一种黄土隧道的围岩分级方法.pdf

本发明涉及一种黄土隧道的围岩分级方法，其能够有针对性地进行黄土隧道初期支护和二次衬砌的设计，可以降低施工难度，有利于保证施工安全和隧道结构稳定。本发明采用定性特征划分和定量指标划分相结合的方法进行综合评判；按黄土形成时代、塑性状态、节理发育程度及隧道开挖后的围岩稳定状态等指标划分，并应结合隧道土质特征、地下水及隧道埋深等因素，对黄土隧道围岩分级进行划分；给出了黄土围岩分级指标及获取方法和黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系。

1.  一种黄土隧道的围岩分级方法，其特征在于：采用定性特征划分和定量指标划分相结合的综合评判方法将黄土隧道围岩分为Ⅳ₁、Ⅳ₂、Ⅴ₁、Ⅴ₂和Ⅵ五级；按黄土形成时代、塑性状态、节理发育程度及隧道开挖后的围岩稳定状态进行划分，并结合隧道土质特征、地下水及隧道埋深等因素，对黄土隧道围岩进行了分级；给出了黄土围岩分级指标及获取方法和黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系。

一种黄土隧道的围岩分级方法
技术领域
本发明涉及一种隧道围岩分级方法，尤其是涉及一种黄土隧道的围岩分级方法。
背景技术
背景技术中，黄土古称“黄壤”，本源于土地之色，是一种第四纪沉积物，黄土在世界上分布广泛，全世界黄土和黄土状土分布的总面积约1300万平方公里，占陆地总面积的9.3％。我国又是世界上黄土分布面积最多的国家，分布面积达64万平方公里，占我国国土面积的6.3％。在黄河中游地区，西起贺兰山，东至太行山，北起长城，南至秦岭几乎全部被黄土覆盖，面积约27万平方公里，是我国黄土主要的分布地区。
黄土具有以下地质特征：颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色；颗粒组成以粉粒(0.05～0.005mm)为主，含量一般在60％以上，粒径大于0.25mm的较少；用肉眼可见的大空隙，较大空隙，一般在1.0mm左右；富含碳酸盐类，存在斜节理，即构造节理，垂直节理发育。
黄土的物理力学性质常随其成岩时代、成岩地区表现出一定的差异。一般新近堆积黄土的干重度较小，空隙比较大，压缩变形大，渗透性强，干燥状态具有一定结构强度，浸水饱和后结构破坏，粘聚力迅速减小，且变化幅度大，呈现较强的湿陷性；晚更新世黄土的物理 力学性质相似于新近堆积黄土，它们的结构强度均偏低且易变，受水湿影响大，是湿陷性黄土的主要埋藏地层；中更新世黄土是黄土地层的主体，由黄土、古土壤层和钙质结核层相间组成，质地比较密实，容重大、压缩性和渗透性均较小，无湿陷性或高压下具有轻微湿陷性，是良好的地基持力层；早更新世黄土地层较薄，为黄褐色，较之中更新世黄土更密实，强度大，压缩性小，无湿陷性，透水性也小。
围岩分级别划分是隧道设计和施工中的重要内容，根据不同围岩的稳定性，对自然界各种隧道围岩进行分级，利用新奥法理论，有针对性地进行隧道初期支护和二次衬砌的设计，是隧道工程设计的基本思路。我国在黄土地区修筑了大量单、双线铁路和两车道公路隧道，虽然已经积累了丰富的工程实践经验，取得了数量可观的黄土隧道工程方面的成果，但针对黄土隧道围岩分级划分没有相应的参数指标，而岩石围岩的参数指标几乎完全不适用于黄土围岩，现有的相关规范也不能提供黄土围岩的主要计算物理力学参数的建议值。所以急需一种对于黄土隧道的围岩分级方法，以利于隧道设计和施工。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种黄土隧道的围岩分级方法，能够有针对性的进行黄土隧道初期支护和二次衬砌的设计，可以降低施工难度，有利于保证施工安全和结构稳定。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种黄土隧道的围岩分级方法，采用定性特征划分和定量指标划分相结合的综合评判方法将黄土隧道围岩分为 Ⅳ₁、Ⅳ₂、Ⅴ₁、Ⅴ₂和Ⅵ五级；按黄土形成时代、塑性状态、节理发育程度及隧道开挖后的围岩稳定状态进行划分，并结合隧道土质特征、地下水及隧道埋深等因素，对黄土隧道围岩进行了分级；给出了黄土围岩分级指标及获取方法和黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、本发明基于黄土隧道围岩相应的参数指标，有针对性的提出了适合黄土隧道的围岩分级方法。
2、基于黄土隧道围岩的特殊性和复杂性，本发明在传统围岩级别划分的基础上对围岩进行了亚分级，从而能够更好的指导设计与施工。
3、本发明提供一种黄土隧道的围岩分级方法，有针对性的进行黄土隧道初期支护和二次衬砌的设计，可以降低施工难度，保证隧道结构稳定和施工安全。
具体实施方式
本发明为一种黄土隧道的围岩分级方法，具体步骤为：
1、围岩分级法本质是工程间接类比法，应包括围岩、支护、施工方法三方面内容。因此，对围岩分级相对应支护参数情况下的隧道变形监控量测数据进行统计，分析该支护参数能否使该围岩级别的隧道变形达到稳定，对围岩分级相对应的支护参数进行验证。为保障隧道设计阶段的围岩类似程度，黄土围岩分级采用定性特征划分和定量指标划分相结合的综合评判方法将黄土隧道围岩分为Ⅳ₁、Ⅳ₂、Ⅴ₁、 Ⅴ₂和Ⅵ五级
2、黄土隧道围岩分级应按黄土形成时代、塑性状态、节理发育程度及隧道开挖后的围岩稳定状态指标划分，并结合隧道土质特征、地下水及隧道埋深等因素，对隧道基本围岩分级进行修正。黄土隧道基本围岩分级应按表1的要求划分。 
表1黄土隧道基本围岩分级表


注：黄土塑性状态的划分：坚硬I_L≤0；硬塑0＜I_L≤0.25；可塑0.25＜I_L≤0.75；软塑0.75＜I_L≤1；流塑I_L＞1。
3、黄土隧道围岩分级可在基本分级的基础上按下列原则进行修正：
(1)当黄土塑性指数Ip≤10时，可降低1个亚级；
(2)浅埋地段围岩级别可降低1级或1个亚级；
(3)当有2个以上符合上述款项规定的因素时，不应简单叠加，需结合地质条件综合考虑。除经勘探确认符合Ⅵ级围岩特征外，一般情况下围岩分级不应直接降级到Ⅵ级。
4、黄土围岩分级指标及获取方法
黄土围岩分级指标及获取方法参照表2选用。
表2黄土围岩分级指标及获取方法表


5、黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系
黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系参照表3选用。
表3黄土(粘质土)围岩潮湿程度定性值与定量的对应关系表