较完整
结构面 2~3 组，以构造型节理、层面为主，裂隙多呈密闭型， 部分为微张型，少有充填物
块状结构
0.55~0.75
较破碎
结构面一般为 3 组，以节理及风化裂隙为主，在断层附近受 构造作用影响较大，裂隙以微张型和张开型为主，多有充填
物
层状结构、块石 碎石结构
0.35~0.55
破碎
结构面大于 3 组，多以风化型裂隙为主，在断层附近受构造 作用影响大，裂隙勘测工作的概况、内容 及相应的结论，对隧道围岩进行评价。
• 图纸：包括隧道所在地区的地形、地质图(如 地质条件复杂，地质平面图应单独绘制)，隧 道沿线的地形纵断面图(并逐段填绘地质及较 大地质构造线、水文地质条件，注明围岩类 别，探点位置)，洞口放大的平面、纵断面和 横断面的地形地质图。
RQD %
=
10cm以上岩芯累计长度 单位钻孔长度
100
3.复合指标
巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量Q”
Q= RQD Jr Jw Jn Ja SRF
式中，RQD为岩石质量指标；Jn为节理组数目； Jr为节理粗糙度（0-20）；Ja为节理蚀变值 （0.75-20）； Jw为节理含水折减系数；SRF为 初始应力折减系数。
与隧道 有关的 地点及 周围地
区
设计、施工计划、编制预算
提供完整而准确的资料
同技术设计；洞内
施工前的 调查
技术设 计后至 完工前
技术设计有待补充的资料； 预测和确认施工中产生的问 题，获取变更设计和施工管
理所需的资料
地质素描；量测以 洞周变形和支护应 力为主；地面沉陷 观测；超前钻孔、 辅助导坑、试验坑
围岩开挖后的稳定 状态(单线)
硬质岩(单轴饱和抗压极限强度 Rc>60MPa)：受地质构造影响轻
围岩稳定，无坍
Ⅰ 微，节理不发育，无软弱面(或夹层)；层状岩层为厚层，层间结 呈巨块状整体结构 塌，可能产生岩爆
合良好
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响较重，节理较发育，有少
量软弱面(或夹层)和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产
岩体在天然状态下所具有的内在应力，称之为岩 体的初始应力，也有人叫它为地应力。 岩体的初始应力，主要是由于岩体的自重和地质 构造作用和地质地温作用引起的。
1.重力应力场 假定岩体是均一连续介质
x
y
y z
y
xy 0
y σy
y
λ为侧压力系数
1
σz z
σx x
2.构造应力场 由于地质构造运动的作用，使得岩体内积存了 一定的应力，称它为构造应力。
碎石角砾状结构
0.15~0.35
极破碎
结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影响大，宽张裂隙 全为泥质或泥夹岩屑充填，充填物厚度大
散体状结构
≤0.15
2.围岩基本分级及其修正
(1) 基本分级 《铁路隧道设计规范》将隧道的围岩划分为六级。
铁路隧道围岩分级
级 别
围岩主要工程地质条件 主要工程地质特征
结构特征 和完整状态
风化岩石按风化剧烈的程度分成若干级(或带)： 风化极严重、风化严重、风化颇重、风化轻微和 未经风化五级。 用软化系数来表示岩石的软化性：
软化系数＝ 饱水岩石抗压强度 干燥岩石抗压强度
一般规定软化系数小于0.75的岩石，叫软化岩石。
第三节 围岩分级
一、概述
围岩定义：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。
比较理想的分级方法
①准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的 随机性； ②便于操作使用，适于一般勘测单位所具备的技 术装备水平； ③最好在挖开地层前得到结论。
围岩分级的发展趋势
➢要有明确的工程对象和工程目的 ➢以岩体为对象 ➢与地质勘探结合 ➢与设计施工结合 ➢定量化
二、分级(类)的指标
1.单一的岩性指标
五、隧道施工中的危险地质现象
• 与地球热流作用有关的地质现象 来自于地球深处的热流作用于岩石，会使它们变 热而温度升高。 在坑道里的高气温下，泥质岩石和水泥衬砌都有 可能出现收缩而形成裂隙，还会出现大大加快地 下风化作用进程和其他的伴生地质现象。
五、隧道施工中的危险地质现象
• 与地球热流作用有关的地质现象
围岩分级的概念
各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和 规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若 干级，这就是围岩分级。
➢目前，隧道围岩分级是设计、施工的基础（工 程类比法就是建立在围岩分级的基础上的）。
围岩分级的目的 ①作为选择施工方法的依据； ②进行科学管理及正确评价经济效益； ③确定结构上的荷载(松散荷载)； ④给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
必选隧 道线路 方案期
了解经济、国防、农业、环 保等方面的要求，为隧道线 路方案比选、初步设计及下
间 一阶段的调查工作提供基础
搜集和调查有关资 料、法规；重点测 绘
包括比 较线路 在内的
范围
资料
施工
详细查明隧道所在地区的地
前的
貌、地形、工程地质和水文
调查 勘测
定 测
决定隧 道线路 后到施 工前
地材情拆道确可质料况迁所定能条、，赔穿围遇件劳以偿越岩到，动及等地级的农力弃要段别问业、土求的及题、设、，地预，环备施为质测进保等工评特施行要供场定征工技求应地隧，中术，、详必(物验感包细要探工图括测的、作片钻绘地触 ；解探和质探航释、调勘测)坑及查探、探试；遥、
Ⅲ
层为中层或薄层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质 岩石互层
嵌结构
拱部无支护时可 产生小坍塌，侧壁 基本稳定，爆破震
动过大易坍塌
软质岩(Rc＝5~30MPa)：受地质构造影响轻重，节理较发育；层 状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般
呈大块状砌体结构
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响很严重，节理很发育；层 状软弱面(或夹层)已基本被破坏
极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极软岩。
岩石坚硬程度的划分
岩石类别
单轴饱和抗压 强度 Rc/MPa
硬 极硬岩
>60
质 岩
硬岩
30~60
代表性岩石
花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩； 硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩；
片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩
软 较软岩 质 软岩 岩 极软岩
构造应力一般采取现场应力量测的方法来得到。
二、岩体的物理力学性质的不均匀性
相同的天然岩体其物理力学性质随在岩体中所 测点的空间位置不同而有差异，呈现出岩体的 不均匀性。
三、岩体是由结构面分割的多裂隙体
所谓结构面是指岩体中具有一定方向、力学强度 相对较低的地质界面(或带)。
(1)原生结构面：指岩体形 成过程中形成的结构面和 构造面。
Ⅱ
生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离 现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石
呈大块状砌体结构
暴露时间长，可能 会出现局部小坍
塌，侧壁稳定，层 间结合差的平缓
软质岩(Rc≈30MPa)：受地质构造影响轻微，节理不发育；层状 岩层为厚层，层间结合良好
呈巨块状整体结构
岩层，顶板易塌落
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响较重，节理较发育，有层 状软弱面(或夹层)，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩 呈块(石)碎(石)状镶
第一部分
隧道围岩分级
地下工程系 刘 勇
第一节 隧道工程地质调查与勘测
隧道工程的调查和勘测，应遵照基本建设工作程 序分阶段依次进行。一般可分为施工前的调查勘 测阶段(相当于初测和定测阶段) 和施工时的调 查阶段。
阶段 期限
目的和要求
方法
范围
掌握区域工程地质和水文地
研究、 质情况及其与隧道的关系，
初 测
三、国内主要地下工程围岩分级(类)标准 (一)《铁路隧道设计规范》的围岩分级
目前铁路隧道围岩分级采用两种方法，即以围岩 稳定为基础的分级方法和按弹性波(纵波)速度的 分级方法。
围岩基本分级
基 本 分 级 施工阶段围岩级
的修正
别的最终确定
影响围岩稳定性的主要因素
1.地质因素 (1)岩体结构特征(关键)
包括岩石的抗压和抗拉强度、岩石坚固性系数f、 弹性模量等物理力学参数，以及如抗钻性、抗爆 性等工程指标。
2.单一的综合岩性指标
它表明指标是单一的，但反映的因素却是综合的。
“岩石质量指标”(RQD)也是反映岩体破碎程度 和岩石强度的综合指标。 所谓岩石质量指标是指钻探时岩芯复原率，或 称岩芯采取率。
(2)构造结构面：岩体形成 后，由于地壳构造运动在 岩体中产生的各种断裂面。
(3)次生结构面：指在外营 力作用下产生的风化裂隙 面及卸荷裂隙面等。
四、岩体具有各向异性
岩体中由于岩石的结构、构造具有方向性，使岩 体强度、变形，甚至渗透等性质在不同方向上显 示出差异，称为岩体的各向异性。
五、岩体具有可变性(风化、遇水软化)
15~30 5~15
<5
凝灰岩等喷出岩； 砂砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰岩、泥岩、煤
等沉积岩； 云母片岩或千枚岩等变质岩
(2)岩体的完整程度 主要是指围岩被各种结构面切割成单元体的特征
及其被切割后的块度大小。它是评价围岩稳定程 度最直接、最重要的指标。
为了衡量围岩的完整程度要考虑的因素： ➢按照软弱面的产状、贯通性以及充填物的情况， 可将围岩分为：完整、较完整、较破碎、破碎、 极破碎。 ➢按照围岩受地质构造影响的程度，可将围岩分 为：构造变动轻微、较重、严重、很严重。
回顾：隧道的特点？