值值=BQ-100(K=BQ-100(K1 1+K+K2 2+K+K3 3) ) K K1 1K K3 3各值可查公路隧道規(guī)范附錄各值可查公路隧道規(guī)范附錄A.0.2-1A.0.2-1A.0.2-A.0.2-3 3 第42頁/共74頁公路圍巖分級表：公路圍巖分級表：參數(shù)：參數(shù)： 圍巖主要定性特征圍巖主要定性特征 BQBQ值，或值，或BQBQ值值( (當(dāng)需要修正時當(dāng)需要修正時) )第43頁/共74頁( (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

17、、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，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。第44頁/共74頁4.4 4.4 圍巖壓力圍巖壓力4.4.1 4.4.1 巖體初始應(yīng)力狀態(tài)巖體初始應(yīng)力狀態(tài) 自重應(yīng)力自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力地下水壓力地下水壓力溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力原巖原巖 毛洞毛洞穩(wěn)定洞室穩(wěn)定洞室開挖開挖支護(hù)支護(hù)第45頁/共74頁一、圍巖壓力及其分類一、圍巖壓

18、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)時的壓力廣義：包括有、無支護(hù)時的壓力狹義：僅指對支護(hù)的壓力狹義：僅指對支護(hù)的壓力第46頁/共74頁（二）圍巖壓力分類（二）圍巖壓力分類 1 1松動壓力松動壓力圍巖變形過大，發(fā)生松動而形成的壓力。圍巖變形過大，發(fā)生松動而形成的壓力。 2 2形變壓力形變壓力圍巖變形在有限范圍內(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

19、何關(guān)系？壓力的性質(zhì)與圍巖穩(wěn)定性有何關(guān)系？第47頁/共74頁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。第48頁/共74頁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)置時間支護(hù)設(shè)置時間 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第49頁/共74頁

20、1.1.圍巖松動壓力的形成圍巖松動壓力的形成 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、坍落，最終在洞室上方形超過一定限度后，圍巖發(fā)生松動、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) 松動階段；松動階段； (c) (c) 塌落階段；塌落階段； (d) (d) 成拱階段。成拱階段。 4.4.3 圍巖松動壓力的形成和確定方法圍巖松動壓力的形成和確定方法第50頁/共74頁自然拱第51頁/共74頁 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

21、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程度對圍巖的擾動程度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)計法（經(jīng)驗法、工程類比法）統(tǒng)計法（經(jīng)驗法、工程類比法）第52頁/共74頁 1) 1)深埋隧道圍巖松動壓力的確定方法深埋隧道圍巖松動壓力的確定方法 (1) (1) 統(tǒng)計法統(tǒng)計法我國我國隧規(guī)隧規(guī)所推薦的方法所推薦的方法whhqsqq1245.0式中式中 圍巖容重；圍巖容重； h hq q坍落拱高度；坍落拱高度； s s 圍巖級別；圍巖級別； w w 寬度影響系數(shù)，由寬度影響系數(shù)，由 w=1

22、+iw=1+i（B-5B-5）計算：）計算： B B 坑道寬度，當(dāng)坑道寬度，當(dāng) B B5m5m時，取時，取 i =0.2i =0.2，當(dāng)，當(dāng) B B5m5m時，取時，取i =0.1i =0.1。第53頁/共74頁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0 00.15q0.15q( 0.15( 0.150.3)q0.3)q(0.3(0.30.5)q0.5)q(0.5(0.51.0)q1.0)q第54頁/共74頁 統(tǒng)計法公式的適用條件：統(tǒng)計法公式的適用條件： H/BH/B1.71.7，H H為坑道的高度；為坑道

23、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。第55頁/共74頁 據(jù)統(tǒng)計，圍巖垂直松動壓力的分布可概括為據(jù)統(tǒng)計，圍巖垂直松動壓力的分布可概括為4 4種，如種，如圖圖4-74-7。 圖圖4-7 4-7 圍巖豎向松動壓力的分布圖形圍巖豎向松動壓力的分布圖形統(tǒng)計法公式僅針對圖中第一種情況。統(tǒng)計法公式僅針對圖中第一種情況。圖 4-7第56頁/共74頁(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(巖體堅固

24、性系數(shù)巖體堅固性系數(shù)):):0tantancf第57頁/共74頁巖體堅固性系數(shù)巖體堅固性系數(shù) f f 的概念：的概念： f f是一個以巖體強(qiáng)度為主的指標(biāo)，兼顧抗鉆性、抗爆性、是一個以巖體強(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前述自然拱概念最早由普氏提出：提出：fbhq圖圖4-8 4-8 自然拱的兩種形態(tài)自然拱的兩種形態(tài)B hkBthk BbHt第58頁/共74頁 堅硬巖體堅硬巖體: : 松散破碎巖體：松散破碎巖體： 245tan0ttHbb式中式中 為隧道凈跨度的一半；為隧道凈跨度的一半； 為隧道凈高度。為隧道凈高度。tbtHtbb 一般來說

25、，普氏理論比較適用于松散、破碎的圍巖中。一般來說，普氏理論比較適用于松散、破碎的圍巖中。第59頁/共74頁(3) 泰沙基理論泰沙基理論理論：散粒體理論。理論：散粒體理論。假定：假定：破裂面為折線破裂面為折線OABOAB方法：方法：研究微分條帶研究微分條帶dhdh的平衡。的平衡。步驟：步驟：1.V=01.V=0，建立微分方程，建立微分方程2.2.邊界條件：邊界條件：0,0vh第60頁/共74頁3.3.解微分方程解微分方程，得：，得：4.4.討論：討論： 當(dāng)埋深當(dāng)埋深h h 達(dá)到一定程度時，達(dá)到一定程度時， 為恒值：為恒值： 取側(cè)壓力系數(shù)取側(cè)壓力系數(shù)k=1k=1， 則有：則有：與普氏法對照，能發(fā)現(xiàn)

26、什么？與普氏法對照，能發(fā)現(xiàn)什么？)1(tan0tan0bhkvekbvkbv0tanf0tanhfbv第61頁/共74頁 2) 2)淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法 深、淺埋隧道的判定原則深、淺埋隧道的判定原則 Hp（22.5）hq I I一一IIIIII級圍巖取級圍巖取: : H Hp p2h2hq q IV IVVIVI級圍巖取級圍巖取: : H Hp p2.5h2.5hq q HHpHHp時為深埋時為深埋H HHpHp時為淺埋時為淺埋H H 為覆蓋層厚度為覆蓋層厚度第62頁/共74頁 (2) (2) 淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法

27、 土柱法土柱法 要點(diǎn)：忽略滑動面上的阻力。要點(diǎn)：忽略滑動面上的阻力。 適于：埋深適于：埋深 H hqH hq 垂直壓力：垂直壓力：q=Hq=H 水平壓力按朗金公式：水平壓力按朗金公式：e = (H + 1/2 Ht)tg2(450 /2) Ht 為隧道凈高。為隧道凈高?；瑒訋r體未擾動土體圖 4-10圍巖壓力滑動面第63頁/共74頁 一院法一院法 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 當(dāng)當(dāng)H Hhq hq 時，應(yīng)該考慮滑動面上的阻力。時，應(yīng)該考慮滑動面上的阻力。 分析下圖：分析下圖： 圖 4-11NT2W2NT2PT1W2BFW1EAhBtT1DCHG00HHt第64頁/共74頁 1.1.破裂面破裂面ACAC、BDBD