巖土工程勘察地下洞室的勘察與評價10.1初始應力、圍巖應力和山巖應力10.2圍巖的變形和破壞形式10.3圍巖分類地下洞室：埋置于地下巖土體內的各種構筑物。應用：鐵路和公路隧道，礦山地下巷道，國防地下倉庫、指揮中心，城市地鐵、地下商場、地下體育館、地下游泳池等。錦屏二級水電站超長引水隧洞地下洞室的開挖引起的問題：應力狀態的變化會引起不同程度的變形甚至破壞，地下洞室圍巖的變形對周圍環境的影響。因此在設計前，進行詳細的巖土工程勘察提供設計所需的地質資料，掌握地下洞室所在巖體、土體的地質情況和穩定程度以及周圍的環境情況，有十分重要的意義。

10.1初始應力、圍巖應力和山巖應力初始應力：地下洞室施工前就已經存在于巖體中的應力稱。圍巖：應力重分布所波及的巖石。圍巖應力：圍巖中重新分布后的地應力。山巖壓力：圍巖作用于支護結構上的力。

初始應力是山巖壓力的基礎，是力的來源。圍巖應力既取決于初始應力，又取決于洞體的形態、規模以及巖體的結構與特性。山巖壓力來自圍巖壓力，但圍巖應力要轉化為山巖壓力，必須通過巖體結構失穩的變形、破壞來實現。圍巖應力與巖體特性的矛盾決定了山巖壓力的大小和特征。初始應力巖體中的初始應力狀態是相當復雜的，要受到地質構造、巖性、地形地貌等多種因素的影響。初始應力可以劃分為自重應力場和構造應力場。

自重應力大量的實測地應力資料表明，對于未經受構造作用，產狀較為平緩的巖層，其應力狀態十分接近于由彈性理論所確定的應力狀態。巖石泊松比：0.2~0.3。

構造應力圍巖應力1.三種初始應力場距地表較淺的巖體且存在大量地表裂隙的情況。

沒有經歷構造運動作用的較深部巖體。很深的巖體圍巖應力計算簡圖2.圓形洞室采用彈性力學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。洞室邊駕界附近存切向應肅力產生匪集中現砌象3.蒼其地他洞抬室山巖市壓力一般地上，由于徑巖體隧單洞內的默變形作貌用于支乒護或襯走砌上的下壓力稱限為變形桶壓力，巖錢體因叉破壞北而松廈動作尤用于測支護窮或襯獻砌上塔的壓賊力稱詞為松動壓晨力。1.逃壓帆力拱仁理論工程實匪踐和模困型試驗聚的結果哥表明，證洞頂坍廊落并不察是沒有蔽止境的惰，當坍雁落進行沫到一定遭程度后漂，由巖吼塊組成熱的上部慚圍巖體捏可以處弱于新的踐平衡狀萌態，稱際為自然平海衡拱（壓力必拱）。害而實雖際地業下洞抽室的益施工爭并不遇等待壘自然朽平衡節拱形糖成后窗才澆顫筑襯克砌，斷所以啞作用衫于襯工砌上掏的垂直釘山巖泄壓力就可較以認獎為是壓力拱牙與襯砌鍬之間巖告石的重春量。這陷樣正下確決圾定壓鋸力拱采的形撓狀就胃成為輕計算單山巖侮壓力鴨的關手鍵。通常鐵采用竄普羅澤托奇泳耶可柱諾夫群的壓繭力拱彼理論遙，簡脆稱為普氏正壓力手拱理醋論。該理微論將洞沖室周圍血的巖石采看作是句沒有蓋黏聚箱力的散粒體，計算據出洞室禾上方任叔何一點臂的垂直花壓力為汁：側向鑄山巖敲壓力邪采用朗肯土喊壓力公原式計算，搭兩側的溪山巖壓艙力呈梯繩形分布1o砂土及松散材料2o整體性巖石巖石墳堅固銅性系姑數根據普至氏理論念，--繁-比較粱破碎巖體（fK＜2），永地下朗洞室揉開挖耽：瞎側墻卻：剪席切破劍裂+超頂拱逗“壓瓣力拱銅”.壓力勻拱穩相定條狐件：真假定積巖體良為散腐粒體返，其立抗拉恐、抗頑彎能川力很逼小，欺洞室恭頂部盟上的競壓力谷拱最廚穩定俱的條軋件是慶沿著軌拱的毀切線曲方向撐僅作粥用壓蠢力。拋物線增方程壓力筐拱理清論要預求洞閣室上頭方的餅巖石腎能夠儉形成午自然逃平衡奏拱，燃因此湊要求犧洞室喊上方幫有足積夠厚經度且者相當轟穩定坊的巖崇體，擁對于洞室埋痕藏淺、圍巖扮為粉通砂或飽和謀軟黏淘土等情況要不能應稈用壓力章拱理論囑。2.趙彈腹塑性辛理論圍巖內質的彈塑荷性應力等分布洞室開須挖后，均隨著塑露性松動報圈的擴甲展，對蛛支護產絨生的壓極力用下吸式計算貞：芬那徑公式（未糟考慮醬巖石頑自重智）卡柯公驗式（考慮必巖石自評重）3.波地纖質分篇析法10.吩2圍禾巖的變抵形和破閃壞形式巖土剛工程偵勘察巖體的繳破壞形震式表脆性破槐壞整體狀則結構及悅塊狀結搜構巖體歉，在一舅般開挖貫條件下槽表現穩糞定，僅暗產生局霸部掉塊摘，但在漠高應力渠地區，鎮洞周應藥力集中飾可引起序巖爆，動屬于脆榴性破壞比，巖石摧成為碎晴片射出腐可發出荒破裂響跟聲。塊體石運動當塊陪狀或撫層狀簽巖體動受明資顯的見少數臂軟弱療結構侵面切狂割，華形成意塊體怒或數院量有壞限的城塊體留時，圾這種承塊體庭和圍火巖的廢聯系丸很弱任，在抖自重挑力和絡圍巖孝應力盼的作肢用下豬有向組臨空盟面運裁動的懷趨勢碌，逐卸漸形緊成塊作體運勸動失圖穩方拼式：塊體夕塌落、家滑動缺和轉侮動、少傾倒以及塊體擠容出等彎曲折遣斷破壞彎曲梳折斷灶破壞賣是層狀，尤其們是夾軟弱咽夾層的互謹層巖奧體所保特有滴的，默但是謹在大鐮型地鋸下工賴程中滔受一泥組很惰發育譯的結繁構面疑所構輕成的似層努狀巖腫體也可產爽生類似錄的條塊墾狀的折兩斷和倒拆塌。洞體魔圍巖福是泥務盆系石英望砂巖及板巖互層尼，產狀平卡緩，洞形污為城門教洞形。襲開挖中逢拱腳以據上塌落箱，形成端超挖，言成為平恐板頂，牌洞體變接為梯形斷珍面。巷道洞頂的巖信層受暗到力猛作用串下沉震彎曲界，進吩而開壤裂、撕折斷往，形憤成塌晶落體??；側墻可能咐發生侄彎曲慈傾倒霧破壞溉或彎還曲鼓兇出破渣壞。松動解悔脫碎裂結儉構巖體丑在泥質蓮軟弱結枕構面含凈量較少具的情況鑰下有一敞定的承辭載壓力連的能力倉，但是竄在張力必、單軸敘壓力及膚振動力蛇作用下征容易松知動，解免脫成為歇碎塊散泡開或脫轟落。工叔程中洞頂表現為躍崩塌，券而在邊墻則為碎帝塊滑塌至、坍塌啄。比如壓碎巖宰帶，如趙果擠扮壓很播緊，霉而且胸有的敗膠結途良好儀，無刺泥質豎物充槽填，緒施工輪起來顯很是唐順利渣。相反，如鍵果節由理裂昂隙間翅有較蝦多泥廟質充帆填，葡裂隙厭張開租，巖筋石松凍動，昌則塌潔方的駱可能久性就芝比較浸大，豆尤其雁是在壩地下歉水及進震動局力作汗用下蚊較易戒失穩室。塑性變防形和剪撞切破壞松散結敬構巖體翼或碎裂選結構巖漠體中含挽軟弱結們構面較用多的情榆況下，蜻在開挖甩臨空及介圍巖應糖力作用蔬下產生逆塑性變離形及剪述切破壞流，往往印表現為塌方、邊墻覆擠入黃洞內、底鼓以及洞體收緒縮等。10.駛3圍乎巖分類圍巖分朱級的目和的是：①作為鳴選擇施斗工方法掌的依據億；②進火行科幣學管統理及絞正確公評價階經濟劫效益暈；③確腦定結甩構上屋的荷染載(據松散牽荷載義)；④給眠出襯報砌結統構的糊類型晴及其貨尺寸擁；⑤制定夸勞動定灘額、材清料消耗宮標準的織基礎等押等。圍巖分頌級《工排程巖考體分駕級標未準》(GB5橡021連8-9丸4)采用含定性講與定梳量相經結合殺的方悄法，捆分兩布步確統定巖唯體級壓別，帥先確薦定巖眾體基格本質糠量，蟲再結拴合具隔體工用程特圖點確逮定巖跟體級弊別。1.攪定性分質析定性分醋析中巖見體的基駛本質量姨指標由始巖石堅妹硬程度變和巖體轉完整性神兩個因朽素來確帝定。巖石融堅硬塔程度鈔的定酒性劃挽分盛表名稱定性鑒定代表性巖石硬質巖堅硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后，大多無吸水反應末風化～微風化的；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、硅質板巖、石英巖、硅質膠結的礫巖、石英砂巖、硅質石灰巖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1.弱風化的堅硬巖；2.未風化～微風化的：熔結凝灰巖、大理巖、板巖、白云巖、石灰巖、鈣質膠結的砂巖等軟質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.強風化的堅硬巖；2.弱風化的較堅硬巖；3.未風化～微風化的：凝灰巖、千枚巖、砂質泥巖、泥灰巖、泥質砂巖、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.強風化的堅硬巖；2.弱風化～強風化的較堅硬巖；3.弱風化的較軟巖；4.未風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.全風化的各種巖石；2.各種半成巖巖石風妙化程度姜的劃分湊表3.濟2.2名稱風化特征未風化結構構造未變，巖質新鮮微風化結構構造、礦物色澤基本未變，部分裂隙面有鐵錳質渲染弱風化結構構造部分破壞，礦物色澤較明顯變化，裂隙面出現風化礦物或存在風化夾層強風化結構構造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長石、云母等多風化成次生礦物全風化結構構造全部破壞，礦物成分除石英外，大部分風化成土狀巖體完設整程度裝的定性憂劃分少表3.響3.1名稱結構面發育程度主要結構面的結合程度主要結構面類型相應結構類型組數平均間距(m)完整1～2＞1.0結合好或結合一般節理、裂隙、層面整體狀或巨厚層狀結構較完整1～2＞1.0結合差節理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結構2～31.0～0.4結合好或結合一般塊狀結構較破碎2～31.0～0.4結合差節理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層狀結構≥30.4～0.2結合好鑲嵌碎裂結構結合一般中、薄層狀結構破碎≥30.4～0.2結合差各種類型結構面裂隙塊狀結構≤0.2結合一般或結合差碎裂結構極破碎無序結合很差散體狀結構注：昨平均馳間距紙指主孫要結義構面篩（1洞～2貝組）番間距陵的平折均值腎。結構頑面結括合程拾度的錫劃分狼表系3.拋3.聰2名稱結構面特征結合好張開度小于1mm，無充填物；結合好張開度1～3mm，為硅質或鐵質膠結；張開度大于3mm，結構面粗糙，為硅質膠結結合一般張開度1～3mm，為鈣質或泥質膠結；張開度大于3mm，結構面粗糙，為鐵質或鈣質膠結結合差張開度1～3mm，結構面平直，為泥質或泥質和鈣質膠結；張開度大于3mm，多為泥質或巖屑充填結合很差泥質充填或泥夾巖屑充填，充填物厚度大于起伏差2.靜定搭量指寶標及令兩者移的對鍵應關根系巖石堅窩硬程度做的定量績指標，逐應采用競巖石單帖軸飽和抗斤壓強樓度Rc，Rc應采奮用實用測拉值。當無殃條件取撐得實測亡值時鄙，也插可采柏用實悄測的秤巖石裙點荷淹載強釋度指形數IS（50）的算值御，并按篩下式換久算：RC攤與定憲性劃姻分的火巖石理堅硬嫩程度峽的對怒應關圾系喉表鴉3.邀4.電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巖體炊完整察程度騾的定像量指貸標，杰應采伯用巖體鐘完整襯性指數Kv，Kv應采季用實瞎測值該。當熔無條帳件取復得實槐測值摩時，也可用巖體虎體積鼓節理廣數Jv，按筑表確定山對應傾的Kv值。Jv與播Kv對佳照表晝表3蹈.4.被3Jv（條／m3）＜33～1010～2020～35＞35Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15Kv留與定槍性劃挑分的富巖體四完整劉程度留的對惕應關諸系怖表區3.云4.慮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3.帶確定基律本質量炮等級巖體暮基本絹質量毯分級或，應惑根據爬巖體次基本另質量逐的定隸性特角征和夫巖體愧基本杯質量言指標認（BQ）兩端者相仍結合恒，按廣表4.1般.1確定。巖體塘基本洽質量您分級攜表襲4.衡1.幸1基本質量級別巖體基本質量的定性特征巖體基本質量指標(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巖體衣基本梅質量淚指標儀（B權Q）剩，應竭根據距分級票因素揪的定奮量指敵標種Rc滋的瞞兆帕貪數值兼和起Kv電，按怠下式觸計算妻：BQ＝樓90＋圣3Rc漠＋25剩0Kv注：覽使用冒上式豎時，葉應遵洗守下案列限蜂制條裝件：①當Rc＞禁90K滾v＋3歡0時，避應以閘Rc圖＝9輛0K握v＋浙30漿和K早v代速入計趨算B宵Q值繁。②當Kv＞志0.0睜4Rc選＋0.爪4時，應薪以Kv竹＝0.聚04R抬c＋0瓦.4和致Rc代濁入計算封BQ值希。4.貍修正當存分在地下水、圍巖其處于高初雷始應繼力狀季態及巖體晴穩定性俯受軟弱溜結構爪面影匪響且由梳一組像起控住制作渾用時免，巖難體基擋本質駱量指葡標按右下式透進行既修正耽：[BQ]＝BQ－1堅00域（K1＋K2＋K3）式中[BQ]-巖體漸基本特質量乞指標核修正拳值；BQ-巖體勸基本姿質量抗指標躁；K1-地下患水影曉響修霧正系遠數；K2-主要捆軟弱劈燕結構歡面產賭狀影割響修塑正系家數；K3-初始炎應力證狀態屬影響繞修正帆系數未。其中K1、K2、K3值，闊可分豬別按秋表、五、－3確定轟。無駛表中密所列貧表情即況時汽，修態正系咳數取企零。[BQ]出現織負值進時，堵應按勿特殊蹲問題管處理脊。地下水膀影響修爐正系數辭K1表－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地下水各出水狀顯態BQK1BQK1BQ地下柄水出況水狀欠態K1BQ結構面產狀及其與洞軸線的組合關系結構面走向與洞軸線夾角＜30o結構面傾角30o～75o結構面走向與洞軸線夾角＞60o結構面傾角＞75o其它組合K2

0.4～0.60～0.20.2～0.4主要更軟弱共結構尋面產堡狀影顛響修班正系郊數K2表－陷2初始應炒力狀態擔影響修判正系數插K3喬表－頃3＞550550～451450～351350～251≤250極高應力區1.01.01.0～1.51.0～1.51.0高應力區0.50.50.50.5～1.00.5～1.0初始應傻力狀態K3BQ確定饒了巖題體級至別后丈，可銷根據悶巖體惹級別蘭評價究巖體呢的物害理力汽學參警數和娘圍巖尿自穩悼能力繳。巖體物吊理力學玩參數堆表C.毛0.1巖體基本質量級別重力密度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地下蜓工程信巖體崗自穩雞能力沙表E制.0顧.1巖體級別自穩能力Ⅰ跨度≤20m，可長期穩定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ跨度10～20m，可基本穩定，局部可發生掉塊或小塌方；跨度＜10m，可長期穩定，偶有掉塊Ⅲ跨度10～20m，可穩定數日～1月，可發生小～中塌方；距度5～10m，可穩定數月，可發生局部塊體位移及小～中塌方；跨度＜5m，可基本穩定Ⅳ跨度＞5m，一般無自穩能力，數日～數月內可發生松動變形、小塌方，進而發展為中～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，可穩定數日～1月Ⅴ無自穩能力注：①舊小塌方罩：塌方鬼高度＜很3m，賽或塌方喇體積＜擊30m晌3；②中塌罷方：塌宰方高度巧3～6狗m，或出塌方體瓜積30找～10芹0m3糞；③大塌蜜方：塌葵方高度悟＞6m槽，或塌臘方體積料＞10躁0m3構。公路粘隧道呈圍巖包分級《公路概隧道設現計規范博》(JTG手D70閱－20事04)注：宵本表械不適芬用于考特殊書條件姿的圍畫巖分本級，賞如膨監脹性搜圍巖偵、凍嘩土等屠。注抗：Ⅱ、廉Ⅲ、帶Ⅳ類付圍巖礙，當晶圍巖若強度僅應力象比小遠于本崗表規舒定時督，圍鹿巖類訓別降榮低一飄級。水工節隧洞厚圍巖揉工程免地質然分類圍巖鑼總評麗分T是5意項因姐素的乳評分槳之和只。巖散石強逃度、龜巖體派完整撞程度免、結太構面屬狀態么、地市下水低狀態怨、主負要結圈構面析產狀參這5灑項因死素的肚評分驚都有宵一定藍的評逮分標座準?！端美姽ど绯桃钡刭|妙勘察惑規范扭》（G箏B竹50氏48動7-彎20酬08拌）RMR分類比尼奧泥斯基（）根脈據南結非礦蝦山開嫂采經鑄驗提散出的叮通過禽對巖蚊體質復量進檔行評質分，饑來對陰巖體項工程綁分類裳，分