岩石力学课件---5岩体综合调查及分类

1、第第 五五 章章岩体综合调查及岩体分类岩体综合调查及岩体分类5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 调查方法：钻孔取心调查和沿暴露面调查调查方法：钻孔取心调查和沿暴露面调查 一、钻孔取心调查一、钻孔取心调查 钻取岩心，计算节理密度、间距、岩心采取率或岩石质量指钻取岩心，计算节理密度、间距、岩心采取率或岩石质量指标等，必要时，用点荷载测岩石强度。标等，必要时，用点荷载测岩石强度。 1、钻孔取心要求、钻孔取心要求 （1）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置钻孔；钻孔方）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置钻孔；钻孔方位尽量与几组结构面斜交，或结合暴露面调查考虑钻孔方位，位尽量与几组结构面斜交

2、，或结合暴露面调查考虑钻孔方位，以便综合分析调查资料。以便综合分析调查资料。 （2）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定向）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定向装置。装置。 （3）岩心采集和保存）岩心采集和保存5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法一、钻孔取心调查一、钻孔取心调查 2、岩心调查记录岩心调查记录5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法一、钻孔取心调查一、钻孔取心调查 2、岩心调查记录岩心调查记录 钻孔岩心柱状图：钻孔岩心柱状图： 按钻孔穿过岩层的岩性和节理绘成柱状。柱状图应包括：按钻孔穿过岩层的岩性和节理绘成柱状。柱状图应包括： A、岩性界线和岩性符号

3、、岩性界线和岩性符号 B、矿化及矿物符号、矿化及矿物符号 C、矿脉及岩脉、矿脉及岩脉 D、节理、破碎带或断层、节理、破碎带或断层 岩心描述：包括节理蚀变程度、节理岩心描述：包括节理蚀变程度、节理 面粗糙度、节理面充填及胶结情况，面粗糙度、节理面充填及胶结情况， 断层及破碎带内的构造岩类型及厚度等。断层及破碎带内的构造岩类型及厚度等。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查 沿暴露面调查在露天边坡和地下坑道壁面进行，沿暴露面调查在露天边坡和地下坑道壁面进行， 内容包括：内容包括： A、岩体构造：结构面组数、密度、产状、连续性、起伏度和、岩体构造：结构面组数、密度、

4、产状、连续性、起伏度和粗糙度等进行统计和分布规律研究。粗糙度等进行统计和分布规律研究。 B、地下水：地下水赋存情况、涌水、流水、浸水点的位置及、地下水：地下水赋存情况、涌水、流水、浸水点的位置及分布特征。分布特征。 C、岩体和不连续面风化情况、岩体和不连续面风化情况 D、节理岩块的强度和壁面回弹值等、节理岩块的强度和壁面回弹值等 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查（）结构面成因类型（）结构面成因类型 1、层理面：沉积成岩过程中形成的结构面。、层理面：沉积成岩过程中形成的结构面。 2、不整合面：老岩层的风化剥蚀面和新岩层的底面，是不连续面。、不整合面：老岩层

5、的风化剥蚀面和新岩层的底面，是不连续面。 3、断层：构造运动中形成的断裂面。按力学属性可分为：张性断、断层：构造运动中形成的断裂面。按力学属性可分为：张性断层、压性断层、张扭性及压扭性断层。根据构造岩和断面上的擦层、压性断层、张扭性及压扭性断层。根据构造岩和断面上的擦痕鉴别。痕鉴别。 4、节理：是岩体中未发生相对错动的断裂面，有张节理和剪节理，、节理：是岩体中未发生相对错动的断裂面，有张节理和剪节理，根据节理面形态粗糙度、张开度等特征进行判断。根据节理面形态粗糙度、张开度等特征进行判断。 5、劈理：是指岩层中大致平行、密集、微细的构造节理，其间距、劈理：是指岩层中大致平行、密集、微细的构造节理

6、，其间距一般为几个一般为几个mm-几个几个cm， 若大于几若大于几cm则应称为节理。强烈挤压则应称为节理。强烈挤压地段出现，常与褶皱、断层同时形成相伴产出，褶皱变形或断层地段出现，常与褶皱、断层同时形成相伴产出，褶皱变形或断层错动过程中产生的密集剪切破裂面。错动过程中产生的密集剪切破裂面。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查（二）不连续面张开度或厚度（二）不连续面张开度或厚度 不连续面张开度或厚度指不连续面两侧壁的垂直距离。不连续面张开度或厚度指不连续面两侧壁的垂直距离。 （三）（三）不连续面的粗糙度不连续面的粗糙度 （四）不连续面的渗水性：流水、渗水、潮湿

7、、干燥（四）不连续面的渗水性：流水、渗水、潮湿、干燥 （五）岩体和不连续面风化蚀变程度（五）岩体和不连续面风化蚀变程度 可用三种方法确定：可用三种方法确定： 1、肉眼鉴定充填物和两壁岩石风化蚀变程度。、肉眼鉴定充填物和两壁岩石风化蚀变程度。 2、用回弹仪测定不连续面两壁岩石的回弹值，将其与同种新鲜、用回弹仪测定不连续面两壁岩石的回弹值，将其与同种新鲜岩面的回弹值进行比较分级。岩面的回弹值进行比较分级。 3、在不连续面壁取岩块作点荷载试验，与同种新鲜岩块的点荷、在不连续面壁取岩块作点荷载试验，与同种新鲜岩块的点荷载强度值进行比较分级。载强度值进行比较分级。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法

8、二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查 具体做法是：具体做法是：沿暴露面布置一条测线，测线基点设在调查沿暴露面布置一条测线，测线基点设在调查区边缘，沿测线拉一皮尺，逐条量测每条结构面距基点的距离区边缘，沿测线拉一皮尺，逐条量测每条结构面距基点的距离（基距）、产状、持续性、粗糙度、充填、胶结情况、张开度、（基距）、产状、持续性、粗糙度、充填、胶结情况、张开度、风化或蚀变程度、渗水情况等。风化或蚀变程度、渗水情况等。 沿边坡调查时，测出不连续面迹线长度（持续性即延展长沿边坡调查时，测出不连续面迹线长度（持续性即延展长度）。度）。 沿地下坑道调查时，沿坑道壁布置测线，根据不连续面沿地下坑道调查时，沿坑道壁

9、布置测线，根据不连续面在坑道内的出露情况，将持续性分为在坑道内的出露情况，将持续性分为3类：类： （1）不连续面迹线穿越顶底板；）不连续面迹线穿越顶底板； （2）不连续面迹线穿越顶板或底板；）不连续面迹线穿越顶板或底板； （3）不连续面迹线在壁面上出现。）不连续面迹线在壁面上出现。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 通过赤平极射投影作结构面极点等密图，发

10、现优势结构面通过赤平极射投影作结构面极点等密图，发现优势结构面组。优势结构面组即为产状相近的结构面的总合。组。优势结构面组即为产状相近的结构面的总合。 赤平极射投影方法赤平极射投影方法: （1）基本原理）基本原理 赤平极射投影是表示赤平极射投影是表示物体的几何要素（点、线、面）空间物体的几何要素（点、线、面）空间方位和角度关系的平面投影方位和角度关系的平面投影，并不涉及面积的大小、线段的绝并不涉及面积的大小、线段的绝对长度和点与点之间的绝对距离。对长度和点与点之间的绝对距离。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结

11、构面组分析 （1）基本原理）基本原理 赤平极射投影的作图包括两个步骤：赤平极射投影的作图包括两个步骤： a、作球面投影、作球面投影 利用一个球体作为投影工具利用一个球体作为投影工具 （叫投影球），如图所示。（叫投影球），如图所示。 将物体的几何要将物体的几何要 素从投影球中心投影到球面上去，得到球面素从投影球中心投影到球面上去，得到球面 投影，如图中结构面投影，如图中结构面SHN。 b、化球面投影为赤平投影、化球面投影为赤平投影 由图中由图中F射点射点(简简 称极点称极点)向球面投影发出射线，如向球面投影发出射线，如FH、FS、 FN等（称为极射）。它们与投影球的赤道平等（称为极射）。它们与投

12、影球的赤道平 面面(亦称赤平面亦称赤平面)ESWN的交点的交点N、M、S就是赤就是赤 平极射投影。平极射投影。 E，S，W，N表示地理方位东，表示地理方位东， 南，西，北。南，西，北。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 设有一个结构面，走向是南北，倾设有一个结构面，走向是南北，倾 向东，倾角向东，倾角。首先通过。首先通过S-N线，线，作倾向作倾向 东的一个圆，如球体中的东的一个圆，如球体中的SHNK圆，即表圆，即表 示这个结构面，它在球体中与赤平面示这个结构面，它在球体中与

13、赤平面 NWSE的夹角的夹角，就是它的倾角。这个结，就是它的倾角。这个结 构面与上半球面的交线是构面与上半球面的交线是SHN， 由极点由极点F 向向SHN引射线，与赤平面相交一个圆弧引射线，与赤平面相交一个圆弧 NMS，则此圆弧即为结构面，则此圆弧即为结构面SHN的赤平极的赤平极 射投影。射投影。 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征：、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征： a直立平面的投影就是赤平面上

14、大圆直立平面的投影就是赤平面上大圆 的一条直径，如图所示中的的一条直径，如图所示中的AB直线。直线。 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征：、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征： b水平面的赤平投影就是赤平面上的大圆周，如图所示，该大圆水平面的赤平投影就是赤平面上的大圆周，如图所示，该大圆称为基圆。称为基圆。 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1

15、、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征：、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征： c倾斜平面的赤平投影则是在基圆内的一个大圆弧。还有一部分倾斜平面的赤平投影则是在基圆内的一个大圆弧。还有一部分圆弧在基圆外。包括这部分的称全空间赤平投影。如图所示，圆弧在基圆外。包括这部分的称全空间赤平投影。如图所示，NESW为基圆，为基圆，AB为全空间赤平投影所作的大圆。一般所指的赤为全空间赤平投影所作的大圆。一般所指的赤平投影就是在基圆以内的部分，称为平投影就是在基圆以内的部分，称为空间半赤平投影空间半赤平投影。

16、5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 、空间任意一个不通过球心的平面，其球面投影必为直径小、空间任意一个不通过球心的平面，其球面投影必为直径小于基圆直径的小圆，如图所示。于基圆直径的小圆，如图所示。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （2）投影方法）投影方法 、通过球心的直线，在赤平面上的投影是一个点，如图所示。、通过球心的直线，在赤平面上的投影是一个点，如图所示。直线直线OK在赤

17、平面上的投影为在赤平面上的投影为K点。点。 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （3）投影网）投影网(吴尔夫等角投影网，简称吴氏经纬网吴尔夫等角投影网，简称吴氏经纬网) 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 例例1：已知一个结构面走向北东：已知一个结构面走向北东400，倾向南东，倾角，倾向南东，倾角600，用吴，用吴氏网作其赤平投影。氏网作其

18、赤平投影。 （a）将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小划圆，在圆周）将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小划圆，在圆周上同样标出上同样标出E,S,W,N四个方位；四个方位；5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 （b）根据结构面的走向方位，依投影网上的刻度，在图纸圆周）根据结构面的走向方位，依投影网上的刻度，在图纸圆周上取北东上取北东400和南西和南西400的的a,b两点，两点， ab联线的方位等于结构面的联线的方位等于结构面的走向，走

19、向， 如图如图 (a)所示。所示。 （c）如图）如图 (b)所示，转动透明纸，使所示，转动透明纸，使a、b两点和投影网的两点和投影网的N、S极点重合。根据上述投影原理可知，结构面倾向南东时，投影极点重合。根据上述投影原理可知，结构面倾向南东时，投影圆弧凹向南东，故投影线落在投影网的左半部。根据结构面的圆弧凹向南东，故投影线落在投影网的左半部。根据结构面的倾角倾角600，描下投影网上相同角度的经线，描下投影网上相同角度的经线aMb，此圆弧即为所求，此圆弧即为所求结构面的赤平极射投影。结构面的赤平极射投影。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律

20、1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 例例2：已知一直线的产状为已知一直线的产状为1500 400 ，求作该直线的赤平极射，求作该直线的赤平极射投影。投影。 作图步骤如下：作图步骤如下： 将绘图透明纸放在投影网上，按投影将绘图透明纸放在投影网上，按投影 网大小划圆，在圆周上同样标出网大小划圆，在圆周上同样标出E,S,W, N四个方位；四个方位； 找到找到1500的方位点的方位点A，过，过OA有一直径有一直径 交圆周于交圆周于B点，从点，从B点沿点沿BO方向向圆心方向向圆心 方向方向400 角距得到角距得到C点。点。C点就是所求

21、直线的点就是所求直线的 赤平投影点。赤平投影点。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 例例3：作平面法线的赤平投影，已知任意一个过球心的平面，：作平面法线的赤平投影，已知任意一个过球心的平面，可以作与它相垂直的法线的投影。设已知平面的产状为可以作与它相垂直的法线的投影。设已知平面的产状为 2200 500， 作图步骤如下：作图步骤如下： 将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小 划圆，在圆周上同样标出

22、划圆，在圆周上同样标出E,S,W,N四个方位；四个方位； 找到找到2200的方位点的方位点A，在，在OA半径上，以圆心半径上，以圆心 O为为00向向A方向数方向数500得到得到B点。点。B点就是已知平点就是已知平 面法线的投影。面法线的投影。B点与该平面是点与该平面是900角距关系。角距关系。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 结构面的极点图：结构面的极点图： 空间平面的法线投影为一个空间平面的法线投影为一个 点，即极点，因此可用极点

23、代表点，即极点，因此可用极点代表 一个结构面。一个结构面。 在赤平投影图上，用极点代在赤平投影图上，用极点代 表一个平面，平面的倾角为从圆表一个平面，平面的倾角为从圆 心至极点的角距，如图。心至极点的角距，如图。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 施氏子午纬度圈网施氏子午纬度圈网： 子午线用于表示平面或直线的子午线用于表示平面或直线的 倾向，纬度圈用于表示平面或直线倾向，纬度圈用于表示平面或直线 的倾角。平面（用法线代表）和直的倾角。

24、平面（用法线代表）和直 线在子午纬度圈网上的投影都是一线在子午纬度圈网上的投影都是一 个点。个点。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图：用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图： 空间平面的法线投影为一个点，即极点，因此可用极点代空间平面的法线投影为一个点，即极点，因此可用极点代表一个结构面。表一个结构面。 例如：三个结构面，其产状为例如：三个结构面，其产状为35/60、50/40、70/30，其极点为，其

25、极点为图中的图中的A、B、C三点。三点。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图：用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图： 5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 极点计数图极点计数图 丹尼斯计算网：丹尼斯计算网：A型和型和B型网型网5-1 岩体综合调查

26、方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 1、优势结构面组分析、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法）利用投影网做投影的步骤和方法 极点等密线图（极点等密线图（ 极点等密图）极点等密图） 计数图中数字相等的点的计数图中数字相等的点的 连线即为极点等密线图。连线即为极点等密线图。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 三、结构面的空间分布规律三、结构面的空间分布规律 2、优势结构面组分析及其应用优势结构面组分析及其应用 在实际工程中，结合各组结构面的产状和数量，权衡各优在实际工程中，结合各组结构面的产状和数量，权衡各优势结构面组对工程稳定性的影响，

27、在可能的情况下，选择最适势结构面组对工程稳定性的影响，在可能的情况下，选择最适宜的巷道走向，有利于坑道的温度和减少支护和维护费用。宜的巷道走向，有利于坑道的温度和减少支护和维护费用。5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 四、四、结构面间距的统计规律结构面间距的统计规律 （一）结构面间距的概念（一）结构面间距的概念 真间距真间距：两条结构面之间的垂直距离。：两条结构面之间的垂直距离。 视间距视间距：沿测线两相邻结构面之间的距离。：沿测线两相邻结构面之间的距离。 （二）优势结构面组的间距统计分析（二）优势结构面组的间距统计分析 Priest和和 Hudson（1976）对英国的许多沉积岩调查分

28、析发现，）对英国的许多沉积岩调查分析发现，对于给定的不连续面间距对于给定的不连续面间距x, 其频率（单位长度内不连续面的条其频率（单位长度内不连续面的条数），可由函数数），可由函数 f(x) 确定：确定： 其中：其中：1/x,是很多不连续面的平均频率，是很多不连续面的平均频率，x是平均间距。是平均间距。xexf )(5-1 岩体综合调查方法岩体综合调查方法 四、四、结构面间距的统计规律结构面间距的统计规律 （二）优势结构面组的间距统计分析（二）优势结构面组的间距统计分析 Priest和和 Hudson（1976）提出可采用下列公式估算岩石质量指）提出可采用下列公式估算岩石质量指标标RQD： 当

29、当值在值在616/m范围内时范围内时,用下列线性关系得到的岩石质量指标用下列线性关系得到的岩石质量指标与实测的岩石质量指标非常接近：与实测的岩石质量指标非常接近：)11 . 0(100 eRQD4 .11068. 3 RQD5-2 工程岩体分类工程岩体分类 分类的目的分类的目的：为岩石工程建设的勘察、设计、施工：为岩石工程建设的勘察、设计、施工 和编制定额提供必要的基本依据。和编制定额提供必要的基本依据。 按分类目的，可分为按分类目的，可分为综合性和专题性两种综合性和专题性两种；按其；按其所涉及的因素多少，可分为所涉及的因素多少，可分为单因素分类法和多因素单因素分类法和多因素分类法分类法两种。

30、两种。5-2 工程岩体分类工程岩体分类 一、工程岩体分类的参考影响因素一、工程岩体分类的参考影响因素 1、岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。、岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。 2、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。可用结构面频率、间距、岩心采取率、岩石质量指标可用结构面频率、间距、岩心采取率、岩石质量指标RQD以及以及完整性系数作为定量指标进行描述。这些定量指标是表征岩体完整性系数作为定量指标进行描述。这些定量指标是表征岩体工程性质的重要参数。工程性质的重要参数。 3、结构面条件。包括结构面产

31、状、粗糙度和充填情况。岩体、结构面条件。包括结构面产状、粗糙度和充填情况。岩体的工程性质主要取决于结构面的性质和分布状态以及其间的充的工程性质主要取决于结构面的性质和分布状态以及其间的充填物性质。填物性质。 5-2 工程岩体分类工程岩体分类 一、工程岩体分类的参考影响因素一、工程岩体分类的参考影响因素 4、岩体及结构面的风化程度。风化程度越高，岩体越破碎，、岩体及结构面的风化程度。风化程度越高，岩体越破碎，强度越低强度越低 。 5、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力等。等。 6、地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难于

32、确、地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难于确定，因此，其影响一般在综合因素中反映。定，因此，其影响一般在综合因素中反映。 7、某些综合因素、某些综合因素 5-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 1、普氏分类法、普氏分类法 以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固 性系数性系数 f 将岩石分为十级。将岩石分为十级。 f 值越大，岩体越稳定。值越大，岩体越稳定。 式中：式中：Rc岩石单轴抗压强度，岩石单轴抗压强度，MPa f 20 为为1级，最坚固；级，最坚固； f

33、 0.3为第为第10级，最软弱。级，最软弱。 优点优点：形式简单，使用方便。：形式简单，使用方便。 缺点缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响，故：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响，故不能准确评价岩体的稳定性。不能准确评价岩体的稳定性。10cRf 5-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 2、岩石单轴抗压强度分类、岩石单轴抗压强度分类 我国工程界按岩石单轴抗压强度将岩体分为四类：我国工程界按岩石单轴抗压强度将岩体分为四类： 类别类别 岩石单轴抗压强度岩石单轴抗压强度c(MPa) 坚固性坚固性 250160 特

34、坚固特坚固 160100 坚固坚固 10040 次坚固次坚固 0.75 0.750.55 0.550.35 0.350.15 8 200 15 48 100200 12 24 50100 712 25 50 4不采用不采用 10 25 2不采用不采用 3 10 1不采用不采用 3 05-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （2）对应于岩芯质量的岩体评分值）对应于岩芯质量的岩体评分值R2 （3）对应于最有影响的节理组间距的岩体评分值）对应于最有影响的节理组间距的

35、岩体评分值R3RQD（）（） 91100 7690 5175 2650 3 13 0.31 0.0050.3 0.005 评分值评分值3025 20 10 55-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （4）对于节理状态的岩体评分值）对于节理状态的岩体评分值R4 说明说明评分值评分值尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁25略粗糙的表面、张开度略粗糙的表面、张开度1mm，硬岩壁，硬岩壁20略粗糙的表面、张开度略粗糙的表面、张开度5mm的断层泥充填

36、的张开节理；张开度的断层泥充填的张开节理；张开度5mm的节理，延伸超过数米的节理，延伸超过数米05-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （5）取决于地下水状态的岩体评分值）取决于地下水状态的岩体评分值R5每每10m洞长的流入洞长的流入量（量（L/min） 节理水压力与最大主节理水压力与最大主应力的比值应力的比值总的状态总的状态评分值评分值无无0干燥干燥20250.00.2湿湿12251250.20.5有中等压力有中等压力水水61250.5有严重地下有严重地下水

37、问题水问题05-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （6）节理方向对）节理方向对RMR的修正值的修正值R6方向对工程的方向对工程的影响评价影响评价隧道隧道地基地基边坡边坡很有利很有利000有利有利225较好较好5725不利不利101550很不利很不利12255-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （7）节理走向与倾角对隧道掘进

38、的影响）节理走向与倾角对隧道掘进的影响 节理走向垂直于隧道轴线节理走向垂直于隧道轴线节理走向平行于隧节理走向平行于隧道轴线道轴线倾角倾角 00200 顺倾向掘进顺倾向掘进逆倾向掘进逆倾向掘进倾角倾角 450900 200450 450900 200450 450900 200450 不考虑不考虑走向走向很有利很有利有利有利一般一般不利不利很不利很不利一般一般一般一般5-2 工程岩体分类工程岩体分类 二、几种有代表性的工程岩体分类方法二、几种有代表性的工程岩体分类方法 7、节理岩体地质力学分类（、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）分类） （7）节理走向与倾角对隧道掘进的影响）节理走向与倾角对隧

39、道掘进的影响 考虑不支护隧道的自稳时间。考虑不支护隧道的自稳时间。 该分类法已得到比较广泛的应用。该分类法已得到比较广泛的应用。分类号分类号平均自稳平均自稳时间时间15m跨，跨，20年年 10m跨，跨，1年年 5m跨，跨，1星星期期 2.5m跨，跨，10h 1m跨，跨，30min 岩体的内岩体的内聚力聚力(kPa) 400 300400 200300 100200 450 350450 250350 150250 60 6030 3015 155 0.75 0.750.55 0.550.35 0.350.15 0.15 完整程度完整程度完整完整较完整较完整较破碎较破碎破碎破碎极破碎极破碎5-2

40、 工程岩体分类工程岩体分类三、我国工程岩体分级标准三、我国工程岩体分级标准(GB50218-94) 1、工程岩体分级的基本方法、工程岩体分级的基本方法 （1）确定岩体基本质量）确定岩体基本质量 RC与点荷载强度指数的关系：与点荷载强度指数的关系： 是指直径是指直径50mm圆柱试件径向加压时的点荷载强度。圆柱试件径向加压时的点荷载强度。 岩体体积节理数岩体体积节理数Jv(条条/m3)： 式中：式中：Sn第第 n组节理每米长测线上节理的条数；组节理每米长测线上节理的条数； Sk每立方米岩体非成组节理条数。每立方米岩体非成组节理条数。 Jv与与Kv的对照关系：的对照关系：75. 0)50(82.22

41、ScIR )50(SIknvSSSSJ 215-2 工程岩体分类工程岩体分类三、我国工程岩体分级标准三、我国工程岩体分级标准(GB50218-94) 1、工程岩体分级的基本方法、工程岩体分级的基本方法 （1）确定岩体基本质量）确定岩体基本质量 Jv与与Kv的对照关系：的对照关系：J Jv v 35 Kv 0.75 0.750.55 0.550.35 0.350.15 90Kv+30 时，应以时，应以RC=90Kv+30 代入上式计算代入上式计算Q值；值； 当当Kv 0.04RC+0.4时，应以时，应以Kv=0.04RC+0.4代入上式计算代入上式计算Q值值vcKRBQ250390 5-2 工程

42、岩体分类工程岩体分类三、我国工程岩体分级标准三、我国工程岩体分级标准(GB50218-94) 1、工程岩体分级的基本方法、工程岩体分级的基本方法 （2）岩体基本质量分级）岩体基本质量分级 B、按、按BQ值进行岩体基本质量分级值进行岩体基本质量分级 图表见下页图表见下页基本质量级别基本质量级别岩体基本质量定性特征岩体基本质量定性特征岩体基本质量指标岩体基本质量指标(BQ)坚硬岩，岩体完整；坚硬岩，岩体完整； 550坚硬岩，岩体较完整；坚硬岩，岩体较完整； 较坚硬岩，岩体完整；较坚硬岩，岩体完整； 550451 坚硬岩，岩体较破碎；坚硬岩，岩体较破碎； 较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较坚硬岩或

43、软硬岩互层，岩体较完整； 较软岩，岩体完整；较软岩，岩体完整； 450351 坚硬岩，岩体破碎；坚硬岩，岩体破碎； 较坚硬岩，岩体较破碎破碎；较坚硬岩，岩体较破碎破碎； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体 较完整较破碎；较完整较破碎； 软岩，岩体完整较完整；软岩，岩体完整较完整； 350251 较软岩，岩体破碎；较软岩，岩体破碎； 软岩，岩体较破碎破碎；软岩，岩体较破碎破碎； 全部极软岩及全部极破碎岩；全部极软岩及全部极破碎岩；26.5 60 2.1 33 0.2 6050 2.11.5 3320 0.20.25 26.524.5 5039 1.50.

44、7 206 0.250.3 24.522.5 3927 0.70.2 61.3 0.30.35 22.5 27 0.2 0.35 5-2 工程岩体分类工程岩体分类三、我国工程岩体分级标准三、我国工程岩体分级标准(GB50218-94) 2、工程岩体分类标准的应用、工程岩体分类标准的应用 岩体结构面抗剪强度参数岩体结构面抗剪强度参数基本质量级别基本质量级别两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角内摩擦角 (0) 粘结力粘结力C(MPa) 坚硬、结合好坚硬、结合好37 0.22 坚硬较坚硬、结合般；坚硬较坚硬、结合般； 软弱岩，结合好软弱岩，结合好 3729

45、 0.220.12 坚硬较坚硬、结合差；坚硬较坚硬、结合差； 较软弱岩，结合一般较软弱岩，结合一般 2919 0.120.08 较坚硬较软岩、结合差较坚硬较软岩、结合差很差；很差； 软弱岩、结合差软弱岩、结合差 软质岩的泥化面软质岩的泥化面 1913 0.080.05 较坚硬及全部软质岩、结合很差；较坚硬及全部软质岩、结合很差； 软质岩泥化层本身软质岩泥化层本身 13 0.05 5-2 工程岩体分类工程岩体分类三、我国工程岩体分级标准三、我国工程岩体分级标准(GB50218-94) 2、工程岩体分类标准的应用、工程岩体分类标准的应用 地下工程岩体自稳能力地下工程岩体自稳能力 图表见下页图表见下页基本质量级别基本质量级别自稳能力自稳能力 跨度跨度20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方，可长期稳定，偶有掉块，无塌方 跨度跨度1020m，可基本稳定，局部发生掉块或小塌方，可基本稳定，局部发生掉块或小塌方 跨度跨度 10m，可长期稳定，偶有掉块，可长期稳定，偶有掉块 跨度跨度1020m，可稳定数日至，可稳定数日至1个月，可发生小至中塌方个月，可发