围岩分级汇总课件.ppt
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1、围岩分级,围岩分级,围岩分级,1概述,1.概述,1.地面结构体系和地下结构体系的区别:地面结构体系:地面结构体系一般都是由结构和地基所组成,地基在结构底部起约束作用,除了自重外,荷载都是来自外部,如人群、车载、水力、风力等等。,地面结构,1.概述,1.地面结构体系和地下结构体系的区别:地下结构:是由周边围岩和支护结构两者组成共同并相互作用的结构体系,即地下结构支护结构周边围岩;其中以地层为主,各种围岩都是具有一定程度的自支承能力的介质,即周边围岩在很大程度上是地下结构承载的主体,支护仅用来约束地层,不使它产生过大的变形而破坏、坍塌。地下结构所承受的荷载又主要来自结构体系的本身地层,故称为地层压
2、力或围岩压力。所以说,在地下结构体系中,地层既是承载结构的基本组成部分,又是造成荷载的主要来源。这种合二为一的作用机理与地面结构是完全不同的。,1.概述,地下结构,2.1概述,1.围岩 隧道围岩是指地壳中受隧道开挖影响的那一部分岩体,或是指对隧道稳定性有影响的那一部分岩体。这部分岩体在隧道开挖和支护过程中,将产生应力重新分布,其性质也有所变化。,2.1概述,2.围岩分级的目的 作为选择施工方法的依据; 进行科学管理及正确评价经济效益; 确定结构上的荷载(松散荷载); 给出衬砌结构的类型及其尺寸; 制定劳动定额、材料消耗标准基础等。,围岩分级,2围岩分级及其作用,2.1隧道围岩分级的因素指标及其
3、选择,1.隧道围岩分级的因素指标及其选择 围岩分级的指标,主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素。1)围岩分级指标 (1)单一岩性指标 (2)综合岩性指标(1)单一岩性指标岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标,具有试验简单,数据可靠的优点;岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数 ;岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。,2.1隧道围岩分级的因素指标及其选择, 综合岩性指标 岩体的弹性波传播速度:弹性波传播速度与岩体的强度和完整性成正比,其指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素,通常用Kv来评价:,2.1隧道围岩分级的因素指标及其选择, 岩石质量指标(RQD) :
4、是综合反映岩体的强度和岩体的破碎程度的指标。所谓岩石质量指标是指钻探时岩心复原率,或称为岩芯采 RQD() 10cm以上岩芯累计长度100 单位钻孔长度岩石质量指标分级认为:RQD 90 为优质; 75 RQD 90 为良好; 50 RQD 75 为好; 25 RQD 50 为差; RQD 25 为很差,2.1隧道围岩分级的因素指标及其选择, 围岩的自稳时间 :被认为是综合岩性指标,隧道开挖后,围岩通常都有一段暂时稳定的时间,不同的地质环境,自稳时间是不同的,劳费(H.Lauffer)认为隧道围岩的自稳时间ts可用下式表示: ts = 常数 L(1a)式中:L 隧道未支护地段的长度;a 视围岩
5、情况在01之间变化,好的岩体可取 a =0;极差的 a = 1 劳费(H.Lauffer)根据围岩的自稳时间和未支护地段的长度,将围岩分为: 稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力等七级,2.1隧道围岩分级的因素指标及其选择, 岩体质量指标(Q指标),RQD 岩石质量指标;Jh 节理组数目,岩体愈破碎, Jh取值愈大;Jr 节理粗糙度,节理愈光滑, Jr取值愈小;Ja 节理蚀变值,蚀变愈严重, Ja取值愈大; Jw 节理含水折减系数,节理渗水量愈大,水压愈高, Jw取值愈小SRF 应力折减系数,围岩初始应力愈高,SRF取值愈大。,2.1隧道围岩分级的因素指标及其选
6、择,2)指标的选择 首先选择对隧道围岩稳定性有重大影响的因素指标; 选择测试设备简单、人为因素小、科学性强的定量指标; 选择指标要有一定的综合性。,2.2隧道围岩分级的方法,1.隧道围岩分级的方法1)现行的许多围岩分级方法中,分类基本要素大致有三大类:第I类:与岩性有关的要素。其分类指标是采用岩石强度和变形性质等:如岩石的单轴抗压强度、变形模量或弹性波速等。第II类:与地质构造有关的要素。其分类指标采用诸如岩石的质量指标、地质因素平分法等,这些指标实质上是对岩体完整性或结构状态的评价。这类指标在划分围岩的级别中一般占有重要地位;第III类:与地下水有关的要素。,2.2隧道围岩分级的方法,1.隧
7、道围岩分级的方法2)目前国内外围岩的分类方法,考虑上述三大基本要素,按其性质主要分为: 以岩石强度或物理指标为代表的分类方法 以岩体构造特征为代表的分级方法 以地质勘探手段相联系的分类方法 组合多种因素的分类方法 以工程对象为代表的分类法,2.2隧道围岩分级的方法, 以岩石强度或物理指标为代表的分类方法: 按岩石强度为单一岩性指标的分级法 : 具有代表性是我国解放前或解放后初期的土石分类法,即把岩石分为坚石、次坚石、松石及土; 以岩石的物性指标为基础的分级方法: 具有代表意义的是我国工程界广泛采用的岩石坚固系数“f ”值分级法 ; 优点: 指标单一,使用方便; 缺点:不能全面反映岩体固有的性态
8、。,2.2隧道围岩分级的方法, 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法: 这类分类法以泰沙基分类法为代表 这类分类法是在早期提出的,限于当时的条件,仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九类,每类都有一个相应的地压范围值和支护措施建议。这类分类法曾长期被各国采用,至今仍有广泛的影响。,2.2隧道围岩分级的方法, 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法: 以岩体综合物性为指标的分类法 60年代我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上,提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分类法”,并于1975年经修正后正式作为铁路隧道围岩分类方法。 优点: 正确的考虑了地质构造特征、风化状况、地下水情况等多因素对围
9、岩的影响。 缺点:分级指标缺乏定量描述。,2.2隧道围岩分级的方法, 以地质勘探手段相联系的分类方法: 按弹性波(纵波)速度的分类方法 围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标,它既可反映岩石软硬,又可表达岩体结构的破碎程度。1970年前后,日本提出按围岩弹性波速度进行分类,我国从1986年起,也开始将围岩弹性波(纵波)速度引入我国围岩分类法中。 以岩石质量为指标的分类方法R.Q.D.方法 优点: 考虑了多种因素的影响,但分级指标大体上是半定量的。 缺点:分级的判断还带有一定的主观性。,2.2隧道围岩分级的方法, 组合多种因素的分类方法 比较完善的是1974年挪威地质学家巴顿等人提出的“岩
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