地下洞室的勘察與評(píng)價(jià)

地下洞室：埋置于地下巖土體內(nèi)的各種構(gòu)筑物。地下洞室的開挖引起的問(wèn)題：1應(yīng)力狀態(tài)的變化會(huì)引起不同程度的變形甚至破壞。2地下洞室圍巖的變形對(duì)周圍環(huán)境的影響。目前一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)錦屏二級(jí)水電站超長(zhǎng)引水隧洞目前三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

10.1初始應(yīng)力、圍巖應(yīng)力和山巖應(yīng)力初始應(yīng)力：地下洞室施工前就已經(jīng)存在于巖體中的應(yīng)力。圍巖：應(yīng)力重分布所波及的巖石。圍巖應(yīng)力：圍巖中重新分布后的地應(yīng)力。山巖壓力：圍巖作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力。目前四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

初始應(yīng)力是山巖壓力的基礎(chǔ)，是力的來(lái)源。圍巖應(yīng)力既取決于初始應(yīng)力，又取決于洞體的形態(tài)、規(guī)模以及巖體的結(jié)構(gòu)與特性。山巖壓力來(lái)自圍巖壓力，但圍巖應(yīng)力要轉(zhuǎn)化為山巖壓力，必須通過(guò)巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的變形、破壞來(lái)實(shí)現(xiàn)。圍巖應(yīng)力與巖體特性的矛盾決定了山巖壓力的大小和特征。目前五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)初始應(yīng)力巖體中的初始應(yīng)力狀態(tài)是相當(dāng)復(fù)雜的，要受到地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形地貌等多種因素的影響。初始應(yīng)力可以劃分為自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。目前六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

自重應(yīng)力大量的實(shí)測(cè)地應(yīng)力資料表明，對(duì)于未經(jīng)受構(gòu)造作用，產(chǎn)狀較為平緩的巖層，其應(yīng)力狀態(tài)十分接近于由彈性理論所確定的應(yīng)力狀態(tài)。巖石泊松比：0.2~0.3。

目前七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力：在各種地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用力的影響下,地殼中所產(chǎn)生的應(yīng)力。高應(yīng)力引起巖爆、隧道偏壓目前八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)距地表較淺的巖體且存在大量地表裂隙的情況。圍巖應(yīng)力1.三種初始應(yīng)力場(chǎng)目前九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

沒(méi)有經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用的較深部巖體。目前十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)很深的巖體目前十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)圍巖應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖2.圓形洞室目前十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)采用彈性力學(xué)中有孔板在周圍外荷載作用下的公式式中沒(méi)有彈性模量和泊松比，包含。目前十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)洞室邊界附近切向應(yīng)力產(chǎn)生集中現(xiàn)象目前十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.其他洞室目前十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)山巖壓力一般地，由于巖體隧洞內(nèi)的變形作用于支護(hù)或襯砌上的壓力稱為變形壓力，巖體因破壞而松動(dòng)作用于支護(hù)或襯砌上的壓力稱為松動(dòng)壓力。目前十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)1.壓力拱理論工程實(shí)踐和模型試驗(yàn)的結(jié)果表明，洞頂坍落并不是沒(méi)有止境的，當(dāng)坍落進(jìn)行到一定程度后，由巖塊組成的上部圍巖體可以處于新的平衡狀態(tài)，稱為自然平衡拱（壓力拱）。而實(shí)際地下洞室的施工并不等待自然平衡拱形成后才澆筑襯砌，所以作用于襯砌上的垂直山巖壓力就可以認(rèn)為是壓力拱與襯砌之間巖石的重量。壓力拱的形狀成為計(jì)算山巖壓力的關(guān)鍵。目前十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)通常采用普羅托奇耶可諾夫的壓力拱理論，簡(jiǎn)稱為普氏壓力拱理論。該理論將洞室周圍的巖石看作是沒(méi)有黏聚力的散粒體，計(jì)算出洞室上方任何一點(diǎn)的垂直壓力為：側(cè)向山巖壓力采用朗肯土壓力公式計(jì)算，兩側(cè)的山巖壓力呈梯形分布1o砂土及松散材料2o整體性巖石巖石堅(jiān)固性系數(shù)目前二十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)壓力拱理論要求洞室上方的巖石能夠形成自然平衡拱，因此要求洞室上方有足夠厚度且相當(dāng)穩(wěn)定的巖體，對(duì)于洞室埋藏淺、圍巖為粉砂或飽和軟黏土等情況不能應(yīng)用壓力拱理論。目前二十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)圍巖內(nèi)的彈塑性應(yīng)力分布2.彈塑性理論目前二十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)洞室開挖后，隨著塑性松動(dòng)圈的擴(kuò)展，對(duì)支護(hù)產(chǎn)生的壓力用下式計(jì)算：芬那公式（未考慮巖石自重）卡柯公式（考慮巖石自重）目前二十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.地質(zhì)分析法目前二十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)10.2圍巖的變形和破壞形式目前二十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖土工程勘察巖體的破壞形式表目前二十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)脆性破壞整體狀結(jié)構(gòu)及塊狀結(jié)構(gòu)巖體，在一般開挖條件下表現(xiàn)穩(wěn)定，僅產(chǎn)生局部掉塊，但在高應(yīng)力地區(qū)，洞周應(yīng)力集中可引起巖爆，屬于脆性破壞，巖石成為碎片射出可發(fā)出破裂響聲。目前二十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)塊體運(yùn)動(dòng)當(dāng)塊狀或?qū)訝顜r體受明顯的少數(shù)軟弱結(jié)構(gòu)面切割，形成塊體或數(shù)量有限的塊體時(shí)，這種塊體和圍巖的聯(lián)系很弱，在自重力和圍巖應(yīng)力的作用下有向臨空面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，逐漸形成塊體運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)方式：塊體塌落、滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)、傾倒以及塊體擠出等目前二十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前二十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)彎曲折斷破壞彎曲折斷破壞是層狀，尤其是夾軟弱夾層的互層巖體所特有的，但是在大型地下工程中受一組很發(fā)育的結(jié)構(gòu)面所構(gòu)成的似層狀巖體也可產(chǎn)生類似的條塊狀的折斷和倒塌。巷道圍巖是泥盆系石英砂巖及板巖互層，開挖中拱腳以上塌落，形成超挖，成為平板頂。目前三十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

洞頂?shù)膸r層受到力作用下沉彎曲，進(jìn)而開裂、折斷，形成塌落體；側(cè)墻可能發(fā)生彎曲傾倒破壞或彎曲鼓出破壞。目前三十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)松動(dòng)解脫碎裂結(jié)構(gòu)巖體在泥質(zhì)軟弱結(jié)構(gòu)面含量較少的情況下有一定的承載壓力的能力，但是在張力、單軸壓力及振動(dòng)力作用下容易松動(dòng)，解脫成為碎塊散開或脫落。工程中洞頂表現(xiàn)為崩塌，而在邊墻則為碎塊滑塌、坍塌。比如壓碎巖帶，如果擠壓很緊，而且有的膠結(jié)良好，無(wú)泥質(zhì)物充填，施工起來(lái)很是順利。

相反，如果節(jié)理裂隙間有較多泥質(zhì)充填，裂隙張開，巖石松動(dòng)，則塌方的可能性就比較大，尤其是在地下水及震動(dòng)力作用下較易失穩(wěn)。目前三十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)塑性變形和剪切破壞松散結(jié)構(gòu)巖體或碎裂結(jié)構(gòu)巖體中含軟弱結(jié)構(gòu)面較多的情況下，在開挖臨空及圍巖應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形及剪切破壞，往往表現(xiàn)為塌方、邊墻擠入洞內(nèi)、底鼓以及洞體收縮等。目前三十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)10.3圍巖分類圍巖分級(jí)的目的是：①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益；③確定結(jié)構(gòu)上的荷載(松散荷載)；④給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸；⑤制定勞動(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)等等。圍巖分級(jí)目前三十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)采用定性與定量相結(jié)合的方法，分兩步確定巖體級(jí)別，先確定巖體基本質(zhì)量，再結(jié)合具體工程特點(diǎn)確定巖體級(jí)別。目前三十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)1.定性分析定性分析中巖體的基本質(zhì)量指標(biāo)由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整性兩個(gè)因素來(lái)確定。目前三十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分表

名稱定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后，大多無(wú)吸水反應(yīng)末風(fēng)化～微風(fēng)化的；花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質(zhì)板巖、石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、石英砂巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較堅(jiān)硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎；浸水后，有輕微吸水反應(yīng)1.弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖；2.未風(fēng)化～微風(fēng)化的：熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無(wú)回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕1.強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖；2.弱風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖；3.未風(fēng)化～微風(fēng)化的：凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖等軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開1.強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖；2.弱風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖；3.弱風(fēng)化的較軟巖；4.未風(fēng)化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成團(tuán)1.全風(fēng)化的各種巖石；2.各種半成巖目前三十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖石風(fēng)化程度的劃分表3.2.2名稱風(fēng)化特征未風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造未變，巖質(zhì)新鮮微風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物色澤基本未變，部分裂隙面有鐵錳質(zhì)渲染弱風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分破壞，礦物色澤較明顯變化，裂隙面出現(xiàn)風(fēng)化礦物或存在風(fēng)化夾層強(qiáng)風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長(zhǎng)石、云母等多風(fēng)化成次生礦物全風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造全部破壞，礦物成分除石英外，大部分風(fēng)化成土狀目前三十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖體完整程度的定性劃分表3.3.1名稱結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度主要結(jié)構(gòu)面類型相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型組數(shù)平均間距(m)完整1～2＞1.0結(jié)合好或結(jié)合一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)較完整1～2＞1.0結(jié)合差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)2～31.0～0.4結(jié)合好或結(jié)合一般塊狀結(jié)構(gòu)較破碎2～31.0～0.4結(jié)合差節(jié)理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層狀結(jié)構(gòu)≥30.4～0.2結(jié)合好鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)結(jié)合一般中、薄層狀結(jié)構(gòu)破碎≥30.4～0.2結(jié)合差各種類型結(jié)構(gòu)面裂隙塊狀結(jié)構(gòu)≤0.2結(jié)合一般或結(jié)合差碎裂結(jié)構(gòu)極破碎無(wú)序結(jié)合很差散體狀結(jié)構(gòu)注：平均間距指主要結(jié)構(gòu)面（1～2組）間距的平均值。目前三十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度的劃分表3.3.2名稱結(jié)構(gòu)面特征結(jié)合好張開度小于1mm，無(wú)充填物；結(jié)合好張開度1～3mm，為硅質(zhì)或鐵質(zhì)膠結(jié)；張開度大于3mm，結(jié)構(gòu)面粗糙，為硅質(zhì)膠結(jié)結(jié)合一般張開度1～3mm，為鈣質(zhì)或泥質(zhì)膠結(jié)；張開度大于3mm，結(jié)構(gòu)面粗糙，為鐵質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)結(jié)合差張開度1～3mm，結(jié)構(gòu)面平直，為泥質(zhì)或泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)；張開度大于3mm，多為泥質(zhì)或巖屑充填結(jié)合很差泥質(zhì)充填或泥夾巖屑充填，充填物厚度大于起伏差目前四十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.定量指標(biāo)及兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系

巖石堅(jiān)硬程度的定量指標(biāo)，應(yīng)采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc

，Rc

應(yīng)采用實(shí)用測(cè)值。當(dāng)無(wú)條件取得實(shí)測(cè)值時(shí)，也可采用實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)IS（50）的算值，并按下式換算：RC與定性劃分的巖石堅(jiān)硬程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表3.4.2Rc（MPa）＞6060～3030～1515～5＜5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖目前四十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖體完整程度的定量指標(biāo)，應(yīng)采用巖體完整性指數(shù)

Kv，Kv應(yīng)采用實(shí)測(cè)值。當(dāng)無(wú)條件取得實(shí)測(cè)值時(shí)，也可用巖體體積節(jié)理數(shù)

Jv，按表確定對(duì)應(yīng)的Kv

值。Jv與Kv對(duì)照表表3.4.3Jv（條／m3）＜33～1010～2020～35＞35Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15Kv與定性劃分的巖體完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表3.4.4Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎目前四十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.確定基本質(zhì)量等級(jí)巖體基本質(zhì)量分級(jí)，應(yīng)根據(jù)巖體基本質(zhì)量的定性特征和巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）兩者相結(jié)合，按表

4.1.1確定。目前四十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖體基本質(zhì)量分級(jí)表4.1.1基本質(zhì)量級(jí)別巖體基本質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整＞550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整550～451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整450～351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎～破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整～較破碎；軟巖，巖體完整～較完整350～251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖≤250目前四十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），應(yīng)根據(jù)分級(jí)因素的定量指標(biāo)Rc的兆帕數(shù)值和Kv，按下式計(jì)算：

BQ＝90＋3Rc＋250Kv注：使用上式時(shí)，應(yīng)遵守下列限制條件：①當(dāng)Rc＞90Kv＋30時(shí)，應(yīng)以Rc＝90Kv＋30和Kv代入計(jì)算BQ值。②當(dāng)Kv＞0.04Rc＋0.4時(shí)，應(yīng)以Kv＝0.04Rc＋0.4和Rc代入計(jì)算BQ值。目前四十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)4.修正當(dāng)存在地下水、圍巖處于高初始應(yīng)力狀態(tài)及巖體穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響且由一組起控制作用時(shí)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)按下式進(jìn)行修正：目前四十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)[BQ]＝BQ－100（K1＋K2＋K3）

式中[BQ]-巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值；

BQ-巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；

K1-地下水影響修正系數(shù)；

K2-主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；

K3-初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)。其中K1、K2、K3值，可分別按表、、D.0.1－3確定。無(wú)表中所列表情況時(shí)，修正系數(shù)取零。[BQ]出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，應(yīng)按特殊問(wèn)題處理。目前四十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)地下水影響修正系數(shù)K1表D.0.1－1＞450450～351350～251≤250潮濕或點(diǎn)滴狀出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位出水量≤10L／min·m0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位出水量＞10L／min·m0.20.4～0.60.7～0.91.0BQK1地下水出水狀態(tài)BQK1BQK1BQ地下水出水狀態(tài)K1BQ目前四十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角＜30o結(jié)構(gòu)面傾角30o～75o結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角＞60o結(jié)構(gòu)面傾角＞75o其它組合K2

0.4～0.60～0.20.2～0.4主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2表D.0.1－2初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)K3表D.0.1－3＞550550～451450～351350～251≤250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0～1.51.0～1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5～1.00.5～1.0初始應(yīng)力狀態(tài)K3BQ目前四十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)確定了巖體級(jí)別后，可根據(jù)巖體級(jí)別評(píng)價(jià)巖體的物理力學(xué)參數(shù)和圍巖自穩(wěn)能力。巖體物理力學(xué)參數(shù)表C.0.1巖體基本質(zhì)量級(jí)別重力密度γ（kN/m3）抗剪斷峰值強(qiáng)度變形模量E（GPa）泊松比υ內(nèi)摩擦角φ（o）粘聚力C（MPa）Ⅰ＞26.5＞60＞2.1＞33＜0.2Ⅱ60～502.1～1.533～200.2～0.25Ⅲ26.5～24.550～391.5～0.720～60.25～0.3Ⅳ24.5～22.539～270.7～0.26～1.30.3～0.35Ⅴ＜22.5＜27＜0.2＜1.3＞0.35目前五十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)地下工程巖體自穩(wěn)能力表E.0.1巖體級(jí)別自穩(wěn)能力Ⅰ跨度≤20m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊，無(wú)塌方Ⅱ跨度10～20m，可基本穩(wěn)定，局部可發(fā)生掉塊或小塌方；跨度＜10m，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ跨度10～20m，可穩(wěn)定數(shù)日～1月，可發(fā)生小～中塌方；距度5～10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小～中塌方；跨度＜5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ跨度＞5m，一般無(wú)自穩(wěn)能力，數(shù)日～數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中～大塌方。埋深小時(shí)，以拱部松動(dòng)破壞為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動(dòng)變形和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日～1月Ⅴ無(wú)自穩(wěn)能力注：①小塌方：塌方高度＜3m，或塌方體積＜30m3；②中塌方：塌方高度3～6m，或塌方體積30～100m3；③大塌方：塌方高度＞6m，或塌方體積＞100m3。

目前五十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)公路隧道圍巖分級(jí)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD70－2004)注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級(jí)，如膨脹性圍巖、凍土等。目前五十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)注：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖，當(dāng)圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比小于本表規(guī)定時(shí)，圍巖類別降低一級(jí)。

水工隧洞圍巖工程地質(zhì)分類圍巖總評(píng)分T是5項(xiàng)因素的評(píng)分之和。巖石強(qiáng)度、巖體完整程度、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、地下水狀態(tài)、主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀這5項(xiàng)因素的評(píng)分都有一定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)?！端姽こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）目前五十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)RMR分類比尼奧斯基（）根據(jù)南非礦山開采經(jīng)驗(yàn)提出的通過(guò)對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，來(lái)對(duì)巖體工程分類，分為兩步：第一步，根據(jù)表按照完整巖石強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理的間距、狀態(tài)以及地下水狀況5個(gè)方面內(nèi)容逐一鑒定，給出評(píng)分，然后將5個(gè)單項(xiàng)因素的分?jǐn)?shù)累加起來(lái)得到初值RMR。目前五十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)RMR巖體工程分類參數(shù)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表目前五十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進(jìn)，連續(xù)取芯，回次鉆進(jìn)所取巖芯中，長(zhǎng)度大于10cm的巖芯段長(zhǎng)度之和與該回次進(jìn)尺的比值，以百分比表示。RockQualityDesignation類別RQD(%)巖石質(zhì)量190~100好275~90較好350~75一般425~50差5<25很差目前五十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)第二步，修正：根據(jù)節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀，按表對(duì)RMR值進(jìn)行修正。RMR修正評(píng)分值目前五十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)RMR巖體工程分類表經(jīng)過(guò)修正后的巖體總評(píng)分就是巖體質(zhì)量綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這個(gè)值將巖體分為5類。目前五十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)Q分類挪威學(xué)者Barton等于1974年提出的Q值評(píng)分方法，主要考慮了巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)、節(jié)理組數(shù)目(

Jn

)

、節(jié)理粗糙度數(shù)值(Jr)、節(jié)理蛻化系數(shù)(Ja)、節(jié)理含水折減系數(shù)(Jw)以及應(yīng)力折減系數(shù)(SRF)個(gè)參數(shù)，由下式確定巖體質(zhì)量目前五十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)巖體質(zhì)量Q的變化范圍從0.001~1000，相當(dāng)于從嚴(yán)重破碎的糜棱巖化巖體到完整堅(jiān)硬的巖體，根據(jù)Q值將巖體質(zhì)量分為9類。巖體質(zhì)量分類目前六十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)10.4地下洞室穩(wěn)定性評(píng)價(jià)目前六十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

強(qiáng)度應(yīng)力比方法強(qiáng)度應(yīng)力比方法就是采用彈性理論的分析，通過(guò)重點(diǎn)考察洞室圍巖周邊關(guān)鍵點(diǎn)上的應(yīng)力和圍巖強(qiáng)度的比值，來(lái)評(píng)價(jià)洞室圍巖穩(wěn)定性的方法。這種方法主要用來(lái)評(píng)價(jià)裂隙不發(fā)育的、較為完整的圍巖。目前六十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)在實(shí)際工作中，圍巖中的應(yīng)力值以及巖體的強(qiáng)度都要受到多種因素的影響，變化較大，因此在評(píng)定圍巖的穩(wěn)定性時(shí)，需考慮較大的安全系數(shù)。因而可采用圍巖巖體強(qiáng)度R與周邊切向應(yīng)力的比值來(lái)評(píng)價(jià)洞室圍巖的穩(wěn)定性。目前六十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)洞室周邊關(guān)鍵點(diǎn)的切向應(yīng)力可以由下式變換得到：圓形洞室從右邊墻中心逆時(shí)針計(jì)算非圓形洞室關(guān)鍵點(diǎn)（洞室頂點(diǎn)和邊墻中點(diǎn)）切向應(yīng)力用下式表示：頂點(diǎn)邊墻中點(diǎn)目前六十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

系數(shù)取值表目前六十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)塊體平衡理論對(duì)于在洞室圍巖中被結(jié)構(gòu)面切割形成的塊體，由于洞室開挖，有可能產(chǎn)生滑移或墜落的變形破壞，這類塊體在洞室圍巖中的穩(wěn)定性可以在對(duì)結(jié)構(gòu)面的特征研究的基礎(chǔ)上，采用塊體平衡理論來(lái)進(jìn)行分析。目前六十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)拱頂塊體穩(wěn)定性分析目前六十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)

邊墻塊體穩(wěn)定分析目前六十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)洞室頂壁水平薄層狀巖體逐步塌落過(guò)程示意圖水平層狀圍巖的穩(wěn)定性目前六十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)位于洞室頂部之上的水平層狀巖體可以看作為兩端固定的水平梁，梁的最大拉應(yīng)力出現(xiàn)于兩端的頂面處，用下式表示：水平地應(yīng)力為安全起見，可以假定為零。目前七十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)數(shù)值解法下面以平面有限元為主按分析步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單討論：1、確定計(jì)算范圍理論分析表明：由于荷載釋放引起的洞周介質(zhì)應(yīng)力和位移變化在3倍洞徑范圍之外小于5%，5倍洞徑之外約小于1%。目前七十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)2、網(wǎng)格剖分3、邊界條件和初始應(yīng)力場(chǎng)4、施工過(guò)程的模擬（開挖、澆筑、噴錨支護(hù)等）5、巖體材料模型的選擇6、相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題（橫觀各項(xiàng)同性，節(jié)理單元，無(wú)拉應(yīng)力分析等）目前七十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)網(wǎng)格剖分目前七十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)邊界條件目前七十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)10.5地下洞室位址和方向的選擇地下洞室的選址必須考慮一系列因素，工程地質(zhì)條件是主要依據(jù)。選址的主要依據(jù)是巖體的穩(wěn)定，圍繞巖體的穩(wěn)定，其基本的要求如下:目前七十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)1.地形條件的選擇地形上要求山形完整，洞室周圍包括洞頂及傍山一側(cè)應(yīng)有足夠厚度，以便拱頂可以自承。避免地形條件不良給施工造成困難以及洪水期間地表溝谷中的水倒流灌入地下洞室；盡量避免埋深過(guò)大，造成深部的高地應(yīng)力作用。目前七十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.巖性條件選擇巖性條件應(yīng)選擇比較堅(jiān)硬、完整，力學(xué)性能較好且風(fēng)化輕微的巖體，特別注意巖體強(qiáng)度的選擇。有軟弱薄層狀圍巖，應(yīng)盡量繞避。對(duì)于易于軟化、泥化和溶蝕的巖體及膨脹性和塑性巖體，也不利于圍巖穩(wěn)定。

層狀巖體則以厚層結(jié)構(gòu)為好，遇軟硬及厚薄相間的巖體，則應(yīng)盡量將洞室頂板置于厚層堅(jiān)硬巖體中。同一巖體內(nèi)的壓性斷裂，往往上盤比較破碎，而下盤比較完整，應(yīng)將洞室置于下盤巖體中。目前七十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.地質(zhì)構(gòu)造條件的選擇地質(zhì)構(gòu)造上，應(yīng)選擇斷裂少且規(guī)模較小及巖體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的地區(qū)。較大的斷層破碎帶、裂隙密集帶等軟弱帶，一般應(yīng)盡量避開，若實(shí)在不能繞避，則應(yīng)以最短距離穿過(guò)構(gòu)造帶。目前七十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)單斜巖層當(dāng)隧道軸向與巖層走向平行時(shí)：傾斜巖層中a-在同一地層中；b-不同巖層交界處；c-軟弱夾層處目前七十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)應(yīng)注意避開巖層間連接較差的部位，并限制一次開挖的長(zhǎng)度，以避免產(chǎn)生塌方事故。直立巖層若巖層很薄，層間連接較弱或具有軟弱結(jié)構(gòu)面的情況，常由于隧道拱頂?shù)睦瓚?yīng)力超過(guò)巖層的抗拉強(qiáng)度而發(fā)生破壞、坍塌的現(xiàn)象。水平巖層（傾角小于10o）目前八十頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)當(dāng)隧道軸向垂直巖層走向時(shí)，各巖層受力條件有利，圍巖壓力也均布，開挖后易于成拱不塌。目前八十一頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)褶曲地帶隧道位置的選擇褶曲地帶目前八十二頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)斷層地帶

存在問(wèn)題：A區(qū)域性大斷裂常伴有繼承性的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及強(qiáng)烈地震活動(dòng)。B斷裂處巖層被擠壓破碎，多成塊石、碎石角礫及斷層泥，因而巖體強(qiáng)度低。C斷層往往是地下水活動(dòng)的通道和儲(chǔ)存的場(chǎng)所，容易形成突然涌水。目前八十三頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)因此，一般均應(yīng)避開斷層。當(dāng)不能避開斷層時(shí),應(yīng)盡量使隧道與斷層隔開足夠的安全距離或與其大角度相交。目前八十四頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)在地下工程選址時(shí)，最好選擇地下水位以上的干燥巖體或地下水量不大、無(wú)高壓含水層的巖體內(nèi)，應(yīng)盡可能避開飽水的松散土層、富水的斷層破碎帶及巖溶化碳酸鹽巖層。水文地質(zhì)條件的選擇目前八十五頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)一般情況下，洞室軸向應(yīng)與最大主應(yīng)力方向垂直，以改善洞室周邊的應(yīng)力狀態(tài)，但當(dāng)最大主應(yīng)力很大時(shí)，則洞軸向最好與之平行，以保證邊墻的穩(wěn)定。地應(yīng)力方向的選擇目前八十六頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)進(jìn)出口的邊坡應(yīng)選在山體雄厚、施工條件好的巖坡陡壁下，并避開地表徑流匯水區(qū)，同時(shí)注意進(jìn)出口邊坡的穩(wěn)定性，盡量將進(jìn)出口置于新鮮、完整、堅(jiān)硬的巖質(zhì)邊坡上，避免將進(jìn)出口邊坡布置在可能滑動(dòng)巖體及斷層破碎巖體上。進(jìn)出口位置的選擇目前八十七頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)可行性研究勘察10.7地下洞室的勘察要點(diǎn)可行性研究勘察應(yīng)通過(guò)搜集區(qū)域地質(zhì)資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘和調(diào)查，了解擬選方案的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境條件，做出可行性評(píng)價(jià)，選擇合適的洞址和洞口。

目前八十八頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)初步勘察1、勘察內(nèi)容初步查明下列問(wèn)題：地貌形態(tài)和成因類型；地層巖性、產(chǎn)狀、厚度、風(fēng)化程度；斷裂和主要裂隙的性質(zhì)、產(chǎn)狀、充填、膠結(jié)、貫通及組合關(guān)系；不良地質(zhì)作用的類型、規(guī)模和分布；地震地質(zhì)背景；地應(yīng)力的最大主應(yīng)力作用方向；地下水類型、埋藏條件、補(bǔ)給、排泄和動(dòng)態(tài)變化；地下水體的分布及與地下水的關(guān)系，淤積物的特征；洞室穿越地面建筑物、地下構(gòu)筑物、管道等既有工程時(shí)的相互影響。目前八十九頁(yè)\總數(shù)九十五頁(yè)\編于十九點(diǎn)2、勘察方法初步勘察應(yīng)采用工程地質(zhì)測(cè)繪、勘探和測(cè)試等方法，初步查明選定方案的地質(zhì)條件和環(huán)境條件，初步確定巖體質(zhì)量等級(jí)(圍巖類