地下洞室的勘察與評價詳解演示文稿

地下洞室的勘察與評價詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有94頁\編于星期二\20點優(yōu)選地下洞室的勘察與評價當(dāng)前第2頁\共有94頁\編于星期二\20點當(dāng)前第3頁\共有94頁\編于星期二\20點錦屏二級水電站超長引水隧洞當(dāng)前第4頁\共有94頁\編于星期二\20點

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：圍巖作用于支護結(jié)構(gòu)上的力。當(dāng)前第5頁\共有94頁\編于星期二\20點

初始應(yīng)力是山巖壓力的基礎(chǔ)，是力的來源。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。山巖壓力來自圍巖壓力，但圍巖應(yīng)力要轉(zhuǎn)化為山巖壓力，必須通過巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的變形、破壞來實現(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。當(dāng)前第6頁\共有94頁\編于星期二\20點初始應(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)力場和構(gòu)造應(yīng)力場。當(dāng)前第7頁\共有94頁\編于星期二\20點

自重應(yīng)力大量的實測地應(yīng)力資料表明，對于未經(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。

當(dāng)前第8頁\共有94頁\編于星期二\20點

構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力：在各種地殼構(gòu)造運動作用力的影響下,地殼中所產(chǎn)生的應(yīng)力。高應(yīng)力引起巖爆、隧道偏壓當(dāng)前第9頁\共有94頁\編于星期二\20點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)力場當(dāng)前第10頁\共有94頁\編于星期二\20點

沒有經(jīng)歷構(gòu)造運動作用的較深部巖體。當(dāng)前第11頁\共有94頁\編于星期二\20點很深的巖體當(dāng)前第12頁\共有94頁\編于星期二\20點圍巖應(yīng)力計算簡圖2.圓形洞室當(dāng)前第13頁\共有94頁\編于星期二\20點采用彈性力學(xué)中有孔板在周圍外荷載作用下的公式式中沒有彈性模量和泊松比，包含。當(dāng)前第14頁\共有94頁\編于星期二\20點洞室邊界附近切向應(yīng)力產(chǎn)生集中現(xiàn)象當(dāng)前第15頁\共有94頁\編于星期二\20點3.其他洞室當(dāng)前第16頁\共有94頁\編于星期二\20點當(dāng)前第17頁\共有94頁\編于星期二\20點當(dāng)前第18頁\共有94頁\編于星期二\20點山巖壓力一般地，由于巖體隧洞內(nèi)的變形作用于支護或襯砌上的壓力稱為變形壓力，巖體因破壞而松動作用于支護或襯砌上的壓力稱為松動壓力。當(dāng)前第19頁\共有94頁\編于星期二\20點1.壓力拱理論工程實踐和模型試驗的結(jié)果表明，洞頂坍落并不是沒有止境的，當(dāng)坍落進行到一定程度后，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算山巖壓力的關(guān)鍵。當(dāng)前第20頁\共有94頁\編于星期二\20點通常采用普羅托奇耶可諾夫的壓力拱理論，簡稱為普氏壓力拱理論。該理論將洞室周圍的巖石看作是沒有黏聚力的散粒體，計算出洞室上方任何一點的垂直壓力為：側(cè)向山巖壓力采用朗肯土壓力公式計算，兩側(cè)的山巖壓力呈梯形分布1o砂土及松散材料2o整體性巖石巖石堅固性系數(shù)當(dāng)前第21頁\共有94頁\編于星期二\20點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。當(dāng)前第22頁\共有94頁\編于星期二\20點圍巖內(nèi)的彈塑性應(yīng)力分布2.彈塑性理論當(dāng)前第23頁\共有94頁\編于星期二\20點洞室開挖后，隨著塑性松動圈的擴展，對支護產(chǎn)生的壓力用下式計算：芬那公式（未考慮巖石自重）卡柯公式（考慮巖石自重）當(dāng)前第24頁\共有94頁\編于星期二\20點3.地質(zhì)分析法當(dāng)前第25頁\共有94頁\編于星期二\20點10.2圍巖的變形和破壞形式當(dāng)前第26頁\共有94頁\編于星期二\20點巖土工程勘察巖體的破壞形式表當(dāng)前第27頁\共有94頁\編于星期二\20點脆性破壞整體狀結(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。當(dāng)前第28頁\共有94頁\編于星期二\20點塊體運動當(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，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動的趨勢，逐漸形成塊體運動失穩(wěn)方式：塊體塌落、滑動和轉(zhuǎn)動、傾倒以及塊體擠出等當(dāng)前第29頁\共有94頁\編于星期二\20點當(dāng)前第30頁\共有94頁\編于星期二\20點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。當(dāng)前第31頁\共有94頁\編于星期二\20點

洞頂?shù)膸r層受到力作用下沉彎曲，進而開裂、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。當(dāng)前第32頁\共有94頁\編于星期二\20點松動解脫碎裂結(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、單軸壓力及振動力作用下容易松動，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，無泥質(zhì)物充填，施工起來很是順利。

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，則塌方的可能性就比較大，尤其是在地下水及震動力作用下較易失穩(wěn)。當(dāng)前第33頁\共有94頁\編于星期二\20點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。當(dāng)前第34頁\共有94頁\編于星期二\20點10.3圍巖分類圍巖分級的目的是：①作為選擇施工方法的依據(jù)；②進行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟效益；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制定勞動定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)等等。圍巖分級當(dāng)前第35頁\共有94頁\編于星期二\20點《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)采用定性與定量相結(jié)合的方法，分兩步確定巖體級別，先確定巖體基本質(zhì)量，再結(jié)合具體工程特點確定巖體級別。當(dāng)前第36頁\共有94頁\編于星期二\20點1.定性分析定性分析中巖體的基本質(zhì)量指標(biāo)由巖石堅硬程度和巖體完整性兩個因素來確定。當(dāng)前第37頁\共有94頁\編于星期二\20點巖石堅硬程度的定性劃分表

名稱定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后，大多無吸水反應(yīng)末風(fēng)化～微風(fēng)化的；花崗巖、正長巖、閃長巖、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，無回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕1.強風(fēng)化的堅硬巖；2.弱風(fēng)化的較堅硬巖；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、頁巖等軟巖錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開1.強風(fēng)化的堅硬巖；2.弱風(fēng)化～強風(fēng)化的較堅硬巖；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，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成團1.全風(fēng)化的各種巖石；2.各種半成巖當(dāng)前第38頁\共有94頁\編于星期二\20點巖石風(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)化夾層強風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長石、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)化成土狀當(dāng)前第39頁\共有94頁\編于星期二\20點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。當(dāng)前第40頁\共有94頁\編于星期二\20點結(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當(dāng)前第41頁\共有94頁\編于星期二\20點2.定量指標(biāo)及兩者的對應(yīng)關(guān)系

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

，Rc

應(yīng)采用實用測值。當(dāng)無條件取得實測值時，也可采用實測的巖石點荷載強度指數(shù)IS（50）的算值，并按下式換算：RC與定性劃分的巖石堅硬程度的對應(yīng)關(guān)系表3.4.2Rc（MPa）＞6060～3030～1515～5＜5堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖當(dāng)前第42頁\共有94頁\編于星期二\20點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)采用實測值。當(dāng)無條件取得實測值時，也可用巖體體積節(jié)理數(shù)

Jv，按表確定對應(yīng)的Kv

值。Jv與Kv對照表表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當(dāng)前第43頁\共有94頁\編于星期二\20點3.確定基本質(zhì)量等級巖體基本質(zhì)量分級，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。當(dāng)前第44頁\共有94頁\編于星期二\20點巖體基本質(zhì)量分級表4.1.1基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)Ⅰ堅硬巖，巖體完整＞550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整550～451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整450～351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，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當(dāng)前第45頁\共有94頁\編于星期二\20點巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），應(yīng)根據(jù)分級因素的定量指標(biāo)Rc的兆帕數(shù)值和Kv，按下式計算：

BQ＝90＋3Rc＋250Kv注：使用上式時，應(yīng)遵守下列限制條件：①當(dāng)Rc＞90Kv＋30時，應(yīng)以Rc＝90Kv＋30和Kv代入計算BQ值。②當(dāng)Kv＞0.04Rc＋0.4時，應(yīng)以Kv＝0.04Rc＋0.4和Rc代入計算BQ值。當(dāng)前第46頁\共有94頁\編于星期二\20點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，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)按下式進行修正：當(dāng)前第47頁\共有94頁\編于星期二\20點[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。無表中所列表情況時，修正系數(shù)取零。[BQ]出現(xiàn)負(fù)值時，應(yīng)按特殊問題處理。當(dāng)前第48頁\共有94頁\編于星期二\20點地下水影響修正系數(shù)K1表D.0.1－1＞450450～351350～251≤250潮濕或點滴狀出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓≤0.1MPa或單位出水量≤10L／min·m0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓＞0.1MPa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當(dāng)前第49頁\共有94頁\編于星期二\20點結(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當(dāng)前第50頁\共有94頁\編于星期二\20點確定了巖體級別后，可根據(jù)巖體級別評價巖體的物理力學(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)量級別重力密度γ（kN/m3）抗剪斷峰值強度變形模量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當(dāng)前第51頁\共有94頁\編于星期二\20點地下工程巖體自穩(wěn)能力表E.0.1巖體級別自穩(wěn)能力Ⅰ跨度≤20m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方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，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日～數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動變形、小塌方，進而發(fā)展為中～大塌方。埋深小時，以拱部松動破壞為主，埋深大時，有明顯塑性流動變形和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日～1月Ⅴ無自穩(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。

當(dāng)前第52頁\共有94頁\編于星期二\20點公路隧道圍巖分級《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70－2004)注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級，如膨脹性圍巖、凍土等。當(dāng)前第53頁\共有94頁\編于星期二\20點注：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖，當(dāng)圍巖強度應(yīng)力比小于本表規(guī)定時，圍巖類別降低一級。

水工隧洞圍巖工程地質(zhì)分類圍巖總評分T是5項因素的評分之和。巖石強度、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項因素的評分都有一定的評分標(biāo)準(zhǔn)?！端姽こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）當(dāng)前第54頁\共有94頁\編于星期二\20點RMR分類比尼奧斯基（）根據(jù)南非礦山開采經(jīng)驗提出的通過對巖體質(zhì)量進行評分，來對巖體工程分類，分為兩步：第一步，根據(jù)表按照完整巖石強度、RQD值、節(jié)理的間距、狀態(tài)以及地下水狀況5個方面內(nèi)容逐一鑒定，給出評分，然后將5個單項因素的分?jǐn)?shù)累加起來得到初值RMR。當(dāng)前第55頁\共有94頁\編于星期二\20點RMR巖體工程分類參數(shù)及評分標(biāo)準(zhǔn)表當(dāng)前第56頁\共有94頁\編于星期二\20點用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進，連續(xù)取芯，回次鉆進所取巖芯中，長度大于10cm的巖芯段長度之和與該回次進尺的比值，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很差當(dāng)前第57頁\共有94頁\編于星期二\20點第二步，修正：根據(jù)節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀，按表對RMR值進行修正。RMR修正評分值當(dāng)前第58頁\共有94頁\編于星期二\20點RMR巖體工程分類表經(jīng)過修正后的巖體總評分就是巖體質(zhì)量綜合評判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這個值將巖體分為5類。當(dāng)前第59頁\共有94頁\編于星期二\20點Q分類挪威學(xué)者Barton等于1974年提出的Q值評分方法，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)個參數(shù)，由下式確定巖體質(zhì)量當(dāng)前第60頁\共有94頁\編于星期二\20點巖體質(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)量分類當(dāng)前第61頁\共有94頁\編于星期二\20點10.4地下洞室穩(wěn)定性評價當(dāng)前第62頁\共有94頁\編于星期二\20點

強度應(yīng)力比方法強度應(yīng)力比方法就是采用彈性理論的分析，通過重點考察洞室圍巖周邊關(guān)鍵點上的應(yīng)力和圍巖強度的比值，來評價洞室圍巖穩(wěn)定性的方法。這種方法主要用來評價裂隙不發(fā)育的、較為完整的圍巖。當(dāng)前第63頁\共有94頁\編于星期二\20點在實際工作中，圍巖中的應(yīng)力值以及巖體的強度都要受到多種因素的影響，變化較大，因此在評定圍巖的穩(wěn)定性時，需考慮較大的安全系數(shù)。因而可采用圍巖巖體強度R與周邊切向應(yīng)力的比值來評價洞室圍巖的穩(wěn)定性。當(dāng)前第64頁\共有94頁\編于星期二\20點洞室周邊關(guān)鍵點的切向應(yīng)力可以由下式變換得到：圓形洞室從右邊墻中心逆時針計算非圓形洞室關(guān)鍵點（洞室頂點和邊墻中點）切向應(yīng)力用下式表示：頂點邊墻中點當(dāng)前第65頁\共有94頁\編于星期二\20點

系數(shù)取值表當(dāng)前第66頁\共有94頁\編于星期二\20點塊體平衡理論對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)定性可以在對結(jié)構(gòu)面的特征研究的基礎(chǔ)上，采用塊體平衡理論來進行分析。當(dāng)前第67頁\共有94頁\編于星期二\20點拱頂塊體穩(wěn)定性分析當(dāng)前第68頁\共有94頁\編于星期二\20點

邊墻塊體穩(wěn)定分析當(dāng)前第69頁\共有94頁\編于星期二\20點洞室頂壁水平薄層狀巖體逐步塌落過程示意圖水平層狀圍巖的穩(wěn)定性當(dāng)前第70頁\共有94頁\編于星期二\20點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。當(dāng)前第71頁\共有94頁\編于星期二\20點數(shù)值解法下面以平面有限元為主按分析步驟進行簡單討論：1、確定計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%。當(dāng)前第72頁\共有94頁\編于星期二\20點2、網(wǎng)格剖分3、邊界條件和初始應(yīng)力場4、施工過程的模擬（開挖、澆筑、噴錨支護等）5、巖體材料模型的選擇6、相關(guān)的幾個問題（橫觀各項同性，節(jié)理單元，無拉應(yīng)力分析等）當(dāng)前第73頁\共有94頁\編于星期二\20點網(wǎng)格剖分當(dāng)前第74頁\共有94頁\編于星期二\20點邊界條件當(dāng)前第75頁\共有94頁\編于星期二\20點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:當(dāng)前第76頁\共有94頁\編于星期二\20點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；盡量避免埋深過大，造成深部的高地應(yīng)力作用。當(dāng)前第77頁\共有94頁\編于星期二\20點2.巖性條件選擇巖性條件應(yīng)選擇比較堅硬、完整，力學(xué)性能較好且風(fēng)化輕微的巖體，特別注意巖體強度的選擇。有軟弱薄層狀圍巖，應(yīng)盡量繞避。對于易于軟化、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。當(dāng)前第78頁\共有94頁\編于星期二\20點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，若實在不能繞避，則應(yīng)以最短距離穿過構(gòu)造帶。當(dāng)前第79頁\共有94頁\編于星期二\20點單斜巖層當(dāng)隧道軸向與巖層走向平行時：傾斜巖層中a-在同一地層中；b-不同巖層交界處；c-軟弱夾層處當(dāng)前第80頁\共有94頁\編于星期二\20點應(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)力超過巖層的抗拉強度而發(fā)生破壞、坍塌的現(xiàn)象。水平巖層（傾角小于10o）當(dāng)前第81頁\共有94頁\編于星期二\20點當(dāng)隧道軸向垂直巖層走向時，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。當(dāng)前第82頁\共有94頁\編于星期二\20點褶曲地帶隧道位置的選擇褶曲地帶當(dāng)前第83頁\共有94頁\編于星期二\20點斷層地帶

存在問題：A區(qū)域性大斷裂常伴有繼承性的新構(gòu)造運動及強烈地震活動。B斷裂處巖層被擠壓破碎，多成塊石、碎石角礫及斷層泥，因而巖體強度低。C斷層往往是地下水活動的通道和儲存的場所，容易形成突然涌水。當(dāng)前第84頁\共有94頁\編于星期二\20點因此，一般均應(yīng)避開斷層。當(dāng)不能避開斷層時,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。當(dāng)前第85頁\共有94頁\編于星期二\20點在地下工程選址時，最好選擇地下水位以上的干燥巖體或地下水量不大、無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)條件的選擇當(dāng)前第86頁\共有94頁\編于星期二\20點一般情況下，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，則洞軸向最好與之平行，以保證邊墻的穩(wěn)定。地應(yīng)力方向的選擇當(dāng)前第87頁\共有94頁\編于星期二\20點進出口的邊坡應(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)，同時注意進出口邊坡的穩(wěn)定性，盡量將進出口置于新鮮、完整、堅硬的巖質(zhì)邊坡上，避免將進出口邊坡布置在可能滑動巖體及斷層破碎巖體上。進出口位置的選擇當(dāng)前第88頁\共有94頁\編于星期二\20點可行性研究勘察10.7地下洞室的勘察要點可行性研究勘察應(yīng)通過搜集區(qū)域