理论教育 隧道围岩分级方法-隧道工程施工及风险防控

隧道围岩分级方法-隧道工程施工及风险防控

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:国内外隧道围岩分级的方法较多,所采用的指标也不同,但都是在隧道工程的实践基础上逐步建立起来的。随着人们对隧道工程、地质环境之间相互关系的认识逐步加深,围岩分级方法也在逐步发展。根据上述介绍可知,隧道围岩分级方法多样,有简有繁。目前,国内外许多学者都认为,隧道围岩分级的详细程度,在工程建设的不同阶段应有所不同。

隧道围岩分级方法-隧道工程施工及风险防控

国内外隧道围岩分级的方法较多,所采用的指标也不同,但都是在隧道工程的实践基础上逐步建立起来的。随着人们对隧道工程、地质环境之间相互关系的认识逐步加深,围岩分级方法也在逐步发展。

隧道围岩分级按照分级目的不同,可分为地质分级和工程分级,地质分级以地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度作为分类依据,一般用地质名称加风化程度来命名,而工程分级主要根据岩体的工程性状,以岩体稳定性或岩体质量评价为基础,使工程师建立起明确的工程特性概念,如RQD分级、RMR分级、Q分级等;按照分级的用途划分,可分为质量分级、稳定性分级、可钻性分级、爆破性分级等;按照不同行业的岩体工程特点和要求,可分为水利水电工程围岩分级、公路隧道围岩分级、铁路隧道围岩分级、矿山巷道围岩分级、军工坑道围岩分级、喷锚规范围岩分级等;按照工程类型不同,可分为洞室分级、大坝分级、岩石地基分级、边坡分级、隧道分级等;按照所采用的地质勘察手段,有锤击、强度试验、岩芯采取分析、浸水反应、回弹法、弹性波探测等方法;按照所使用的分级依据不同,又可分为单因素分级系统和多因素分级系统,如RQD分级方法即属于单因素分级系统,而RMR分级方法或Q分级方法为多因素分级系统;按照表达方式不同,又有定性分级、定量分级和定性定量相结合的分级方法,如Terzaghi分类即为定性分级,Q分类即为定量分级,而《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)提供的方法则为定性定量相结合的分级模式;按照所采用的分析工具不同,有概率统计法、模糊综合评价法、多层次综合评价法、灰色聚类分析法等分级手段。

总体而言,隧道围岩分级大体有以下几种方法。

1.以岩石强度为单一岩性指标的分级法

具有代表意义的以岩石强度为单一岩性指标的分级法是我国工程界广泛采用的岩石坚固系数f值分级法。这种方法的优点是指标单一、使用方便,还将定量指标f值与作用在支护结构上的围岩压力直接联系起来,给设计和施工带来较大的方便;缺点是不能全面地反映岩体固有的性态。

2.以岩体构造和岩性特征为代表影响因素的分级法

以岩体构造和岩性特征为代表影响因素的分级法有太沙基分级法等,1975年我国制定的《铁路工程技术规范》中所采用的铁路隧道围岩分级法就属于这一类。这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响,并提出了各类围岩应采用的支护类型和施工方法;缺点是分级指标还缺乏定量描述,没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法,在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定隧道围岩级别。

3.与地质勘察手段相联系的分级法(www.daowen.com)

如1979年前后日本提出的按围岩弹性波速度进行分级的方法、岩芯复原率分级法等都属于这一范畴。这类方法的优点是分级指标大体上是半定量的,同时考虑了多种因素的影响;缺点是分级的判断带有一定的主观性,如弹性波速度低,可能是岩体完整但岩质松软、地质坚硬但比较破碎、地形上局部高低相差悬殊等原因引起的,依据弹性波速度这一指标,就很难客观地得出正确的结论。

4.多种因素的组合分级法

岩体质量Q法、BQ法等,以及我国国防工程围岩分级法等,属于多种因素的组合分级法。这类方法是当前围岩分级法的发展方向,优点很多,只是部分定量指标仍需凭经验确定。

5.以工程对象为代表的分类法

我国专门适合用于喷锚支护的原国家基本建设委员会颁布的围岩分类法及20世纪80年代中后期建立的三峡工程坝基岩体质量分级和评价方法(简称多因子组合的“三峡YZP法”),苏联在巴库修建地下铁道时所采用的围岩分级法属于这一范畴。这类方法的优点是目的明确,而且和支护尺寸直接挂钩,使用方便,能指导施工;缺点是分级指标以定性描述为主,受到人为因素的影响很大。

根据上述介绍可知,隧道围岩分级方法多样,有简有繁。目前,国内外许多学者都认为,隧道围岩分级的详细程度,在工程建设的不同阶段应有所不同。在工程规划和初步设计阶段,围岩分级可以定性评价为主,判别的依据主要是地表的地质测绘以及部分勘察工作。在工程设计和施工阶段,围岩分级应为专门的目的服务,如为设计提供依据的围岩分级,其判别依据主要是地质测绘资料、地质详勘资料、岩石和岩体的室内及现场试验数据,分级指标一般是半定量和定性的;为隧道施工钻爆提供依据的围岩分级,主要是利用各种量测和观测到的实际资料对围岩分级进行补充修正,此时分级的依据是岩体暴露后的实际值。

分阶段对围岩分级进行评价,是因为围岩分级除了取决于地质条件,还与工程规模、形状、施工工艺等技术条件有关。

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