第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （2）影响因素详解
4) 初始地应力场
●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。 ●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。 在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （2）影响因素详解
结构面成因 结构面光滑程度 结构面性质 结构面充填状态 结构面规模 结构面密集程度
结构面空间组合（相互位置）
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （2）影响因素详解
3) 岩石的力学性质
岩石的工程性质是多方面的，一般主要指岩石的强度 或坚固性。 在岩体结构状态成为控制围岩稳定的主要因素时，强 调岩石强度意义是不大的。 岩石强度在完整的岩体中是起主要作用的。
• （2）影响因素详解
1) 岩体结构特征
岩体结构特征是指岩体的破碎程度或完整状态。 ●破碎程度：裂隙率、裂隙间距。
裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面。 ●完整状态：整块状、大块状等。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （2）影响因素详解
2) 结构面的性质和空间组合状态
围岩既可能是岩质，也可能是 土质，或是二者混合体
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （2）隧道围岩的工程性质
物理性质
注意岩体和岩 石性质的差异
力学性质
质量指标（密度、容重等） 孔隙指标（孔隙率等） 水理指标（吸水率、含水率、饱水率等） 其它指标（膨胀性、软化性、抗冻性等）
强度指标（抗拉、抗剪、抗压等） 变形特性（压缩变形、剪切变形、流变等）
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （2）隧道围岩的工程性质
质量指标（密度、容重等） 岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量和重量称为 密度和容重。
可分为：天然密度、饱和密度、干密度、颗粒密度等
孔隙指标（孔隙率、孔隙比） 岩石试样中孔隙体积与试样体积的百分比称为孔隙 率。
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （2）影响因素详解
6) 隧道形状和尺寸
形状方面（一般情况）:
圆形断面受力较好，稳定性好；
高度跨度比（简称高跨比）越大越容易稳定；
断面圆顺可以避免应力集中，有利于围岩稳定；
特殊地应力状态则需要具体分析。
5) 地下水
● 使岩质软化，强度降低，对软岩尤为明显，对土体则 可促使其液化或流动； ● 有软弱结构面的围岩，会冲走充填物或使夹层液化， 减少层间摩阻力促使岩块滑动； ● 在某些围岩中，如石膏、岩盐和蒙脱石为主的粘土岩 中，遇水后产生膨胀，在未胶结或弱胶结的砂岩中可产 生流砂和潜蚀。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
变形指标（压缩、剪切、流变等） 影响因素十分复杂。包括作用力的大小和方式；岩石 物理性质，如矿物组成和结构构造；变形条件，如围压、 温度、孔隙压力、时间、含水量等。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （3）围岩与隧道工程的相互关系
围岩在隧道工程中具有三位一体特性: 围岩是修建隧道的介质，是构成隧道的基本材料和环境; 围岩是产生围岩压力的原因，是隧道结构的荷载来源； 围岩同时可以分担一部分围岩压力，还是承载结构。
孔隙体积与固体体积的比值称为孔隙比
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （2）隧道围岩的工程性质
水理指标（含水率、吸水率、饱水率等） 含水率是天然状态下岩石中水的重量与岩石干重量的 百分比。
吸水率是干燥岩样在室温和一个大气压下吸入水的重 量与岩石干重量的百分比。
饱水率是岩石在强制饱和状态下岩样的最大吸入水的 重量与岩石干重量的百分比。
饱水系数是吸水率与饱水率的百分比。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （2）隧道围岩的工程性质
其它物理指标（膨胀性、抗渗性、软化性、抗冻性等） 膨胀性是岩石浸水后体积增大的性质，用膨胀率和膨 胀力衡量。
渗透性是在水压力作用下，岩石孔隙和裂隙透过水的 能力，用渗透系数衡量。
软化性是岩石与水相互作用时强度降低的特性，用软 化系数衡量。
抗冻性是岩石抗冻融破坏的性能，用抗冻系数衡量。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （2）隧道围岩的工程性质
强度指标（抗压、抗拉、抗剪等） 岩石在荷载作用下破坏时承受的最大荷载应力称为强 度。包括抗压、抗拉、抗剪强度等，其中以抗压和抗剪为 最为重要，很少考虑抗拉强度。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （3）围岩与隧道工程的相互关系
围岩对隧道设计施工的影响: 隧道开挖难易程度; 隧道开挖后的稳定程度； 隧道支护结构承受荷载的大小。
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （1）影响因素总揽 • （2）影响因素详解
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （1）影响因素总揽
岩体结构特征
自然因素 （地质条件）
结构面性质和空间组合特征 岩石的力学性质 初始地应力场
地下水
隧道形状和尺寸
人为因素
隧道埋深
（设计施工因素） 支护类型和时间 施工方法
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
2、影响隧道围岩稳定性的因素
• （1）隧道围岩的概念
定义:隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩（土）体 隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。
围岩 （6-10倍洞径）
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （1）隧道围岩的概念
注意几个问题:
岩体≠岩石
岩体=岩石+结构面
围岩≠岩体
Байду номын сангаас
围岩不是整个岩土体，是受隧 道建设影响（工程意义上的影 响）的那部分岩土体
本讲主要内容
• 隧道围岩的概念及其性质
• 影响围岩稳定性的因素
• 隧道围岩分级
• 隧道围岩压力的确定方法
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质
• （1）隧道围岩的概念 • （2）隧道围岩的工程性质 • （3）围岩与隧道工程的相互关系
第05讲围岩分级以及围岩 压力理论
1、隧道围岩的概念及其性质