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1、隧道围岩稳定性及其控制技术研究隧道围岩变形破坏机理及分级方法研究（2009G005-A）专题 3铁路隧道围岩分级方法研究进展报告（简本）西南交通大学二一年十月目 录1 前言 .11.1 2010 年度研究工作内容 .11.2 2010 年度 7 月-10 月已开展的工作 .12 隧道围岩分级标准研究成果 .13 基于弹性波速的围岩分级方法研究成果 .34 层状围岩定性分级方法研究成果 .45 铁路隧道围岩亚级分级方法研究成果 .46 铁路隧道施工阶段围岩亚级量化分级方法研究成果 .77 隧道围岩位移特性研究成果 .98 铁路隧道围岩亚级分级表 .99铁路隧道围岩分级指南 （初稿） .159.1
2、 概述 .159.2 条文部分内容的编制 .159.3 附录部分内容的编制 .169.4 条文说明的编制 .16专题 3铁路隧道围岩分级方法研究阶段性研究工作进展报告成都西南交通大学 11 前言1.1 2010 年度研究工作内容根据研究大纲，”隧道围岩变形破坏机理及分级方法研究”科研课题专题3 的 2010 年度的研究工作内容如下：（1）根据理论分析、数值模拟、模型试验，研究铁路隧道各类围岩分级标准及各类围岩分级方法。（2）对基于围岩地质分类与稳定性分析的围岩分级方法进行修正和完善。（3）提交第二阶段成果报告，着手有关学术论文撰写与投稿。1.2 2010 年度 7 月-10 月已开展的工作根据
3、 2010 年 7 月 9 日至 10 日专家咨询会意见，近 3 个月来，主要开展了以下工作：（1）进一步研究了围岩分级标准。（2）进一步研究了基于弹性波速的围岩分级方法。（3）进一步研究了层状围岩定性分级方法。（4）进行了铁路隧道围岩亚级分级方法研究。（5）开展了铁路隧道施工阶段围岩亚级量化分级方法研究（6）研究了隧道围岩的位移特性。（7）提出了铁路隧道围岩亚级分级表。（8）编制了铁路隧道围岩分级指南（初稿）。2 隧道围岩分级标准研究成果研究了 3 种围岩分级标准，即基于岩体强度的分级标准，基于隧道围岩临界相对支护力的分级标准，基于隧道围岩自稳跨度的分级标准。（1）基于岩体强度的围岩分级标准
4、表 2-1 基于隧道围岩岩体强度的分级标准级别 I II III IV V VI（kg/cm 2）mR300 65300 1565 315 0.653 65.88（3）基于隧道围岩自稳跨度的分级标准表 2-3 基于隧道围岩自稳跨度的分级标准围岩级别级别 亚级 自 稳 性 跨度 20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方； 跨度 1020m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度 10m，可长期稳定，偶有掉块； 1跨度大于 18m，可发生中大塌方；跨度 1018m，可暂时稳定，可发生小中塌方；跨度 10 米，基本稳定； 2跨度大于 14m，发生中大塌方； 跨度 714m，可暂时稳定，可发生小中塌方；
5、跨度 7m，基本稳定； 1跨度大于 9m，可发生中大塌方；跨度 79m，暂时稳定，可发生小塌方；跨度小于 7m，可基本稳定； 2跨度大于 7m，可发生中大塌方；跨度 67m，暂时稳定，可发生小塌方；跨度小于 6m，可稳定； 3 跨度大于 5m，可暂时稳定不稳定，可直接发生中大塌方；跨度小于 5m，可基本稳定； 1跨度大于 6m，完全无自稳性；跨度 46m，可暂时稳定，可发生中大塌方；跨度小于 4 米，可基本稳定； 2跨度大于 4m，完全无自稳性；跨度 34m，可暂时稳定，可发生中大塌方；跨度小于 3m，可基本稳定； 无自稳性专题 3铁路隧道围岩分级方法研究阶段性研究工作进展报告成都西南交通大学
6、 33 基于弹性波速的围岩分级方法研究成果研究并提出了基于围岩弹性波速的围岩分级方法。表 3-1 铁路隧道弹性波速围岩分级方法围岩级别 岩性类型 弹性波速度（km/s） A V5.3A 4.5V5.3B V5.3C V5.0A 4.0V4.5B 4.3V5.3C 3.5V5.0D V4.0A 3.0V4.0B 3.3V4.3C 3.0V3.5D 3.0V4.0E 2.0V3.0A 2.0V3.0B 2.0V3.3C 2.0V3.0D 1.5V3.0E 1.0V2.0A V2.0B V2.0C V2.0D V1.5E V1.0表 3-1 中岩性按照表 3-2 划分为 A、B、C、D、E 五种类型
7、。表 3-2 岩性类型划分类别 代表性岩性A岩浆岩（花 岗 岩 ， 闪 绿 岩 ， 闪长岩，玢 岩 ， 花 岗 斑 岩 ， 流纹岩， 辉 绿 岩 ，安山岩，玄武岩，蛇纹岩等）；变质岩（石英粗面岩，石英斑岩，片麻岩，石英岩，片岩等）；沉积岩（熔结凝灰岩，硅质砾岩、石灰岩、灰岩等）。B 沉积岩（石灰岩，白云岩等碳酸盐类）。C 变质岩（大理岩，板岩等）；沉积岩（钙质砂岩，铁质胶结的砾岩及砂岩等）。D 古近纪新近纪的沉积岩类（页岩，砂岩，砾岩，砂质泥岩，凝灰岩等）；变质岩（云母片岩，千枚岩等），且岩石饱和单轴抗压强度 Rc15MPa。E 新近纪第四纪的沉积岩类（泥岩，页岩，砂岩，砾岩，凝灰岩等），且岩
8、石饱和单轴抗压强度 Rc15MPa。上述岩性类型与岩石坚硬程度的对应关系如表 3-3 所示。专题 3铁路隧道围岩分级方法研究阶段性研究工作进展报告成都西南交通大学 4表 3-3 岩性类型与岩石坚硬程度的对应关系类别 岩种极硬岩 未风化-微风化的 A 岩类。硬岩 微风化的 A 岩类，未风化-微风化的 B、C 岩类。较软岩 强风化的 A 岩类，弱风化的 B、C 岩类，未风化-微风化的 D 岩类。软岩 强风化的 A 岩类，弱风化-强风化的 B、C 岩类，弱风化的 D 岩类，未风化- 微风化的 E 岩类。极软岩 全风化的各岩类。4 层状围岩定性分级方法研究成果提出了层状围岩定性分级方法。表 4-1 层
9、状围岩定性分级基本分级围岩级别 围岩分级指标组合硬岩，厚层，结合一般，岩层产状为横向陡倾或其它产状 软软岩，巨厚，结合好，岩层产状为横向陡倾硬岩，厚层，结合差，岩层产状为纵向中倾较软岩，巨厚层，结合一般，岩层产状为纵向中倾软岩，巨厚层，结合一般，岩层产状为横向陡倾或其它产状较软岩，中厚层，结合一般，岩层产状为其它产状或纵向中倾软岩，中厚薄层，结合一般，岩层产状为其它产状或纵向中倾极软岩，中厚薄层，结合差，岩层产状为横向陡倾表 4-1 中岩层产状按表 4-2 进行划分。表 4-2 层状围岩层面产状岩层产状 结构面产状及其与洞轴线的组合关系纵向中倾 结构面走向与洞轴线夹角30，结构面倾角 3075
10、其它产状 其它组合横向陡倾 结构面走向与洞轴线夹角60，结构面倾角755 铁路隧道围岩亚级分级方法研究成果（1）一般岩质围岩亚级基本分级研究得出一般岩质围岩亚级基本分级。专题 3铁路隧道围岩分级方法研究阶段性研究工作进展报告成都西南交通大学 5表 5-1 一般岩质围岩亚级基本分级方法坚硬程度 完整程度结构面发育程度结构面结合程度定量指标 定性指 标亚级 定性指标 定性描述定性指标 结构面组数（组）结构面间距（m）较完整 12 1 差 1较坚硬岩、软硬岩互层 ,以硬岩为主、较软岩完整 不发育 12 1 好或一 般发育 3 0.40.2 好坚硬岩 较破碎23 1.00.4 差较坚硬岩 较完整 23
11、 1.00.4 好或一 般 2软硬岩互层 ,以硬岩为主 较完整较发育23 1.00.4 好或一 般较软岩软硬岩互层，以软岩为主较完整 较发育 23 1.00.4 好或一 般 1软岩 完整 不发育 12 1.0 好或一 般较坚硬岩 好较软岩2 软硬岩互层，以软岩为主较破碎 发育 3 0.40.2 一般坚硬岩较坚硬岩 破碎 极发育 3 0.2一般或差3软岩 较完整 较发育 23 1.00.4 好或一 般较发育 23 0.41.0 差1 软岩 较破碎 发育 3 0.20.4 好 2 较软岩 破碎 极发育 3 0.2 一般或 差较软岩 破碎 发育 0.20.4 差极发育 0.2 一般或 差破碎差软岩较
12、破碎 发育30.20.4 一般 2各类围岩 极破碎 无序 很差专题 3铁路隧道围岩分级方法研究阶段性研究工作进展报告成都西南交通大学 6（2）层状围岩亚级基本分级层状围岩亚级基本分级。表 5-2 层状围岩的亚级基本分级方法围岩分级基本级别 亚级围岩基本地质特征 2 硬岩或软硬岩互层，以硬岩为主，厚层状，岩层产状影响级；较软岩，巨厚层状，岩层产状影响级。 1极硬岩，中厚层状结构，岩层产状影响级；硬岩或软硬岩互层，以硬岩为主，厚层状结构，岩层产状影响级；较软岩，巨厚层状结构，岩层产状影响级。 2 极硬岩，中厚层状结构，岩层产状影响级；软硬岩互层，以软岩为主，厚层状结构，岩层产状影响级。 3软硬岩互
13、层，以软岩为主，厚层状结构，岩层产状影响级；较软岩或软硬岩互层，以软岩为主，中、薄层状结构，岩层产状影响级。 1 软硬岩互层，以软岩为主，厚层状结构，岩层产状影响级。（3）土质围岩亚级基本分级砂质土围岩亚级基本分级。表 5-3 砂质土围岩定性亚级基本分级方法围岩级别 指标值组合密实程度定量指标级别亚级围岩状态定性描述 定性描述 标准贯入锤击数 N相对密度 Dr细粒含量/%W细粒含水量 /%L10% 3压密或成岩作用的砂质土 密实 30 0.67 30% 18.75%30% 18.75%43.29%密实 30 0.67 10%30% 密实中密 1530 0.50.67 10% 1压密状态稍湿至潮湿或胶结程度较好的砂质土密实以下 30 0.67 30% 18.75%中密稍密 1015 0.50.27 10% 稍密密实 1030 0.270.67 10%30% 2密实以下但胶结程度较好的砂质土密实以下 30 0.67 30% 18.75%43.29%稍密以下 10 0.27 30% -松散潮湿、呈饱和状态的粉细砂等砂质土 30% 43.29%注：细
