隧道围岩分类系统研究

如题所述

3.2.1 围岩基本特征调研

3.2.1.1 工程地质岩组

根据隧道各类岩层的工程地质性质和公路设计规范(JTJ026-90)要求,依据成都水文地质工程地质队编写的二郎山公路隧道地质勘察报告中提供的109组岩石试验成果资料,可以将研究区岩层划分为四个工程地质岩组,各岩组的一般物理力学性质如表3-2所示。

表3-2 工程地质岩组及各类物理力学性质 Tab.3-2 The rock patterns and their physic mechanical properties

(1)极硬岩类工程地质岩组:主要包括石英砂岩、砂岩、粉砂岩类等。湿抗压强度大于60MPa。

(2)硬质岩类工程地质岩组:主要包括灰岩、泥灰岩、砂质泥岩类等。湿抗压强度在30~60MPa之间。

(3)软质岩类工程地质岩组:主要包括泥岩类和断层破碎带物质等,其湿抗压强度为5~30MPa。

(4)散体状岩类工程地质岩组:主要包括第四系崩坡积的块碎石土等,呈散体,无胶结。

3.2.1.2 围岩节理裂隙统计

施工过程中的现场地质调查表明,隧道围岩节理裂隙较为发育,按发育程度排序如表3-3所示,其中②组为出水节理,与②组交汇部位的①、⑤、⑥三组节理裂隙也常常渗水。

表3-3 隧道围岩节理裂隙特征 Tab.3-3 Characteristics of joints in the tunnel surrounding rocks

3.2.1.3 岩石抗压强度的确定

用回弹仪和点荷载仪,抽样测试岩石的回弹值和点荷载强度,量化判定岩石的抗拉和抗压强度。

3.2.1.4 硐壁岩石质量指标(RQD)及体积节理数(JV)的现场测定

在隧道典型地段建立节理网络图,统计网络图中节理裂隙发育情况,计算RQD和JV值,用以量化评价节理(裂隙)发育程度和构造影响程度。

3.2.1.5 特殊物理场的现场测试

采用氡气α卡测试仪,测定氡的相对含量,用以对比评判岩体的嵌合紧密程度和地应力量级的相对高低状况。

根据现场岩石强度测试、硐壁岩石质量指标(RQD)测定、硐壁体积节理数(JV)统计,以及氡气测试成果,进行隧道施工地质围岩分类划分核查研究工作。

3.2.2 隧道围岩分类系统研究

围岩分类的目的在于整理和传授复杂的岩石环境中开挖地下工程的经验,是将以地质条件为主的分散的实践经验加以概略量化的一种骨架,是应用前人经验进行支护设计、选择施工方法的桥梁。

在川藏公路二郎山隧道工程实践中,课题组充分吸取了其他部门围岩分类规程的主要特点,结合隧道工程的特点及现行公路隧道设计6级围岩分类方案,提出了公路隧道围岩分类系统工作表(表3-4)。根据这一系统,在施工过程中积极进行围岩变形破坏迹象的调查,进行施工地质围岩类别核查,指导施工。

表3-4 公路隧道围岩分类系统工作表 Tab.3-4 Classification system of the highway tunnel surrounding rocks

注:①围岩类别栏中,没有阴影的为硬质岩(极硬岩Rb>60MPa,硬质岩Rb>30MPa),有阴影的为软质岩(软质岩Rb=5~30MPa,极软质岩Rb<5MPa)(Rb——岩石饱和极限抗压强度)。

②Ⅳ—Ⅴ类软质岩视地下水情况可酌情降低一级,Ⅱ—Ⅲ类围岩视地下水情况可酌情降低1~2级。

3.2.3 围岩类别核查

在隧道施工过程中,根据课题组提出的公路隧道围岩分类系统工作表,进行了大量的系统围岩变形破坏迹象调研工作,对隧道主洞、平导进行了施工地质围岩类别划分研究。其中,主洞施工地质围岩分类成果如表3-5所列。

隧道施工地质围岩类别划分结果与原勘察设计单位预测的结果相比(表3-6),施工阶段稳定性较差的Ⅱ+Ⅲ类围岩由原来所占的27.83%降为17.66%,Ⅳ类围岩由原来所占的51.86%上升为52.90%。稳定性较好的Ⅴ类围岩则由原来所占的20.34%上升为29.44%。由此可见,施工过程中二郎山隧道围岩稳定性总体上比勘察、设计所预测的情况好。

表3-5 二郎山公路隧道主洞施工地质围岩分类成果表 Tab.35 The construction geology classification of surrounding rocksin main Erlangshan highway tunnel

续表

注:1.地下涌水情况(单位:L/s·m):滴水<0.04,线状为0.04~0.21,股状>0.21。2.A:整体结构;B:砌体结构;C:镶嵌结构;D:压碎结构;E:散体松动结构。

(资料来源:实测)

表3-6 二郎山公路隧道主洞围岩类别划分对比表 Tab.3-6 The country rock classification comparison of the main tunnel,Erlangshan highway tunnel

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