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请教各位如何看隧道的纵断面地质图和理解岩石隧洞开挖特性

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tumu068 发表于 2011-8-5 21:07:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />做隧道,地质是关键。本人岩石力学基础知识比较薄弱。请教各位,拿到地质图,应该如何分析。给我指指思路,我看过一些关于隧道的。我所从事的是盾构隧道。比如说花岗岩残积土里面要防止遇到球状风化带。还有书上面说岩层和土层交接处是存在水的空间。地质土上面岩层的分界是否也有水的存在。现在感觉思路很乱,也不知道从哪学起。我还想知道板岩的强度范围?查了一些资料经验数值给得是60-200Mpa.但是我们的招投标文件(长沙地铁)围岩级别是IV-V级围岩,属于软岩。标贯击数跟强度是否有经验关系?

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-5 23:36:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />楼主问了这么多问题。
问1:“做隧道,地质是关键。本人岩石力学基础知识比较薄弱。请教各位,拿到地质图,应该如何分析。给我指指思路,我看过一些关于隧道的。我所从事的是盾构隧道。比如说花岗岩残积土里面要防止遇到球状风化带。”
答:建议看看任何一本“构造地质学”和“岩石力学”!本论坛的很多有关岩石强度的讨论也是很到位的。一下跑到花岗岩的球状风化有点偏颇!首先这个现象并不是到处都可以见到的,了解到花岗岩的风化就足够了,全风化花岗岩一般就是“粗砂、细纱”,而且比较松散!这个是盾构最要命的:
“说是岩石,结果是砂;强度上差无数倍,渗透性很强、没有办法自稳”--->引起“掘进断面地层损失、洞身地层损失、流沙的持续无限地层损失”--->地面产生大沉降甚至塌陷

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-5 23:46:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />问2:“还有书上面说岩层和土层交接处是存在水的空间。地质土上面岩层的分界是否也有水的存在”
答:这个说法不一定对。应该说岩层和土层交接处是考虑水文地址条件变化的地方,比如是隔水边界、水压力变化的地方。这样说吧:给出几个组合就知道了
“岩石在下、土在上”
case 1: 土是强透水,岩石微弱透水,则交接面是相对隔水边界!土储水!
case 2: 土是强透水,岩石强透水,则交接面什么也不是!岩石和土都储水!
case 3: 土是微弱透水,岩石强透水,则交接面也是相对隔水边界!岩石储水!经常形成承压水!

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-5 23:56:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />问题3: “我还想知道板岩的强度范围?查了一些资料经验数值给得是60-200Mpa.但是我们的招投标文件(长沙地铁)围岩级别是IV-V级围岩,属于软岩。”
答:岩石强度是完整岩块强度,一般很高 - 通俗点“地上捡起一块石头”;岩体(带围岩分类的)强度是“完整岩块+结构面”+“尺寸效应”,强度迅速减低!不能等同!比喻成“一堆硬石头块”
说是板岩,完整岩块能送到试验室的,强度都很高,板岩是变质岩,想像下高温高压下泥岩的强度!
但板岩的节理裂隙、层面、特别是片理等,说岩体就经常是“硬、脆、破”引起整体的岩体强度下降!因为“一堆的原因!”{:soso_e179:}
“一块豆腐、一只钢球、一堆钢球、一块木块”的抗剪强度,可能是“一只钢球最大、木块其次、然后是一堆钢球”,“一堆钢球”是岩体效应!也许比喻不恰当,但很容易理解这两个词汇!
软岩
“围岩级别是IV-V级围岩,属于软岩”。
关于软岩:
至今岩石工程学界仍未就软岩的概念达成共识,软岩的定义有十几种之多。有的指岩石,如ISRM(国际岩石力学学会1990 ,1993)定义的软岩是指单轴抗压强度为0.5-25Mpa的一类岩石,如泥岩、砂页岩及泥灰岩和变质岩类的片岩、板岩、千枚岩、蛇纹岩、页岩、煤系地层等类岩石称之为软岩;有的指岩体,如1984年煤矿矿压名词讨论会(昆明)将软岩定义为“强度低、空隙大、胶结程度差、受结构面切割及风化影响或含有大量易膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层(体)”。有的学者定义的软岩概念除了强度低的岩体外还包括了高度碎裂化岩体,如断层破碎带岩体等;还有的学者将软岩划分为地质软岩和工程软岩。

因此,就有“花岗岩是硬质岩石,单轴抗压强度超过100MPA,但如果是很破碎--岩体分类IV-V,抗压强度会很低,性状更接近于软岩,如泥岩、页岩!”


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ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 00:16:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />问题4:“标贯击数跟强度是否有经验关系?”
答:标贯只能在土里或全风化岩石或残积土里进行,不适合砾石土类和岩石。标贯跟强度的关系(粘性土):
Cu(kN/m^2)=29*N^0.72
Cu -- 不排水抗剪强度
看看本帖子从1楼看到每个楼层:
岩土各类力学参数估算、计算转换、野外技巧大全
N -- 标贯击数

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 00:34:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />有关岩石强度,请看下面帖子
(12)岩石的强度参数的几个问题 [作者:eiganer,ljmtidilgw]

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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-6 09:41:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />问题3: “我还想知道板岩的强度范围?查了一些资料经验数值给得是60-200Mpa.但是我们的招投标文件(长沙地 ...[/quote]
终于等到超级版主了。岩石主要考虑结构面。单纯的岩芯没有任何意义。在复合地层盾构施工技术一书中,竺维彬教授级高工把单轴抗压强度小于30Mpa的定义为软岩。搞盾构施工必须具备一定的地质基础。刀具的选择是关键,比如说滚刀的选择,在土层中滚刀是没法启动的。岩石地层就要选用滚刀来破岩。这次投标地层是强风化中风化泥质板岩强度一般不会超过30Mpa,按照书中说得可以装软岩刀具也就是不需要滚刀。搞施工,能够领会设计的意图是关键,招投标文件给出地层直接快剪的指标(粘聚力和内摩擦角)没有给出抗压强度。

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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-6 09:47:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />刀具的选择还是应该根据岩石的强度来考虑。{:soso_e113:}
岩石力学我也浏览过一些,但是我感觉书上的太偏于理论计算,看着很晕。{:soso_e109:}

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 10:24:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />"招投标文件给出地层直接快剪的指标(粘聚力和内摩擦角)没有给出抗压强度。"
这个可以根据摩尔圆计算下无侧限抗压强度UCS.
sigma 3 = 岩石压力或围压,例如,盖层10米土层,sigma 3 =10*18=180kPa;盖层是10米岩石,sigma 3 =10*24=240kPa。
凝聚力、摩擦角、sigma 3都知道了,重建摩尔圆,则Cu就是不排水抗压强度,UCS=2*Cu

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2.png
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ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 10:29:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />当然,以上处理有点象“根据一个人的身高和身高与体重的关系确定体重一样”,最准确、经济、快捷的方法是“直接用磅秤称量体重!”
无侧限抗压强度UCS这么基本的参数,点荷载试验都可以,超级容易的试验。比测试“凝聚力、摩擦角”的三轴或剪力试验要简单多了!

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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-6 10:34:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:54 编辑 <br /><br />"招投标文件给出地层直接快剪的指标(粘聚力和内摩擦角)没有给出抗压强度。"
这个可以根据摩尔圆计算下 ...[/quote]
请问超版这里面的18和24从哪来的。土的平均重度我记得是2.65,如果计算静止土压力是否也可以这么计算。围压乘以侧压力系数。以前也有人说过18这个数值,也是搞施工的,我问他数值的含义和来源他回答不了,就说是经验。

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ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 11:02:36 | 显示全部楼层
2.65是土的比重,没有单位的。

这里指的是容重,有密度试验指标,可以转换成容重。

土的容重取18kN/m^3
砂岩容重取24kN^m^3

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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-6 11:14:44 | 显示全部楼层
ljmtidilgw 发表于 2011-8-6 11:02
2.65是土的比重,没有单位的。

这里指的是容重,有密度试验指标,可以转换成容重。

多谢超版的耐心指导。
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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-7 22:16:53 | 显示全部楼层
希望更多的朋友分享经验。
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lz000520 发表于 2011-8-10 11:34:09 | 显示全部楼层
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hyj308 发表于 2011-8-11 16:40:06 | 显示全部楼层
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 楼主| tumu068 发表于 2011-8-13 14:54:29 | 显示全部楼层
ljmtidilgw 发表于 2011-8-5 23:56
问题3: “我还想知道板岩的强度范围?查了一些资料经验数值给得是60-200Mpa.但是我们的招投标文件(长沙地 ...

最近读了谷教授的岩体工程地质力学基础,回头再来看看超版的回复,完全是不一样的感觉。{:soso_e100:}
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zouweibo1983 发表于 2011-8-22 15:10:41 | 显示全部楼层
好像标贯实验和承载力之间一般要做实验,得到回归公式,每个地区的不同。

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rraus 发表于 2011-10-16 11:06:02 | 显示全部楼层
我继续顶你!太好的帖子了 支持













偏向 可是他 http://www.scpx.org.cn
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zouweibo1983 发表于 2011-10-17 19:53:15 | 显示全部楼层
隧道围岩分级是:软岩的强度应该在5到15MPA之间。但是综合分级还跟水、节理面有关,有水的会在原有的基础上降低一个等级。标贯试验与强度之间有一个公式,这个公式主要根据试验得到回归计算公式,但只适合土,不适合岩石或砂卵石,岩石和砂卵石要用重型或超重型贯入试验。

点评

欢迎讨论!  发表于 2011-10-18 08:30

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ralegalonso 发表于 2011-10-18 12:49:23 | 显示全部楼层
受教了!多谢!
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一米阳光的春天 发表于 2011-12-23 19:39:10 | 显示全部楼层
一、规范对隧道围岩分级的规定
1、依据《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004), 公路隧道围岩分为6级。
围岩级别        围岩或土体主要定性特征        围岩基本质量指标BQ
Ⅰ        坚硬岩,岩体完整,巨整体状或巨厚层状结构        >550
Ⅱ        坚硬岩,岩体较完整,块状或厚层状结构
较坚硬岩,岩体完整,块状整体结构        550~451
Ⅲ        坚硬岩,岩体较破碎,巨块(石)碎(石)状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬岩层,岩体较完整,块状体或中厚层结构        450~351
Ⅳ        坚硬岩,岩体较破碎,碎裂结构
较坚硬岩,岩体较破碎~破碎,镶嵌碎裂结构;
较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主,岩体较完整~较破碎,中薄层状结构        350~251
Ⅴ        较软岩,岩体破碎;
软岩,岩体较破碎~破碎;
极破碎各类岩体,碎、裂状,松散结构        ≤250
Ⅵ               

2、岩石完整程度的定性划分
名称        结构面发育程度        主要结构面
的结合程度        主要结构面
的类型        相应结构面的类型
        组数        平均间距(m)                       
完整        1~2        >1.0        好或一般        节理、裂隙、层面        整体状或巨厚层结构
较完整        1~2        >1.0        差        节理、裂隙、层面        块状或厚层结构
        2~3        1~0.4        好或一般                块状结构
较破碎        2~3        1~0.4        差        节理、裂隙、层面
小断层        裂隙块状或中厚层结构
        >3        0.4~0.2        好                镶嵌碎裂结构
                        一般                中、薄层状结构
破碎        >3        0.4~0.2        差        各种结构面        裂隙块状结构
                <0.2        一般或差                碎裂状结构
极破碎        无序                很差                散体结构

3、岩石坚硬程度的划分:(RC—饱和单轴抗压强度)
RC(MPa)        >60        60~30        30~15        15~5        <5
坚硬程度        坚硬岩        较坚硬岩        较软岩        软岩        极软岩





岩石等级划分 表14.2-14
岩石等级        饱和抗压极限强度
Rb
[MPa(kgf/cm2)]        耐风化能力        代表性岩石
                程度        现象       
硬质
岩石        极硬岩        >60
(600)        强        暴露后一、二年尚不易风化         1、花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩类;
2、硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩类;
3、片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩类
        硬质石        >30
(300)                       
软质
岩石        软硬岩        5~30
(50~300)        弱        暴露后数日至数月即出现风化壳         1、凝灰岩等喷出岩类;
2、泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页岩、泥灰岩、泥岩、劣煤等沉积岩类;
3、云母片岩或千枚岩等变质岩类
        极软岩        ≤5
(50)                       

围岩受地质构造影响程度等级划分表14.2-15
等级        地  质  构  造  作  用  特  征
轻 微        围岩地质构造变动小,无断裂(层);层状岩一般呈单斜构造;节理不发育
较重        围岩地质构造变动较大,位于断裂(层)或褶曲轴的邻近地段,可有小断层;节理较发育
严 重        围岩地质构造变动强烈,位于褶曲轴部或断裂影响带内;软岩多见扭曲及拖拉现象;节理发育
很严重        位于断裂破碎带内,节理很发育;岩体破碎呈碎石、角砾状,有的甚至呈粉末、土状
围岩节理发育程度划分 表14.2-16
等  级        基    本    特    征
节理不发育        节理(裂隙)1~2组,规则,为原生型或构造型,多数间距在1m以上,多为密闭,岩体被切割呈巨块状
节理较发育        节理(裂隙)2~3组,呈X型,较规则,以构造形为主,多数间距大于0.4m,多为密闭,部分微张,少有充填物,岩体被切割呈大块状
节理发育        节理(裂隙)3组以上,不规则,呈X型或米字形,以构造型或风化型为主,多数间距小于0.4m,大部分微张,部分张开,部分为黏性土充填,岩体被切割呈块(石)碎(石)状
节理很发育        节理(裂隙)3组以上,杂乱,以风化型和构造型为主,多数间距小于0.2m,微张或张开,部分为黏性土充填,岩体被切割呈碎石状
Ⅲ类、Ⅱ类围岩已成碎石状松散结构,裂隙中并有黏性土充填物,地下水对围岩稳定性影响较大,可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情况,判断其对围岩的危害程度,适当降低l~2级。在Ⅰ类围岩中,分类中已考虑了一般含水地质情况的影响,但在特殊含水地层(如处于饱水状态或具有较大承压水流时),需另作处理。
2)表14.2-13中“类别”和“围岩主要工程地质条件”栏,适用于单、双车道公路隧道,但不适用于特殊地质条件的围岩(如膨胀性盐岩、多年冻土等)。
3)按弹性波速划分隧道围岩分类,见表14.2-17。
隧道围岩分类 表14.2-17
围岩类别        Ⅵ        Ⅴ        Ⅳ        Ⅲ        Ⅱ
围岩弹性波速度
vp(km/s)        >4.5        3.5~4.5        2.5~4.0        1.5~3.0        1.0~2.0

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农星2 发表于 2013-12-7 23:32:11 | 显示全部楼层
好帖要顶,楼主的头像还是不错滴
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leewenbo 发表于 2013-12-9 07:43:48 | 显示全部楼层
好帖要收藏;建议向广州地铁取经;
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