圍岩定義
圍岩【wall rock】指的是隧道周圍一定範圍內,對洞身的穩定有影響的岩(土)體。
工程地質學中把重分布應力影響範圍內的岩體稱為圍岩。絕大部分為6r(r為洞室半徑 )。
一、地質學名詞,相對於某種地殼物質周圍的岩石。常見的有岩漿的圍岩和礦體的圍岩。
二、在岩石地下工程中,由於受開挖影響而發生應力狀態改變的周圍岩體。
圍岩是洞室四周圍繞的岩石,這個洞室可以是人工開鑿的(例如各種隧道、地下倉庫等等),也可以是天然形成的(例如山洞、溶洞等等)。
【圍岩】又稱主岩、容礦岩。礦體周圍的和岩體周圍的岩石均稱圍岩。不過,前者是礦體的圍岩,後者為岩體的圍岩。礦體與圍岩的關係大致有二種情況: 礦體與圍岩在組構上和有用組份的含量上有顯著的差別,接觸界線清楚,如脈狀充填礦體與圍岩的關係。 礦體與圍岩的分界線是過渡的,如浸染狀交代礦體與圍岩的關係。在一般情況下,礦體和圍岩的邊界是通過系統的取樣分析,根據一定的工業指標圈定的。
力學特點
典型的軟弱圍岩分為以下兩種類型:地質結構面發育良好,岩體極度破碎,近於鬆散,處於層問破碎帶,大型斷層或風化強烈地帶的岩體大多表現為此類特性,另一類屬於塊體強度較低,泥岩,黃土等屬於此類。這些圍岩主要有以下一些特點:
這類圍岩或因破碎強烈,地質結構面發育明顯,呈相互交織狀,致使方向性不明顯;或因結構弱面相對塊體自身強度較低,其相對影響不甚顯著,而剪應力和壓應力一般由地質結構面傳遞,所以在不承受拉應力時,可近似地認為軟弱圍岩是各向同性的均勻連續體(或稱“類連續體”)。
該類岩體的抗壓議度較低,且不能承受拉應力。洞室開挖後,如果存在拉應力時,不但圍岩由於拉應力的作用易導致破碎坍塌,而且壓應力在其應力集中後會誘使岩體產生破壞滑移,形成剪下破壞區。若沒有及時施加支護,洞室將由於圍岩變形的發展而引發坍塌.不光現洞頂個別落石的問題,甚至喪失圍岩的總體穩定性。

在承受壓應力的情況下,從軟弱圍岩岩體總體上來看,這種“似連續體”往往表現出一定的彈塑性特徵,這種特徵可理解為在岩體中的應力引起岩體破壞而產生滑移之後,岩體的一部分強度在變形發展的過程中尚可保持。在設計軟弱圍岩中的支護結構時,應考慮和利用軟弱圍岩的這一特徵,利用彈塑性的相莢理論研究該問題。
主要分類
鐵路隧道圍岩分類表14.2-10
類別 | 圍岩主要 工程地質條件 | 圍岩開挖後的穩定 狀態(單線) | |
主要 , 工程地質 , 特徵 | 結構特徵和完整狀態 | ||
Ⅵ | 硬質岩石(飽和極限 抗壓強度 Rb>60MPa)受 地質構造 影響輕微, 節理 不發育,無軟弱面(或夾層);層狀岩層為厚層,層間結合良好 | 呈巨塊狀整體結構 | 圍岩穩定,無坍塌,可能產生, 岩爆 |
Ⅴ | 硬質岩石(Rb>30MPa)受地質構造影響較重,節理較發育,有少量軟弱面(或夾層)和貫通微 張節理 ,但其 產狀 及 組合關係 不致產生滑動;層狀岩層為中層或厚層,層間結合一般,很少有分離現象;或為硬質岩石偶夾軟質岩石 | 呈大塊狀, 砌體結構 | 暴露時間長,可能會出現局部小坍塌,側壁穩定,層間結合差的平緩岩層,頂板易塌落 |
軟質岩石(Rb≈30MPa)受地質構造影響輕微,節理不發育;層狀岩層為厚層,層間結合良好 | 呈巨塊狀, 整體結構 | ||
Ⅳ | 硬質岩石(Rb>30MPa)受地質構造影響較重,節理髮育,有層狀軟弱面(或夾層),但其產狀及組合關係尚不致產生滑動;層狀岩層為薄層或中層,層間結合差;多有分離現象;或為硬、軟質岩石互層 | 呈塊(石)碎(石)狀, 鑲嵌結構 | 拱部無, 支護 ,時可產生小坍塌,側壁基本穩定,爆破震動過大易坍塌 |
軟質岩石(5MPa | 呈大塊狀, 砌體結構 | ||
Ⅲ | 硬質岩石(Rb>30MPa)受地質構造影響很嚴重,節理很發育;層狀軟弱面(或夾層)已基本被破壞 | 呈碎石狀, 壓碎結構 | 拱部無支護時可產生較大的坍塌,側壁有時失去穩定 |
軟質岩石(5MPa | 呈塊(石),碎(石)狀, 鑲嵌結構 | ||
土:1、略具 壓密 或成岩作用的黏性土及 砂類土 2、黃土(Q1、Q2) 3、一般鈣質或鐵質膠結的碎、卵石土、大塊石土 | 1,2,呈大塊狀壓密結構,3,巨塊狀整體結構 | ||
Ⅱ | 石質圍岩位於擠壓強烈的, 斷裂帶 ,內,裂隙雜亂,呈石夾土或土, 夾石 ,類 | 呈角(礫),碎(石)狀,鬆散結構 | 圍岩易坍塌,處理不當會出現大坍塌,側壁經常小坍塌,淺埋時易出現地表下沉(陷)或坍塌至地表 |
一般 第四系 的半乾硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的一般碎、卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4 | 呈鬆散或鬆軟狀 | ||
Ⅰ | 石質圍岩位於擠壓極強烈的斷裂帶內,呈角礫,砂,泥鬆軟體 | 呈鬆軟狀 | 圍岩極易坍塌變形,有水時土,砂常與水一齊湧出,淺埋時易坍塌至地表 |
軟塑狀黏性土及潮濕的粉細砂等 | 黏性土 ,易蠕動, 砂性土 ,潮濕鬆散 | ||
軟塑狀黏性土及潮濕的粉細砂等 | 黏性土易蠕動砂性土潮濕鬆散 | 圍岩極易坍塌變形,有水時土,砂常與水一起湧出,淺埋時易坍塌至地表 |
註:1、層狀岩層的層厚劃分;厚層:大於0.5m;中厚層:0.1~0.5m;薄層:小於0.1m;

2、風化作用對圍岩分類的影響可從以下兩方面考慮:結構完整狀態方面:當風化作用使岩體結構鬆散、破碎、軟硬不一時,應結合因風化作用造成的各種狀況,綜合考慮確定圍岩的結構完整狀態;岩石類別方面;當風化作用使岩石成分改變,強度降低時,應按風化後之強度確定岩石類別;
3、遇有地下水時,可按下列原則調整圍岩類別:在Ⅵ類圍岩或屬於V類的硬質岩中,一般地下水對其穩定影響不大,可不考慮降低;在Ⅳ類圍岩或屬於V類的軟質岩石,應根據地下水的類型、水量大小和危害程度調整圍岩類別,當地下水影響圍岩穩定產生局部坍塌或軟化軟弱面時,可酌情降低1級;Ⅲ類、Ⅱ類圍岩已成碎石狀鬆散結構,裂隙中並有黏性土充填物。地下水對圍岩穩定性影響較大,可根據地下水的類型、水量大小、滲流條件、動水和靜水壓力等情況,判斷其對圍岩的危害程度,適當降低1~2級;在Ⅰ類圍岩中,分類已考慮了一般含水情況的影響,但在特殊含水地層(如處於飽水狀態或具有較大承壓水流時)需另作處理;
4、本表中“類別”和“圍岩主要工程地質條件”欄,適用於單線、雙線和多線隧道,但不適用於特殊地質條件的圍岩(如膨脹性圍岩、多年凍土等)。