RMR圍巖分級(jí)方法在隧道施工現(xiàn)場的應(yīng)用

1、R MR 圍巖分級(jí)方法在隧道施工現(xiàn)場的應(yīng)用唐紅寧(云南鐵路工程監(jiān)理公司,昆明650011摘要:介紹RM R 圍巖分級(jí)方法,將RM R 法與GB50218-94 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行了對(duì)比分析和探討,認(rèn)為RM R 法可以作為施工現(xiàn)場進(jìn)行圍巖初步分級(jí)的參考方法使用,并提出了現(xiàn)場應(yīng)用RMR 法進(jìn)行圍巖分級(jí)的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞:RM R;圍巖分級(jí);現(xiàn)場判別中圖分類號(hào):U 452.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):1672-741X (200806-0665-03Application of R MR M et hod i n Tunnel ConstructionTANG Hongning(Yunnan Ra

2、il w ay Engineering C onsult a ncy Co m pany ,K unm ing 650011,China Abst ract :In th is paper ,the author i n troduces RMR m ethod and m akes contrasti n g analysis and discussion bet w een R MR m ethod and GB50218-94 Standard for Eng ineeri n g C lassification of Rock M asses !.The author conc l u

3、 des that R MR m ethod can be used as a reference standar d f o r pri m ar y c lassification of surround i n g r ock m asses in the constr uctionfield and puts for w ard the ite m s to w hich spec ial atten ti o n should be pa i d i n the field classificati o n of surrounding rock m asses by RMR m e

4、thod .K ey w ords :R MR;classificati o n of surround i n g r ock m ass ;fie l d judg m en t0前言我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5021894 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) (以下簡稱:國標(biāo)GB 5021894明確了工程巖體(圍巖分級(jí)的因素和方法,是隧道設(shè)計(jì)、施工中進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基本依據(jù)。工程建設(shè)階段不同,對(duì)巖體分級(jí)精度的要求也不同,設(shè)計(jì)階段初步確定巖體分級(jí)后,施工階段還應(yīng)根據(jù)巖體揭露情況進(jìn)行補(bǔ)充勘察及測試,并依據(jù)測試資料檢驗(yàn)修正巖體級(jí)別1。在隧道施工中,結(jié)合設(shè)計(jì)文件對(duì)隧道開挖出露的掌子面進(jìn)行觀察和描述,核對(duì)設(shè)計(jì)地質(zhì)情況,判

5、斷圍巖穩(wěn)定性,提出修正設(shè)計(jì)建議,及時(shí)調(diào)整開挖方法和支護(hù)參數(shù)是現(xiàn)場監(jiān)理工程師與施工技術(shù)人員的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容2-3。但由于采集國標(biāo)GB5021894要求的巖體物理力學(xué)參數(shù)(抗壓強(qiáng)度R C 、變形模量E 、泊松比v 、黏聚力C 等受到現(xiàn)場條件限制,加之施工現(xiàn)場工程技術(shù)人員缺乏相應(yīng)的地質(zhì)專業(yè)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)施工中地質(zhì)條件變化與設(shè)計(jì)確定的圍巖級(jí)別不同時(shí),往往不能及早發(fā)現(xiàn),或者不能及時(shí)對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行判別,不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場地質(zhì)監(jiān)控、優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全施工的目的。因此,尋求一種既不違背GB5021894巖體分級(jí)原則,又易于施工現(xiàn)場掌握,能方便快捷地進(jìn)行圍巖級(jí)別簡單判別的方法,對(duì)加強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工間地質(zhì)信息溝通,及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情

6、況修正圍巖級(jí)別有著一定的積極意義。R MR (Rock M ass Ra ti n g 圍巖分級(jí)4-5是畢奧斯基(B ieniask,i 1973提出的巖石質(zhì)量評(píng)分分類法。經(jīng)對(duì)比分析,該分級(jí)方法與國標(biāo)GB5021894選取的基本因素一致,同屬以定性描述為主和定量指標(biāo)為輔的圍巖綜合評(píng)價(jià)分級(jí)法,且直觀易學(xué),在國際上廣為流行,可以作為國標(biāo)GB5021894圍巖分級(jí)方法的補(bǔ)充,可供施工技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行圍巖簡單判別時(shí)使用。在此,對(duì)RMR 圍巖分級(jí)方法在隧道施工中應(yīng)用的一些問題進(jìn)行介紹和探討。1R M R 圍巖分級(jí)介紹R MR 法根據(jù)巖石強(qiáng)度、RQD(巖體質(zhì)量指標(biāo)6、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水、節(jié)理走向

7、等6個(gè)因素對(duì)巖體評(píng)分,分值總和稱為巖體質(zhì)量分,用RMR 表示,取值范圍0100,按RMR 的大小進(jìn)行圍巖分級(jí)。#R MR =6i=1Ri式中6個(gè)指標(biāo)的相關(guān)因素分別為R 1為巖石抗壓強(qiáng)收稿日期:2008-07-21;修回日期:2008-08-08作者簡介:唐紅寧(1971,男,云南省牟定縣人,2005年畢業(yè)于西南交通大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè),工程師,現(xiàn)從事鐵路工程監(jiān)理工作。#第28卷#第6期2008年12月#隧道建設(shè)Tunnel Construction#Vo.l 28#N o .6Dec .#2008度;R2為RQD(巖體質(zhì)量指標(biāo);R3為節(jié)理間距;R4為節(jié)理狀態(tài);R5為地下水狀態(tài);R6為修

8、正系數(shù),表示節(jié)理的方向?qū)こ痰挠绊?。在隧道施工現(xiàn)場進(jìn)行圍巖分級(jí)判別,需要在每一次開挖清理松動(dòng)浮石后,及時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行觀察,描述并記錄開挖面地層的層理、節(jié)理、裂隙結(jié)構(gòu)狀態(tài)、巖體軟硬程度、出水量等因素,形成掌子面地質(zhì)素描記錄,再結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)7、監(jiān)控量測資料,按以下程序進(jìn)行操作。1.1確定R M R初值確定RMR初值要對(duì)照地質(zhì)素描記錄,按照以下所列5項(xiàng)內(nèi)容逐一鑒定并評(píng)分,然后再把5個(gè)單項(xiàng)因素的分值累計(jì)起來,得到RMR評(píng)分初值。1.1.1巖石強(qiáng)度(單軸抗壓強(qiáng)度巖石強(qiáng)度決定了圍巖的抗壓極限,可以實(shí)驗(yàn)測定,現(xiàn)場也可以使用地質(zhì)錘對(duì)掌子面所有部位進(jìn)行敲擊觀察后判定。按表1判定強(qiáng)度后,參照表2按015評(píng)分。

9、表1現(xiàn)場判定巖石(土強(qiáng)度參考標(biāo)準(zhǔn)T able1R efe rence standards f o r fi e ld deter m i nation o f rock (so ilstreng t h巖石描述參考強(qiáng)度/M Pa代表巖石非常堅(jiān)硬,錘鈍面用力數(shù)次方可擊碎>200石英巖、玄武巖堅(jiān)硬巖,錘鈍面用力可擊碎100200大理石、片麻巖中等堅(jiān)硬巖,錘鋒利面可敲擊出淺洞50100砂巖、板巖、頁巖中等脆弱巖,很難用小刀切開,錘鋒利面可敲擊出深洞50100煤炭、片巖、粉砂巖非常脆弱巖,用小刀可切開,錘擊下粉碎125粉筆、鹽巖人工可開挖土壤<1表2巖石(土強(qiáng)度指標(biāo)(R1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)T ab

10、l e2G radi ng standa rds f o r ro ck(so ilstrength i ndex(R1強(qiáng)度/M Pa>2002001001005050252510103<3 R1評(píng)分1512742101.1.2巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD(巖芯完整性巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD表示巖石的完整性。RQD的確定方法是:采用直徑為75mm的雙層巖心管鉆進(jìn),提取長度為1m、直徑為54mm的巖芯,將長度小于10c m 的破碎巖心及軟弱物質(zhì)剔除,然后測量大于或等于10 c m長柱狀巖芯的長度(即:長度大于10c m的完整巖芯占鉆進(jìn)長度的百分比。巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD參照表3按320評(píng)分。表3RQD巖

11、體質(zhì)量指標(biāo)(R2評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)T able3G rad i ng standards f o r RQD ro ck m asses quality ind i ces(R2R QD/%10090907575505025<25 R2評(píng)分20171383注:現(xiàn)場不具備條件時(shí),RQD可通過現(xiàn)場計(jì)數(shù)單位體積中的節(jié)理數(shù)量J v后,按下式進(jìn)行換算:RQD=115-3.3J v(Jv為每立方米巖體中的節(jié)理總數(shù)。1.1.3節(jié)理間距節(jié)理是巖石因構(gòu)造斷裂而產(chǎn)生的斷面或異性結(jié)構(gòu)面,通俗而言就是巖石裂開而裂面兩側(cè)無明顯相對(duì)位移的裂縫。節(jié)理也稱不連續(xù)斷面或異性結(jié)構(gòu)面。節(jié)理間距應(yīng)量取掌子面所有裂縫間的間距并計(jì)算出平均距

12、離,節(jié)理間距參照表4按530分評(píng)分。表4節(jié)理間距(R3評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)T able4G rad i ng standards for j o int spaci ng(R3節(jié)理間距/c m>30030010010030305<5 R3評(píng)分3025201051.1.4節(jié)理狀態(tài)節(jié)理狀態(tài)也稱不連續(xù)面狀態(tài)和間隙狀態(tài),是用來反映節(jié)理間隙填充、間隙面的粗糙程度、間隙長度及延續(xù)性等特征的?，F(xiàn)場觀察要重點(diǎn)考察節(jié)理兩側(cè)面或異性結(jié)構(gòu)面接觸最差和最薄弱處的狀態(tài)。節(jié)理狀態(tài)參照表5按025評(píng)分。表5節(jié)理狀態(tài)(R4評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)T able5G rad i ng standards for j o int state(R4

13、節(jié)理狀態(tài)裂開面很粗糙,節(jié)理不連通,未張開裂開面比較粗糙裂開面稍粗糙裂開面比較平滑,有填充裂開面夾泥,土質(zhì)較軟間隙描述#沒有間隙,結(jié)合緊密,巖石未風(fēng)化#裂開寬度<1mm,結(jié)合緊密,兩壁微風(fēng)化#裂開寬度>1mm,兩壁高度風(fēng)化,結(jié)合松散#夾泥厚度小于5mm或裂開寬度15mm,節(jié)理連通#夾泥厚度大于5mm或裂開寬度大于5mm,節(jié)理連通R4評(píng)分252012601.1.5地下水地下水會(huì)影響巖體質(zhì)量,須觀察距掌子面10m范圍內(nèi)地下水的總體情況,對(duì)水流、水壓、掌子面含水狀況等進(jìn)行描述。地下水參照表6按010評(píng)分。1.2根據(jù)節(jié)理裂隙的走向修正RMR值根據(jù)節(jié)理裂隙的走向修正RMR初值的目的在于進(jìn)一步強(qiáng)

14、調(diào)節(jié)理裂隙對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生的不利影響,修正評(píng)分的取值辦法見表7。666#隧道建設(shè)#第28卷#1.3#確定圍巖類別經(jīng)修正后RMR值就是圍巖的總評(píng)分,就是圍巖質(zhì)量綜合評(píng)判指標(biāo),是劃分圍巖類別的依據(jù)。圍巖類別按表8確定。2R M R圍巖分級(jí)方法的適用性探討在隧道施工現(xiàn)場采用RMR法進(jìn)行圍巖初步判別,是否違反國標(biāo)GB202894要求,是否能在施工現(xiàn)場使用呢?以下就對(duì)RMR圍巖分類方法的適用性進(jìn)行粗淺的探討。表6地下水(R5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)T ab l e6G rad i ng standa rds f o r g round w ater(R5每10m涌水量/(L/m i n節(jié)理水壓力與大主應(yīng)力的比值隧洞干燥

15、程度R5評(píng)分#0#0干燥#10 #<25#0.00.2稍潮濕7 #25125#0.20.5滴水#4 #>125#>0.5涌水#0表7按節(jié)理方向的修正評(píng)分值T ab l e7G rad i ng values m odified on basis o f j o i nt d irection評(píng)定項(xiàng)目垂直于隧道軸線方向開挖方向與傾斜方向相同開挖方向與傾斜方向相反平行于隧道軸線方向節(jié)理傾角#45%/90%20%/45%45%/90%20%/45%45%/90%20%/45%0%/45%評(píng)價(jià)描述#很好好中等差很差好中等修正評(píng)分值0-2-5-10-125-10表8按總評(píng)分確定的巖體級(jí)

16、別T able8R ock m ass grade dete r m ined on basis of to tal g rad i ngva l ues修正后的R M R值10081806160414021<20圍巖級(jí)別&(質(zhì)量描述很好的巖體好巖體中等巖體差的巖體很差的巖體2.1分級(jí)數(shù)目與評(píng)價(jià)目標(biāo)R MR法與國標(biāo)GB5021894均對(duì)圍巖采用五級(jí)!分類法,在對(duì)圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的目標(biāo)上是一致的。圍巖分級(jí)的目的是評(píng)價(jià)地下洞室圍巖的穩(wěn)定性,在同樣五級(jí)!分類的條件下,不論R MR還是國標(biāo)GB5021894,在確定了圍巖級(jí)別后,對(duì)同一級(jí)別圍巖的主要地質(zhì)特征、圍巖定性描述、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是基本一

17、致的。表9列出了這2種方法確定圍巖級(jí)別的圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。表9圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)對(duì)比T able9A ssess m ent on stability o f surroundi ng rock m ass圍巖級(jí)別R M R質(zhì)量描述平均穩(wěn)定時(shí)間GB50218-94自穩(wěn)能力&非常好的巖體15m跨,10年跨度+20m,可長期穩(wěn)定好巖體8m跨,1年跨度1020m,可基本穩(wěn)定(一般巖體5m跨,7d510m,可穩(wěn)定數(shù)月;跨度<5m,可基本穩(wěn)定差巖體 2.5m跨,10h 跨度>5m,一般無自穩(wěn)能力,跨度+5m,可穩(wěn)定數(shù)日1月非常差巖體1m跨,30m i n無自穩(wěn)能力2.2圍巖分極考慮的因素R

18、 MR法與國標(biāo)GB5021894在圍巖分級(jí)上所考慮的因素基本一致。在圍巖分級(jí)因素的選取方面,R MR法考慮了巖石強(qiáng)度、RQD(巖體質(zhì)量指標(biāo)、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水、節(jié)理方法6個(gè)方面的影響因素。按國標(biāo)GB5021894進(jìn)行巖體質(zhì)量分級(jí),是以巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度為2個(gè)基本因素,再考慮地下水、軟弱結(jié)構(gòu)面和地應(yīng)力等因素進(jìn)行修正。其中的巖體完整程度指標(biāo),是通過結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、主要結(jié)構(gòu)面類型、結(jié)合程度3個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?？梢钥闯?RMR考慮的巖芯完整度(RQD、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)等因素均包涵在其中,國標(biāo)所考慮的因素比R MR更為全面。2.3定性與定量相結(jié)合R MR法與國標(biāo)GB5021894均以

19、巖體質(zhì)量等級(jí)作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),均采用定性與定量相結(jié)合確定綜合特征值的分級(jí)方法。國標(biāo)GB5021894工程巖體分級(jí)采用定性與定量兩種方法平行進(jìn)行,相互校核和檢驗(yàn)。RMR是定性為主,定量為輔的分級(jí)方法,在綜合特征值的確定上,偏重于定性觀察,突出節(jié)理結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響,所以又被稱之為節(jié)理化巖體地質(zhì)力學(xué)分類。3現(xiàn)場應(yīng)用R M R圍巖分類的注意事項(xiàng)1RMR法只是國際流行的一種圍巖分級(jí)方法,不是我國的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,其分級(jí)因素、分類等級(jí)雖然和GB5021894有一定的兼容性,但絕不能有意或無意地取代GB5021894,只能起到參考作用。在現(xiàn)場應(yīng)用RMR方法進(jìn)行圍巖判別后,應(yīng)參照GB5021894定性定量指標(biāo)

20、進(jìn)行修正,積累經(jīng)驗(yàn),提高準(zhǔn)確性和可靠性。2GB5021894是強(qiáng)制性的國家通用標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)各行業(yè)有關(guān)巖石工程的勘察設(shè)計(jì)、施工支護(hù)均要嚴(yán)格執(zhí)行。因此,在現(xiàn)場使用RMR法判別圍巖類別后,只能據(jù)此提出建議,除了在危及工程實(shí)體及人身安全的情況下,不能據(jù)此修改設(shè)計(jì),不能據(jù)此改變隧道的施工方法和支護(hù)措施。對(duì)圍巖級(jí)別的確定,應(yīng)由勘察設(shè)計(jì)專業(yè)人員進(jìn)行確認(rèn)。(下轉(zhuǎn)671頁667#第6期#唐紅寧:#R M R圍巖分級(jí)方法在隧道施工現(xiàn)場的應(yīng)用#及質(zhì)量波動(dòng)監(jiān)控等需要對(duì)比的場合,電通量試驗(yàn)并不能對(duì)混凝土作簡單壽命預(yù)測8。 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定 也指出提出混凝土電通量指標(biāo)的目的只是用于制定混凝土配合比時(shí)相對(duì)比較

21、不同混凝土的抗侵入性。而將它用于質(zhì)量控制及驗(yàn)收,僅僅根據(jù)電通量試驗(yàn)數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)混凝土的耐久性是要經(jīng)過仔細(xì)考慮的5。4結(jié)語電通量試驗(yàn)是客運(yùn)專線混凝土工程重要的耐久性試驗(yàn),了解電通量試驗(yàn)技術(shù)上的若干缺陷、明晰電通量試驗(yàn)的應(yīng)用范圍,有助于試驗(yàn)人員理解掌握該試驗(yàn),為更好更合適地應(yīng)用電通量試驗(yàn)評(píng)價(jià)混凝土的耐久性打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn):1T Z2102005鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南S.北京:中國鐵道出版社,2005.2鐵建設(shè)2005157號(hào)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定S.北京:中國鐵道出版社,2005.3陳洪光.客運(yùn)專線鐵路隧道混凝土設(shè)計(jì)中存在的不足與解決辦法J.混凝土,2006(11:35-37.4吳中

22、偉,廉慧珍.高性能混凝土M.北京:中國鐵道出版社,1999.5沈榮燾,王璋水,崔玉忠.纖維增強(qiáng)水泥與纖維增強(qiáng)混凝土M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.6趙鐵軍.混凝土滲透性M.北京:科學(xué)出版社,2006.7G BJ821985普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法S.北京:中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn),1999.8A ST M C1202.Standard T estM et hod for E lectr i ca l Ind ica ti ono f Concrete,s A bilitytoR esist Chloride l on Pene trati onS.U S A:A S TM,199

23、7.9肖筱南,趙來軍,黨林立.現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法M.北京:北京大學(xué)出版社,2004.10陳洪光.客運(yùn)專線鐵路隧道混凝土設(shè)計(jì)中存在的不足與解決辦法J.混凝土,2006(11:35-37.(上接667頁3RMR采用RQD(巖芯完整度作為評(píng)價(jià)圍巖完整性的定量指標(biāo)之一,但由于RQD值的取得要使用75mm的雙層巖芯管金剛石鉆頭鉆取,而我國對(duì)金剛石鉆頭的使用還未普及?，F(xiàn)場不具備條件時(shí),RQD可通過現(xiàn)場計(jì)取巖體單位體積中的節(jié)理數(shù)量J v后,按RQD=115-3.3J v(J v為每立方米巖體中的節(jié)理總數(shù)進(jìn)行換算。但巖體單位體積節(jié)理數(shù)J v的測量統(tǒng)計(jì),應(yīng)遵守GB5021894的規(guī)定。4現(xiàn)場觀察記取RMR圍巖分類的評(píng)判參數(shù)(R1 R6,應(yīng)分部位,多點(diǎn)測試!后采用參數(shù)的平均值進(jìn)行評(píng)分,切忌以點(diǎn)代面,盲目主觀。分部位!可根據(jù)開挖面大小,結(jié)合隧道開挖方法確定,每部分面積以2030m2為宜,如分為拱部,洞身上部,洞身下部!。5由于GB5021894考慮的影響圍巖穩(wěn)定性的分級(jí)因素比R MR法全面,分級(jí)評(píng)價(jià)方法上也較R M R 法細(xì)致,在運(yùn)用這2種分級(jí)方法對(duì)同一圍巖進(jìn)行分級(jí)時(shí),GB5021894確定