随着大量深埋越岭公路隧道的修建,目前围岩分级方法在一定程度上不能满足高地应力条件下的围岩分级需要,故建立高地应力条件下公路隧道施工阶段围岩综合分级方法非常必要。本文针对公路隧道围岩分级的需要,结合前人的研究成果,采用现场地质调查和地质资料收集,国内外相关资料的查阅、归纳和分析,以定性分级与定量分级相结合,运用数值模拟方法以及可拓学方法,对高地应力公路隧道施工阶段围岩分级的几个方面进行探讨,从而建立高地应力公路隧道施工阶段围岩综合分级方法。获得的主要成果和认识如下:(1)通过对国内外各种围岩分级方法以及国内已建公路隧道围岩定性分级方案所选取的指标进行分析和归类,从岩石坚硬程度、完整程度以及其他修正因素指标(地应力、地下水和优势结构面与洞轴线的夹角关系)三个大的方面,建立泥巴山公路隧道施工阶段围岩定性分级方案,运用该方案对该隧道已开挖的段落进行围岩分级取得了较好的效果。(2)常用的围岩分级方法Q法和公路隧道设计规范的BQ法的应用研究表明,在低地应力段围岩质量较差的Ⅳ级、Ⅴ级围岩分级结果较好,两种分级方法的分级结果与实际吻合率较高,而在高地应力段的围岩分级结果较差,特别是BQ法的分级结果与实际吻合率较低,其适用性也较差。(3)由于BQ法在高地应力段及岩爆或大变形段的分级适用性较差,本文针对BQ法对于初始地应力折减系数K3考虑不足的缺点,将高地应力条件下的岩爆和大变形对围岩质量的影响引入围岩分级中。采用强度应力比值将岩爆烈度分为四个等级、大变形分为三个等级,各个等级对应相应的折减值,从而形成岩爆段和非岩爆段的初始地应力折减系数值K31,以及大变形和非大变形段的初始地应力折减系数值K32,再以BQ法为基础建立了高地应力条件下的围岩分级BQ-hg法。(4)运用可拓学方法进行公路隧道围岩分级。首先通过指标的选取(本文选取了岩石强度Rc、RQD值、岩体完整性Kv值、地下水状态和地应力σ1值),对指标参数值进行无量纲化处理,然后构造相应的经典域物元和节域物元,再确定各个指标的权重,最后通过关联函数得出相应的围岩级别。(5)对隧道洞径对于围岩稳定和支护的影响进行了分析和讨论。通过对各级围岩在不同开挖跨度下的数值模拟,从定性方面讨论了跨度对围岩稳定性的影响,得出跨度的增加对于围岩的稳定性会产生不利的影响,特别是对于岩体质量较差的围岩影响更为明显。采用各种围岩压力计算公式(行业规范、理论计算公式、国外分级体系推荐公式)对Ⅳ级、Ⅴ级围岩压力进行计算,并对计算结果以及跨度对围岩压力的影响进行分析和探讨。