工程巖體分類

第五章工程巖體分類主要內(nèi)容1.概述2.工程巖體分類3.我國工程巖體的分類規(guī)范4.工程巖體分類的詳細運用31、概述1.1分級的目的:評價工程巖體的穩(wěn)定性〔1〕經(jīng)過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測能夠出現(xiàn)的巖膂力學(xué)問題。為工程設(shè)計、支護襯砌、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和根據(jù)?！?〕為巖石工程建立的勘察、設(shè)計、施工和編制定額提供必要的根本根據(jù)?！?〕便于施工方法的總結(jié),交流,推行，為便于行業(yè)內(nèi)技術(shù)改革和管理。41.2分級的種類根據(jù)用途的不同，巖體工程分級有通用的分級和公用的分級兩種。1〕通用分類：原那么的、大致的分類，未針對專門的工程領(lǐng)域，供各學(xué)科領(lǐng)域各部門平安運用的分類?！?〕公用分類：專為某項工程目的效力的分類，思索要素少一些，深化、細致。錨桿支護的圍巖分級；地鐵巖層分級；壩基巖體分級以及工程地質(zhì)的巖石分級等等?！?〕確定分類的目的和適用對象?！?〕分類應(yīng)該定量—便于用于技術(shù)計算和制定定額。〔3〕分類的級數(shù)適宜—從工程適用看，普通五級?！?〕分類方法和計算步驟應(yīng)簡單明了，數(shù)字便于記憶，便于運用?！?〕要素要獨立—根本要素：構(gòu)造面、巖塊質(zhì)量〔力學(xué)特性〕、風(fēng)化、水、地應(yīng)力、工程施工條件和規(guī)模。1.3分類原那么國際趨勢：“綜合特征值〞分類法1.4影響巖體工程性質(zhì)的主要要素巖石強度和質(zhì)量強度(軟、硬)變形性(構(gòu)造上的致密、疏松)巖體的完好性脆弱面、脆弱帶和其間充填的原生或次生物質(zhì)的性質(zhì)水的影響強度減弱〔國內(nèi)都用室內(nèi)單軸抗壓強度目的來反映〕?！灿脴?gòu)造面特征的統(tǒng)計結(jié)果或巖體彈性波來反映〕巖石的物理力學(xué)性質(zhì)惡化沿裂隙構(gòu)成滲流影響巖體的穩(wěn)定性?！曹浕?、降低穩(wěn)定性〕1986年國家計委同意編制了<工程巖體分級規(guī)范>，并于1994年經(jīng)國家建立部同意為強迫性國家規(guī)范，于1995年7月1日起施行。該規(guī)范屬于國家規(guī)范第二層次的通用規(guī)范，適用于各部門、各行業(yè)的巖石工程。1.5工程巖體分級的代表性方案2.工程巖體代表性分類2.1按巖塊的單軸抗壓強度〔Ｒc〕分類表5-1巖塊按抗壓強度分類類別巖石單軸抗壓強Rc〔MPa〕巖石類別Ⅰ250~160特堅巖Ⅱ160~100堅巖Ⅲ100~40次堅巖Ⅳ<40軟巖2023/12/2982.2RQD〔rockqualitydesignation〕分類RQD〔巖體質(zhì)量目的〕：用直徑為75mm的金剛鉆頭，雙層巖芯管在巖石中鉆進，延續(xù)取芯。長度大于10cm的巖芯總長度與鉆進總進尺的比值，以百分數(shù)表示。巖石質(zhì)量目的RQD〔rockqualitydesignation〕:類別RQD〔%〕工程分級Ⅰ90~100極好的Ⅱ75~90好的Ⅲ50~75中等的Ⅳ25~50差的Ⅴ0~25極差的表5-4按RQD大小的巖石工程分級2023/12/29115級分級，極好的～極差的。用RQD值來描畫巖石的質(zhì)量分級：例：某鉆孔的長度為250cm，其中巖芯采取總長度為200cm,而大于10cm的巖芯總長度為157cm(圖5-2)，那么巖芯采取率：200/250=80%RQD=157/250=63%2.3按巖體構(gòu)造類型分類指出彈性波速與巖石種類、密度、年代、裂隙和夾層等的關(guān)系?？紫堵省⑽矢飨虍愋?，平行層面>垂直層面〔<1.67〕變化〔壓力大，速度〕構(gòu)造面的存在使波速下降。中科院地質(zhì)所古德振教授進展分類〔見下表5-5〕4類：整體塊狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造、散體構(gòu)造。目的：波速Vp；巖土體/巖塊，Vp之比；波可接納間隔〔m〕。類別彈性波指示塊狀構(gòu)造層狀構(gòu)造碎裂構(gòu)造散體構(gòu)造波速Vp〔m/s〕范圍采用值最小值4000~5000450035003000~4000350025002000~350027501500<20001500500巖體Vpm/Vpsr范圍采用值最小值>0.80.80.60.5~0.80.650.50.3~0.60.450.3<0.40.3—可接納間隔〔m〕范圍最小值5~1033~521~31<1—2023/12/2914表5-5各類構(gòu)造體中的彈性波傳播特性表5-6日本鐵路隧道圍巖分類〔池田和彥于1969〕圍巖強度分類巖質(zhì)良好程度備注ABCDEF1>5.0

>4.8>4.2

好1．開挖面有涌水時，分類要降一級；2．膨脹性巖石〔蛇紋巖，蛻變安山巖、石墨片巖、凝灰?guī)r、溫泉余土〕的彈性波速值。要特殊思索這種情況其速度值小于4.0km/s，泊松比大于0.3；3．對風(fēng)化巖層泊松比小于0.3時，分類要提高一級到兩級；4．單位：km/s25.0~4.4

4.8~4.24.2~3.6

34.6~4.04.8~4.24.4~3.83.8~3.2>2.6

中等44.2~3.04.4~3.84.0~3.43.4~2.82.6~2.0

53.8~3.24.0~3.43.6~3.03.0~2.42.2~1.61.8~1.2差6<3.4<3.6<2.6<2.6<1.81.4~0.87

<1.4<1.02023/12/2915我國工程巖體分級規(guī)范〔GB50218-94〕分兩步計算：〔一〕巖體根本質(zhì)量分級－計算BQ，初步分級〔二〕巖體穩(wěn)定性分級－思索影響要素，修正BQ，再按照[BQ],進展詳細分類。

2.4我國工程巖體分類規(guī)范〔GB50213—94〕〔1〕巖體鞏固程度?！?〕巖體完好程度。1、定性確實定巖體根本質(zhì)量錘擊聲、回彈和手感易碎程度、變形情況吸水情況構(gòu)造面發(fā)育程度主要構(gòu)造面的結(jié)合程度構(gòu)造面類型〔表5-3〕〔表5-4〕〔1〕巖石的鞏固程度—Rc〔實測巖石單軸飽和抗壓強度〕，按Rc劃分5類鞏固度[<60～<5MPa]。表5-5Rc與定性劃分的巖石鞏固程度的對應(yīng)關(guān)系Rc〔MPa〕>6060~3030~1515~5<5鞏固程度鞏固巖較鞏固巖較軟巖軟巖極軟巖2023/12/29182、定量確實定巖體根本質(zhì)量留意：Rc≥60鞏固巖,Rc<5極軟巖,與表5-1Rc=160~100有區(qū)別〔2〕巖體完好性目的Kv[>0.75～0.15]m-massr-rockVpm—巖體彈性縱波速度〔km/s〕Vpr—巖石彈性縱波速度〔km/s〕or用Jv來核算Kv2023/12/2919表5-7Jv與Kv對照表結(jié)論：Kv與定性劃分的巖體完好程度對應(yīng)。完好性分5類完好~極破碎表5-7Kv與定性劃分的巖體完好程度的對應(yīng)關(guān)系Jv〔條/m3〕<33~1010~2020~35>35Kv>0.750.75~0.550.55~0.250.35~0.15<0.15Kv>07530.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完好程度完整較完好較破碎破碎極破碎2023/12/29203.巖體根本質(zhì)量分級〔1〕巖體根本質(zhì)量目的〔BQ〕式中，BQ—巖體根本質(zhì)量目的；Rc—巖石單軸飽和抗壓強度〔MPa〕；Kv-—巖體完好性指數(shù)值。注：兩條限制，Rc與Kv關(guān)系，Kv與Rc關(guān)系，有矛盾。2023/12/2921a.計算巖體根本質(zhì)量目的BQBQ=90+3σC+250KV式中：σC－巖石單軸飽和抗壓強度,MPa;KV－巖體完好性指數(shù)值注：①當(dāng)σC>90KV+30,代σC＝90KV+30②當(dāng)KV>0.04RC+0.4,代KV＝0.04RC+0.4〔2〕．按計算所得的BQ值按表5-8進展巖體根本質(zhì)量分級，共分5級，BQ值≥550~<250根本質(zhì)量級別巖體根本質(zhì)量的定性特征巖體根本質(zhì)量目的〔BQ〕Ⅰ鞏固巖，巖體完好>550Ⅱ鞏固巖，巖體較完好較鞏固巖，巖體完好550~451Ⅲ鞏固巖，巖體較破碎較鞏固巖或軟硬巖巖層，巖體較完好較軟巖，巖體完好450~35Ⅳ鞏固巖，巖體較破碎軟鞏固巖，巖體較破碎~破碎較軟巖或軟鞏固巖互層，且以軟巖為主，巖體較完好—較破碎；軟巖，巖體完好—較完好350~251Ⅴ軟軟巖，巖體破碎軟巖，巖體較破碎—破碎全部極軟巖及全部極破碎巖<250〔三〕結(jié)合工程情況，進展巖體根本質(zhì)量的修正[BQ][BQ]—巖體根本質(zhì)量目的修正值；BQ—巖體根本質(zhì)量目的；K1—地下水影響修正系數(shù)；K2—主要脆弱構(gòu)造面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3—初始應(yīng)力形狀影響修正系數(shù)。K1、K2、K3值，分別見表5-19、表5-20、表5-21

2023/12/2924K1BQ地下水出水形狀>450450~351350~251<250潮濕或點滴狀出水00.10.2~0.30.4~0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓小于等于0.1MPa或單位出水量≤10L/(min·m)0.10.2~0.30.4~0.60.7~0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓大于0.1MPa或單位出水量大于≤10L/(min·m)0.20.4~0.60.7~0.91.02023/12/2925

表5-9地下水影響修正系數(shù)k1表5-10主要脆弱構(gòu)造面產(chǎn)狀影響修正系K2構(gòu)造面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系構(gòu)造面走向與洞軸線夾角<30°構(gòu)造面傾角30°~75°構(gòu)造面走向與洞軸線夾角<30°構(gòu)造面傾角>75°其他組合K20.4~0.60~0.20.2~0.42023/12/2926表5-11初始應(yīng)力形狀影響修正系數(shù)K3K3BQ

初始應(yīng)力形狀>550550~451450~351350~251<250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.02023/12/29272.3巖體地質(zhì)力學(xué)分類(RMR分類)分類目的：巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水方法：〔1〕根據(jù)各類目的的數(shù)值，按表5-13A的規(guī)范評分，求和得總分RMR值?！?〕按表5-13B和表5-14的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚??！?〕用修正后的總分對照表5-13C求得巖體的類別及相應(yīng)的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度目的(c，φ)值。@1973，南非科學(xué)和工業(yè)委員會〔CSIR)畢昂斯基(Bieniaski)提出RMR計算式@1979年，提出修正RMR計算式@為什么要思索節(jié)理方向?qū)こ棠芊裼欣睷6〕修正前五個評分之和？@看下面的幾幅圖的情況，如何？思索節(jié)理方向?qū)こ棠芊裼欣麃硇拚拔鍌€評分之和R6€根據(jù)6個參數(shù)之和RMR值，把巖體的質(zhì)量劃分為五類2.4工程巖體分級的運用〔一〕巖體物理力學(xué)參數(shù)的選用2個參數(shù)物理表5-22峰值抗剪強度表5-232023/12/2933表5-22巖體物理力學(xué)參數(shù)巖體根本質(zhì)量級別重力密度(kN/m3)抗剪斷峰值強度變形模量E〔MPa〕泊松比內(nèi)摩擦角〔?！痴尘哿〔MPa〕Ⅰ>26.5>60>2.1>33<0.2Ⅱ60~502.1~1.533~200.2~0.25Ⅲ26.5~24.550~391.5~0.720~60.25~0.3Ⅳ24.5~22.539~270.7~0.26~1.30.3~0.35Ⅴ<22.5<27<0.2<1.3>0.352023/12/2934表5-23巖體構(gòu)造面抗剪斷峰值強度序號兩側(cè)巖體的鞏固程度及構(gòu)造面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角粘聚力C〔MPa〕1鞏固巖，結(jié)合好>37>0.222鞏固—較鞏固巖，結(jié)合普通；極軟巖，結(jié)合好37~290.22~0.123鞏固—軟鞏固巖，結(jié)合差；較軟巖—軟巖，結(jié)合普通29~190.12~E0.084軟鞏固—軟軟財，結(jié)合差—結(jié)合很差；軟巖、結(jié)合差；軟質(zhì)巖的泥化面19~130.08~0.055軟鞏固巖及全部軟質(zhì)巖，結(jié)合很差；軟質(zhì)巖泥化層本身<13<0.052023/12/2935〔二〕地下工程巖體自穩(wěn)才干確實定表5-24地下工程巖體自穩(wěn)