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项目二 围岩分级及围岩压力
任务一 围岩分级 任务二 围岩压力 任务三 围岩压力计算
任务一
围岩分级

围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重 分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其 稳定性产生影响的那部分岩体。 围岩稳定性则是指坑道开挖后围岩自身 在不支护条件下的稳定程度。
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任务三
围岩压力计算

解：①围岩修正 已知隧道穿越Ⅲ级围岩，并经常有地下水渗出，所以修正为Ⅳ级 围岩，s=4； ②判断深、浅埋隧道

已知B＜5，所以i=0.2， ω=1+i（Ｂ－５）＝0.976 hq=0.45×26-s ω=1.7568m Hp= （2～2.5）hq=3.5136 ～4.392m 12m ＞Hp，所以此隧道为深埋隧道。 ③验算高跨比 Ht/B=6/4.88=1.23＜1.7，所以可以采用 （２－８）式 计算。 ④计算围岩垂直均布松动压力值，为 q=0.45×2s-1× γω=0.074MPa ⑤计算围岩水平均布松动压力值，为 e= （1/6～1/3）q=0.012 ～ 0.024MPa
围岩分级 Ⅰ～Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
水平均布松 动压力e
0
(0-1/6)q (1/61/3)q
(1/31/2)q
(1/21)q
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任务三
围岩压力计算

[例]某隧道穿越Ⅳ级围岩，其开挖尺寸：净宽7.4m，净高 8.8m，围岩的天然重力密度γ=21kN/m3，试确定围岩 的松动压力值。 解：（1）验算坑道的高度与跨度之比： Ht/B=8.8/7.4=1.2＜1.7 （2）围岩垂直均布松动压力q值： 因B=7.4>5.0，故i=0.1， ω=1+0.1×（7.4-5.0）=1.24 则q=0.45×24-1×21×1.24=0.094（MPa） （3）围岩水平均布松动压力e： e=（1/6-1/3）0.094=0.016-0.031（MPa）
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任务三
围岩压力计算

二、浅埋隧道围岩松动压力的确定方法 1、深、浅埋隧道的判定原则 Hp=（2～2.5）hq 当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋， H＜Hp 时为浅埋。 2、浅埋隧道围岩松动压力的确定方法 计算浅埋隧道围岩松动压力分两种情况： （1）当隧道埋深小于或等于等效荷载高度 （2）当隧道埋置深度大于等效荷载高度
Ⅲ /Ⅳ Ⅴ Ⅲ

高应力
Ⅳ /Ⅴ Ⅵ
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任务二
围岩力是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬 砌结构的主要荷载之一。 岩体初始应力 状态 岩体应力初始状 态，是指隧道开挖前 未扰动的岩体应力状 态。初始应力主要考 虑重力应力和构造应 力。目前主要研究岩 体重力所形成的应力 场。 坑道开挖引起的围 岩应力状态 坑道开挖后，因为坑道内受力岩体移走， 破坏了平衡状态，使坑道周围一定范围内岩 体的应力状态发生了变化，同时围岩产生向 开挖空间的位移，促使应力重新调整已达到 新的平衡，这一现象称作围岩应力重分布。 围岩应力中分布后的状态称为二次应力状态。
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任务三
围岩压力计算

（1）作业：计划在地面以下12m处修建一条隧道， 此隧道穿越Ⅲ级围岩，并且经常有地下水渗出，其 开挖尺寸为：净宽4.88m，净高6.0m，围岩的天 然重力密度21kN/m3，试确定围岩的松动压力值。
1、围岩修正；2、判断深浅埋；3、验算高跨比； 4、计算q；5、计算e。
2、以岩体构造、岩性特征 为代表的分类方法。
隧道围岩 分级
分类方法
3、与地质勘探手段相联 系的分级方法
4、组合多种因素的分级 方法
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任务一
围岩分级

我国现行隧道围岩分级的方法：
1、围岩分级的基本因素 岩石按坚硬程度划分为极硬岩、硬岩、较软岩、 软岩和极软岩５类；按岩体完整程度划分为完整、较 完整、较破碎、破碎和极破碎等５类。 2、我国隧道围岩基本分级 根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为６ 级。
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任务一
围岩分级

3、围岩分级的影响因素及分级的修正 （１）地下水 （２）初始应力
围岩级别 地下水 状态
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
Ⅵ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
围岩级别 应力状态
极高应力
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

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1、铁路隧道曲线地段净空加宽原因有哪些？ 2、传统矿山法与新奥法施工的区别？ 3、工程上常用的炸药应具有哪些性能？ 4、隧道钻孔时炮眼的种类及作用？ 5、比较直眼掏槽与斜眼掏槽的优缺点？ 6、什么叫做光面爆破及预裂爆破？
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2、形变压力 是由于围岩变形受到与之密贴的 支护如锚喷支护的抑制，而使围岩 与支护结构共同变形过程中，围岩 对支护结构施加的接触压力。
任务三

围岩压力计算

确定围岩压力的松动压力有三种：现场实地测量法； 理论公式计算法；统计法。 一、深埋隧道围岩松动压力的确定方法 1、围岩垂直均布松动压力的确定 q=0.45×2s-1×γω 2、围岩水平均布松动压力
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任务二
围岩压力

1、松动压力 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。
3、膨胀压力 当岩体具有吸水膨胀崩 解的特征时，由于围岩吸 水而膨胀崩解所引起的压 力。
围岩压力及其分类
4、冲击压力 当在围岩中积累了大量的 弹性变形能之后，在开挖时， 隧道由于围岩的约束被解除， 被积累的弹性变形能会突然 释放，引起岩块抛射所产生 的压力。
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思考：
（1）对于隧道在穿越分水岭时，应如何选择位置？ （2）隧道洞口选择应遵循哪些原则？ （3）围岩稳定性的定义，具体分为哪几类，详细 说明。 （4）对于铁路隧道和公路隧道，他们的净空有何 不同，具体说明。 （5）两个单线隧道与一个双线隧道相比的优缺点？ （6）隧道中单坡形与人字坡形的优缺点？
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3
暂时稳定。坑道 开挖后呈现出不同 程度的坍塌现象， 坍塌后的坑道呈拱 形而处于暂时稳定 状态。大多数坑道 是属于这个类型。
4
不稳定。坑道在 无支护条件下是难 以开挖的，随挖随 坍，常常要先支后 挖。
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任务一
围岩分级

1、以岩石强度或岩石的 物理性质指标为代表的
充分稳定
基本稳定
暂时稳定
不稳定
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任务一
围岩分级

1
充分稳定。坑道 在长时间内有足够 的自稳能力，无需 任何人为支护而能 维持稳定，无坍塌、 偶尔有掉块。
2
基本稳定。坑道 会因爆破、岩块结 合松弛等而产生局 部掉块，但不会引 起坑道的坍塌，层 间结合差的平缓岩 层顶板可能弯曲、 断裂。