任務2隧道圍巖級別劃分任務引入

2022年3月28日上午，經過建設者14年的艱苦奮戰，中緬國際大通道重要組成部分，云南大（理）瑞（麗）鐵路杉陽隧道安全貫通。杉陽隧道位于云南省大理州永平縣境內，全長13.39公里，地處瀾滄江斷裂帶，共穿越橫斷山區6條大型斷層破碎帶，自2008年開工以來，先后發生溜坍、坍塌、突泥、涌水等地質災害達700余次，其中最后200米圍巖，經國內專家組評審為VI級，是我國在建圍巖掘進難度最大、安全風險最高的鐵路隧道，這座隧道的成功攻克，為我國同類地質條件下的鐵路建設積累了經驗。什么是隧道圍巖？影響隧道圍巖穩定性的因素有哪些？隧道圍巖分成幾級？教學目標1.了解隧道圍巖概況；2.掌握隧道圍巖的分級。

知識目標1.遵守法律，愛崗敬業，具有社會責任感和參與意識；2.具有質量意識、綠色環保意識與安全意識；3.具有集體與團隊合作精神，能進行溝通和協作。

素質目標1.能在實際工作中進行隧道圍巖分級。

能力目標目錄隧道圍巖概述1隧道圍巖分級2一、隧道圍巖概述一、隧道圍巖概述（一）基本概念1.隧道圍巖：是指隧道周圍一定范圍內，對隧道穩定性能產生影響的巖（土）體。2.隧道圍巖分級：是正確進行隧道設計計算及施工組織的基礎。3.圍巖穩定性：是指隧道開挖后，在不支護條件下圍巖的穩定性。4.圍巖級別的工程作用

（1）判斷圍巖穩定性；

（2）判斷施工難易程度，是工程投資的依據；

（3）是結構分析計算的依據。中老鐵路西雙版納隧道一、隧道圍巖概述（二）影響圍巖穩定性的因素1.地質因素——客觀因素

（1）巖體結構特征

（2）結構面性質和空間的組合

（3）巖石的力學性質

（4）地下水的影響

（5）圍巖的初始應力狀態中(衛)蘭(州)鐵路尖山隧道一、隧道圍巖概述（二）影響圍巖穩定性的因素1.地質因素——客觀因素

（1）巖體結構特征

巖體結構特征是指巖體的破碎程度或完整程度。

破碎程度：巖體裂隙率、裂隙間距

裂隙是廣義的，包括層理、節理、斷裂及夾層等結構面。

完整程度：整塊狀、大塊狀等。一、隧道圍巖概述（二）影響圍巖穩定性的因素1.地質因素——客觀因素

（2）結構面性質和空間的組合性質1）結構面的成因；2）結構面的光滑程度；3）結構面的物質組成；4）結構廁所規模；5）結構面的密集度。空間組合：是指結構面的相互位置狀態。等級地質構造作用特征節理不發育節理(裂隙)1-2組，規則，為原生型或構造型，多數的間距在1.0m以上，為密閉型。巖體被切割成塊狀節理較發育節理(裂隙)2-3組，呈x型，較規則，以構造型為主，多數的間距大于0.4m，多為密閉。部分微張開，少有填充物。巖體被切割成大塊狀節理發育節理(裂隙)3組以上，不規則，呈x型或米字型，以構造型或風化型為主，多數間距小于0.4m，大部分微張開，部分張開，大部分為粘性土填充。巖體被切割成塊、碎石狀節理很發育節理(裂隙)3組以上，雜亂，以構造型或風化型為主。多數間距小于0.2m，微張開或張開，部分為粘土充填。巖體被切割成碎石狀結構面的地質構造作用一、隧道圍巖概述（二）影響圍巖穩定性的因素1.地質因素——客觀因素

（3）巖石的力學性質主要指巖石的單軸飽和極限抗壓強度Rb。巖石的強度越高，隧道越穩定。（4）圍巖的初應力狀態初始應力是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力。已初步將初始應力考慮進圍巖分級之中。在高的初始應力場條件下，圍巖級別應適當降低。

（5）地下水的影響軟化圍巖。

減少層間摩阻力，促使巖塊滑動。

具膨脹性的圍巖，遇水后產生膨脹。一、隧道圍巖概述（二）影響圍巖穩定性的因素2.人為因素——主觀因素、工程因素

（1）隧道形狀和尺寸

（2）支護結構類型

（3）施工方法川藏鐵路巴玉隧道二、隧道圍巖分級二、巖體的工程分類（一）公路隧道圍巖分級按《公路隧道設計規范》（JTG2270.1-2018）規定，根據巖石的堅硬程度和巖體完整程度進行分類。公路隧道圍巖分級圍巖級別圍巖或土體主要定性特征圍巖基本質量指標BQ或修正的圍巖基本質量指標[BQ]Ⅰ堅硬巖，巖體完整，整體狀或巨厚層狀結構＞550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結構；較堅硬巖，巖體完整，塊狀整體結構550-451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎，巨塊(石)碎(石)狀鑲嵌結構；較堅硬巖或較軟巖，巖體較完整，塊狀或中厚層結構450-351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎，碎裂結構；較堅硬巖，巖體較破碎~破碎，鑲嵌碎裂結構；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整~較破碎，中薄層狀結構土體:1.壓密或成巖作用的粘性土及砂性土；2.黃土(Q1、Q2)；3.一般鈣質、鐵質膠結的碎石土、卵石土、大塊石土350-251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎~破碎；極破碎各類巖體，碎、裂狀，松散結構一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的碎石土，卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4)。非粘性土呈松散結構，粘性土及黃土呈松軟結構≤250Ⅵ軟塑狀粘性土及潮濕、飽和粉細砂層、軟土等二、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級1.巖石堅硬程度劃分巖石類別單軸飽和抗壓強度R(MPa)定性鑒定代表性巖石硬質巖極硬巖Rc＞60錘擊聲清脆，有回彈，振手，難擊碎；浸水后，大多無吸水反應未風化~微風化的A類巖石硬巖30＜Rc≤60錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍振手，較難擊碎;浸水后，有輕微吸水反應微風化的A類巖石；未風化~微風化的BC類巖石軟質巖較軟巖15＜Rc≤30錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕強風化的A類巖石；弱風化的BC類巖石;未風化~微風化的D類巖石軟巖5＜Rc≤15錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開強風化的A類巖石；弱風化~強風化的BC類巖石；弱風化的D類巖石;未風化~微風化的E類巖石極軟巖Rc≤5錘擊聲啞無回彈，有較深凹痕，手可捏碎;浸水后，可捏成團全風化的各類巖石和成巖作用差的巖石四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級2.巖性類型的劃分巖性類型代表巖性A巖漿巖(花崗巖、閃長巖、正長巖、輝綠巖、安山巖、玄武巖、石英粗面巖、石英斑巖等);變質巖(片麻巖、石英巖、片巖、蛇紋巖等);沉積巖(熔結凝灰巖、硅質礫巖、硅質石灰巖等)B沉積巖(石灰巖、白云巖等碳酸鹽類)C變質巖(大理巖、板巖等);沉積巖(鈣質砂巖、鐵質膠結的礫巖及砂巖等)D第三紀沉積巖類(頁巖、砂巖、礫巖、砂質泥巖、凝灰巖等);變質巖(云母片巖、千枚巖等)，且巖石單軸飽和抗壓強度Rc>15MPaE晚第三紀~第四紀沉積巖類(泥巖、頁巖、砂巖、礫巖、凝灰巖等)，且巖石單軸飽和抗壓強度Rc≤15MPa四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級3.巖石風化程度的劃分名稱風化特征未風化巖石結構構造未變，巖質新鮮微風化巖石結構構造、礦物成分和色澤基本未變，部分裂隙面有鐵錳質渲染或略有變色弱風化巖石結構構造部分破壞，礦物成分和色澤較明顯變化，裂隙面風化較劇烈強風化巖石結構構造大部分破壞，礦物成分和色澤明顯變化，長石、云母和鐵鎂礦物已風化蝕變全風化巖石結構構造完全破壞，已崩解和分解成松散土狀或砂狀，礦物全部變色，光澤消失，除石英顆粒外的礦物大部分風化蝕變為次生礦物四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級4.巖體完整程度的劃分完整程度結構面發育程度主要結構面結合程度主要結構面類型相應結構類型巖體完整性指數(Kv)巖體體積節理數(條/m3)定性描述組數平均間距(m)完整不發育1-2＞1.0結合好或一般節理、裂隙、層面整體狀或巨厚層狀結構Kv＞0.75Jv＜3較完整1-2＞1.0結合差節理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結構0.75≥Kv＞0.553≤Jv＜10較發育2-31.0-0.4結合好或一般塊狀結構較破碎2-31.0-0.4結合差節理、裂隙、劈理、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層狀結構0.55≥Kv＞0.3510≤Jv＜20發育≥30.4-0.2結合好鑲嵌碎裂結構結合一般薄層狀結構破碎≥30.4-0.2結合差各種類型結構面裂隙塊狀結構0.35≥Kv＞0.1520≤Jv＜35很發育≥3≤0.2結合一般或差碎裂結構極破碎無序——結合很差散體結構Kv≤0.15Jv≥35四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級5.巖體結構面結合程度的劃分結合程度結構面特征結合好張開度小于1mm，為硅質、鐵質或鈣質膠結，或結構面粗糙，無充填物；張開度1mm~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小于1mm，結構面平直，鈣泥質膠結或無充填物；張開度1mm~3mm為鈣質膠結；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1mm~3mm，結構面平直，為泥質膠結或鈣泥質膠結；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四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級6.層狀巖層厚度的劃分層狀巖層厚度單層厚度巨厚層大于1.0m厚層大于0.5m，且小于等于1.0m中厚層大于0.1m，且小于等于0.5m薄層小于等于0.1m四、巖體的工程分類（二）鐵道隧道圍巖分級7.隧道圍巖基本分級級別巖體特征土體特征圍巖基本質量指標BQ圍巖彈性縱波速度υp(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整——＞550A：＞5.3Ⅱ極硬巖,巖體較完整；硬巖，巖體完整——550-451A：4.5-5.3B：＞5.3C：＞5.0Ⅲ極硬巖,巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層,巖體較完整；較軟巖，巖體完整——450-351A：4.0-4.5B：4.3-5.3C：3.5-5.0D：＞4.0Ⅳ極硬巖,巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂類土，一般鈣質、鐵質膠結的粗角礫土、粗圓礫土、碎石土、卵石土、大塊石土，黃土(Q1、Q2)350-251A：3.0-4.0B：3.3-4.3C：3.0-3.5D：3.0-4.0E：2.0-3.0Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎至破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖(包括受構造影響嚴重的破碎帶)一般第四系堅硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍濕或潮濕的碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土(Q3、Q4)≤250-A：2.0-3.0B：2.0-3.3C：2.0-3.0D：1.5-3.0E：1.0-2.0Ⅵ受構造影響嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的富水斷層帶，富水破碎的綠泥石或炭質千枚