岩体的力学性能及分类ppt课件

1、 第四章第四章 岩体的力学性质及岩体分类岩体的力学性质及岩体分类4-1 4-1 构造面、构造体、岩体构造面、构造体、岩体4-2 4-2 岩体的构造岩体的构造4-3 4-3 岩体的强度岩体的强度4-4 4-4 岩体破坏机理及破坏判据岩体破坏机理及破坏判据4-5 4-5 岩体的变形特性岩体的变形特性4-6 4-6 岩体质量评价及其分类岩体质量评价及其分类本章内容：本章内容：授课学时：授课学时： 4 4本章重点难点：本章重点难点： 1 1、岩体构造；、岩体构造； 2 2、岩体的强度特征、岩体的强度特征 3 3、岩体的破坏机理、岩体的破坏机理 4 4、岩体分类。、岩体分类。关键术语：岩体构造，岩体强度

2、，准岩体强度；关键术语：岩体构造，岩体强度，准岩体强度；岩体变形，岩石岩体变形，岩石RQDRQD质量目的；完好性系数质量目的；完好性系数 ；岩石巩固性系数岩石巩固性系数 要求：要求：1 1、掌握本课程重点难点内容；、掌握本课程重点难点内容；2 2、了解几种有代表性的岩体分类方法；、了解几种有代表性的岩体分类方法；3 3、了解我国工程岩体分级规范、了解我国工程岩体分级规范GB50218GB502189494。4-1 4-1 构造面、构造体、岩体构造面、构造体、岩体构造面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同构造面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不延续面如特

3、性的地质界面，包括物质的分界面、不延续面如节理、片理、断层、不整合面等。节理、片理、断层、不整合面等。构造体：由构造面在岩体中切割而成的几何体称为构造体：由构造面在岩体中切割而成的几何体称为构造体岩石。构造体岩石。岩体：构造面和构造体的地质一致体。岩体：构造面和构造体的地质一致体。 一、构造体的大小一、构造体的大小 按规模构造体可分为：按规模构造体可分为： I I级构造体：由级构造体：由I I级构造面切割成的构造体级构造面切割成的构造体( (地质体地质体) )。IIII级构造体：由级构造体：由I I级构造体经级构造体经IIII级构造面切割而成的级构造面切割而成的构造体构造体( (山体山体) )

4、。IIIIII级构造体：级构造体：IIII级构造体再经级构造体再经IIIIII级构造面切割而成级构造面切割而成的构造体。的构造体。IVIV级构造体：级构造体：IIIIII级构造体再经级构造体再经IVIV级构造面切割而成级构造面切割而成的构造体完好岩石或岩块。的构造体完好岩石或岩块。 二、构造体的块度二、构造体的块度 构造体的块度通常指最小构造体的尺寸。在构造体的块度通常指最小构造体的尺寸。在岩体工程稳定性分析中，构造体的块度决议了岩岩体工程稳定性分析中，构造体的块度决议了岩体工程围岩的破坏方式，从而决议了支护和加固体工程围岩的破坏方式，从而决议了支护和加固方法。在开挖过程中构造体的块度影响施工

5、及暂方法。在开挖过程中构造体的块度影响施工及暂时支护。时支护。 二、构造体的外形二、构造体的外形1 1、板状构造体：、板状构造体：2 2、柱状构造体：、柱状构造体：3 3、锥形构造体：、锥形构造体： 构造体的外形与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关；构造体的外形与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关；与工程围岩的破坏方式有关。与工程围岩的破坏方式有关。4-2 4-2 岩体的构造岩体的构造 岩体的构造是指岩体中构造面和构造体的形状和组合特征。岩体的构造是指岩体中构造面和构造体的形状和组合特征。 按岩体被构造面分割的程度或构造体的形状特征，可将岩体构按岩体被构造面分割的程度或构造体的形状特征，可

6、将岩体构造划分为以下几种根本类型：造划分为以下几种根本类型：岩体构造岩体构造整体构造整体构造 层状构造层状构造 块状构造块状构造 碎裂构造碎裂构造散体构造散体构造镶嵌构造镶嵌构造层状碎裂构造层状碎裂构造碎裂构造碎裂构造1 1、整体构造、整体构造 岩性单一，节理不发育，无脆弱构造面或夹泥，层岩性单一，节理不发育，无脆弱构造面或夹泥，层面面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，构造尺寸结合良好，渗流对岩体特性影响不大，构造尺寸大于工程尺寸。大于工程尺寸。完好性系数完好性系数 0.75 0.75构造面间距构造面间距 1.5 m 1.5 m岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为岩土工程特征：整体性

7、强度高，岩体稳定，可视为均质、各向同性的延续介质。均质、各向同性的延续介质。2 2、块状构造、块状构造节理发育，有假设干脆弱夹层或贯穿微张裂隙将岩体切节理发育，有假设干脆弱夹层或贯穿微张裂隙将岩体切割成柱状、块状或菱形等构造体。工程范围内，有两组以割成柱状、块状或菱形等构造体。工程范围内，有两组以上节理明显发育，构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺上节理明显发育，构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。寸小于工程几何尺寸。完好性系数完好性系数 0.35 0.350.750.75构造面间距构造面间距 0.7 0.71.5 m1.5 m岩土工程特征：整体性强度高，构造面相互牵制，岩体岩

8、土工程特征：整体性强度高，构造面相互牵制，岩体根本稳定，接近弹性各向同性体。根本稳定，接近弹性各向同性体。3 3、层状构造、层状构造 由中厚由中厚0.250.250.5 m0.5 m及薄层及薄层0.25m0.25m的均一、巩固、的均一、巩固、脆弱或软硬相间的堆积岩或堆积蜕变岩构成的岩体。构造面脆弱或软硬相间的堆积岩或堆积蜕变岩构成的岩体。构造面以层理、片理、节理为主，往往有层间错动，构造体呈板状、以层理、片理、节理为主，往往有层间错动，构造体呈板状、片状相互严密叠合。片状相互严密叠合。完好性系数：层状完好性系数：层状 0.3 0.30.6; 0.6; 薄层状薄层状 0.4 0.4构造面间距：层

9、状构造面间距：层状 0.25 0.250.5 m 0.5 m ；薄层状；薄层状 0.25 m 0.25 m岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的延有均一的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的延续介质。其变形和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳续介质。其变形和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。定性较差。4 4、碎裂构造、碎裂构造 构造发育，各种构造面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。构造发育，各种构造面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。岩体破碎，呈块状或片状，部分裹

10、有巩固的大块或条块状岩岩体破碎，呈块状或片状，部分裹有巩固的大块或条块状岩石，属不均一的不延续介质，稳定性很差。石，属不均一的不延续介质，稳定性很差。 岩体岩体完好性系数完好性系数 构造面间距构造面间距 镶嵌构造镶嵌构造 0.36 0.5m 层状碎裂构造层状碎裂构造 0.4 0.5m 破碎构造破碎构造 0.3 0.5m5 5、散体构造、散体构造 主要为各种猛烈风化或挤压破碎的岩体或土体。构主要为各种猛烈风化或挤压破碎的岩体或土体。构造面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层造面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层泥，呈松散堆积或压密堆积。泥，呈松散堆积或压密堆积。 完好性系数：完好性

11、系数：0.22a, h2a,矩形截面矩形截面. .加压安装：千斤顶，应力枕。加压安装：千斤顶，应力枕。4-4 4-4 岩体破坏机理及破坏判据岩体破坏机理及破坏判据 一、岩体破坏的概念一、岩体破坏的概念 岩体在一定的应力条件下丧失其构造结合为岩体破坏岩体在一定的应力条件下丧失其构造结合为岩体破坏丧失承载力和稳定性。岩体在构造丧失之后的运动称为丧失承载力和稳定性。岩体在构造丧失之后的运动称为岩体工程构造的破坏影响工程运用、报废。岩体工程构造的破坏影响工程运用、报废。 工程岩体破坏可分为两个阶段：工程岩体破坏可分为两个阶段：1 1、岩体构造结合的丧失，包括构造面开裂、错动或滑移，、岩体构造结合的丧失

12、，包括构造面开裂、错动或滑移，构造体拉伸破坏或剪切破坏；构造体拉伸破坏或剪切破坏；2 2、构造体运动。如边坡滑动、倾倒、滚石、采场冒顶等。、构造体运动。如边坡滑动、倾倒、滚石、采场冒顶等。二、二、 岩体破坏机理岩体破坏机理 一拉伸破坏一拉伸破坏1 1、垂直构造面方向的拉伸破坏。、垂直构造面方向的拉伸破坏。pt L 2 2、沿构造面方向的拉伸破坏。、沿构造面方向的拉伸破坏。3 3、完好岩体的拉伸破坏。、完好岩体的拉伸破坏。二、二、 岩体破坏机理岩体破坏机理 二剪切破坏二剪切破坏1 1、沿构造面的剪切破坏取决于构造面的强度、沿构造面的剪切破坏取决于构造面的强度2 2、切穿构造面的剪切破坏取决于岩石

13、的强度、切穿构造面的剪切破坏取决于岩石的强度临空面临空面临空面临空面三三 岩体破坏判据岩体破坏判据1 1、耶格尔判据：耶格尔提出岩体沿构造面剪切破坏的条件。、耶格尔判据：耶格尔提出岩体沿构造面剪切破坏的条件。节理面极限应力平衡方程：节理面极限应力平衡方程：jjjjjc sin)2sin(sin2cos2331 1 1当节理面倾角当节理面倾角满足满足12 ,12 ,且且j /2j /2时，时，节理才会对岩体产生影响，这时岩体的强度取决于节理的强度；节理才会对岩体产生影响，这时岩体的强度取决于节理的强度；2 2450450j/2j/2时，岩体强度最低，其莫尔圆直径最小。时，岩体强度最低，其莫尔圆直

14、径最小。3 3当当12 2 时，岩体强度与节理无关，取决于岩时，岩体强度与节理无关，取决于岩石的强度。石的强度。1 c1 耶格尔判据耶格尔判据 tgcfjjjc tg 3 1 331sin)2sin(sin2cos2 jjjjjc如图，围压如图，围压3=c3=c添加，添加， 即即c1c2,c1c2,岩体的强度随之增大。岩体的强度随之增大。1222)(2 jjjRPMRQM )ctgc (sinsin2jj11mmjj 2 2、霍克布朗阅历判据、霍克布朗阅历判据 )(131smcbc 式中式中:c:c完好岩石单轴抗压强度；完好岩石单轴抗压强度； mb mb霍克布朗常数；霍克布朗常数； s s，取

15、决于岩体特征的常数，对于完好岩石，取决于岩体特征的常数，对于完好岩石，s=1, s=1, =0.5 =0.5。4-5 4-5 岩体的变形特性岩体的变形特性 一、岩体的单轴和三轴紧缩变形特性一、岩体的单轴和三轴紧缩变形特性1 1、现场岩体的单轴和三轴紧缩实验的应力应变全过程曲线、现场岩体的单轴和三轴紧缩实验的应力应变全过程曲线2 2、典型的岩体应力应变全过程曲线、典型的岩体应力应变全过程曲线oBA DC 4 4个阶段：个阶段：1 1裂隙压密阶段裂隙压密阶段OAOA：曲线上凹：曲线上凹2 2弹性变形阶段弹性变形阶段ABAB: :呈直线呈直线3 3塑性变形阶段塑性变形阶段BCBC：曲线下凹：曲线下凹

16、4 4破坏后阶段破坏后阶段CDCD： 剩余强度剩余强度DD 峰值强度峰值强度CC3 3、岩体变形曲线的根本方式、岩体变形曲线的根本方式1 1直线型：巩固、完好无裂隙岩体直线型：巩固、完好无裂隙岩体直线型直线型下凹型下凹型上凹型上凹型S S型型2 2下凹型：节理裂隙发育，泥质充填，岩性脆弱下凹型：节理裂隙发育，泥质充填，岩性脆弱3 3上凹型：巩固但裂隙发育，多呈张开而无充填物上凹型：巩固但裂隙发育，多呈张开而无充填物其它方式可看成是这三种方式的组合，如其它方式可看成是这三种方式的组合，如S S型。型。4 4、岩石与岩体的应力应变曲线、岩石与岩体的应力应变曲线二、二、 岩体剪切变形特征岩体剪切变形

17、特征 岩体的剪切变形是许多岩体工程特别是边坡工程中最常岩体的剪切变形是许多岩体工程特别是边坡工程中最常见的变形方式。见的变形方式。 在屈服点以下，变形曲线与紧缩变形类似。屈服点以后，岩在屈服点以下，变形曲线与紧缩变形类似。屈服点以后，岩体内某个构造面和构造体能够首先被剪坏，随之出现一次应力降，体内某个构造面和构造体能够首先被剪坏，随之出现一次应力降，峰值前能够出现多次应力降。当应力添加到一定程度，没被剪坏峰值前能够出现多次应力降。当应力添加到一定程度，没被剪坏部位以瞬间破坏的方式出现，并伴有一次大的应力降，然后能够部位以瞬间破坏的方式出现，并伴有一次大的应力降，然后能够产生稳定滑移。产生稳定滑

18、移。三、岩体各向异性变形特征三、岩体各向异性变形特征1 1、特征：垂直层面方向岩体变形模量、特征：垂直层面方向岩体变形模量EE明显小于平行层面明显小于平行层面方向岩体的变形模量方向岩体的变形模量E E 。 1E2E3El3l1l2l(a)(a)垂直层面加力垂直层面加力1 1E2E3El3l1l2l(b)(b)平行层面加力平行层面加力3 2 2 2、变形机制不同：、变形机制不同：3 3、构成岩体变形各向异性的两个根本要素：、构成岩体变形各向异性的两个根本要素：1 1物质成分和物质构造的方向性物质成分和物质构造的方向性2 2构造面的方向性构造面的方向性1 1垂直层面的紧缩变形量主要是由岩块和构造面

19、脆弱垂直层面的紧缩变形量主要是由岩块和构造面脆弱夹层压密聚集而成；层状岩体不仅开裂层面紧缩变形量大，夹层压密聚集而成；层状岩体不仅开裂层面紧缩变形量大，而且在成岩过程中，由于堆积规律的变化，层面出如今矿物而且在成岩过程中，由于堆积规律的变化，层面出如今矿物连结力弱、致密度低的部位，这是垂直层面方向紧缩变形量连结力弱、致密度低的部位，这是垂直层面方向紧缩变形量大的另一个缘由。大的另一个缘由。2 2平行层面方向的紧缩变形量主要是岩块和少量构造面平行层面方向的紧缩变形量主要是岩块和少量构造面错动而成。错动而成。四、原位岩体变形参数测定四、原位岩体变形参数测定 常用的静力法有：承压板实验千斤顶荷载实常

20、用的静力法有：承压板实验千斤顶荷载实验、径向荷载实验、水压法等。验、径向荷载实验、水压法等。目的：测定岩体的变形目的目的：测定岩体的变形目的E E、，测定，测定关系。关系。 岩表达场变形实验方法：静力法、动力法弹性波岩表达场变形实验方法：静力法、动力法弹性波丈量法丈量法1 1、外表承压板实验、外表承压板实验(1)(1)实验安装实验安装 由四部分组成：垫板承压板、加荷安装由四部分组成：垫板承压板、加荷安装千斤顶或压力枕、传力安装传力支柱、传力柱垫板、千斤顶或压力枕、传力安装传力支柱、传力柱垫板、变形丈量安装测微计变形丈量安装测微计 采用何种加荷方式，采用何种加荷方式，可根据岩体构造和工程要可根据

21、岩体构造和工程要求而定。求而定。完好岩体：可采用大循环完好岩体：可采用大循环加荷方式，以确定岩体在加荷方式，以确定岩体在不同荷载下的变形特性；不同荷载下的变形特性；多裂隙岩体：可采用多循环或单循环加荷方式，以了解各种多裂隙岩体：可采用多循环或单循环加荷方式，以了解各种构造面对岩体变形的影响。构造面对岩体变形的影响。2 2加荷方式加荷方式 设垫板总变形位移量为设垫板总变形位移量为W0,W0,其中弹性变形量为其中弹性变形量为We,We,塑性变形量为塑性变形量为Wp,Wp,那么岩体的变形目的：那么岩体的变形目的：式中：式中：pp受荷面单位面积上的压力；受荷面单位面积上的压力；bb承压板直径或边承压板

22、直径或边长长;与承压板外形和刚度有关的系数，方形板为与承压板外形和刚度有关的系数，方形板为0.880.88，圆，圆形板为形板为0.790.79；岩体泊松比。岩体泊松比。岩体变形模量：岩体变形模量：岩体弹性模量：岩体弹性模量：020)1(WpbE eeWpbE )1(2 2 2、钻孔承压板法、钻孔承压板法 外表承压板法测得的岩体外表承压板法测得的岩体变形模量偏低，这是由于工程变形模量偏低，这是由于工程岩体外表附近岩体大多发生了岩体外表附近岩体大多发生了不同程度的松动。为了排除松不同程度的松动。为了排除松动的影响，开场采用孔底承压动的影响，开场采用孔底承压板法测定岩体变形模量。测定板法测定岩体变形

23、模量。测定结果阐明：孔底承压板法测得结果阐明：孔底承压板法测得的原位岩体变形参数比外表承的原位岩体变形参数比外表承压板实验测定值高很多，甚至压板实验测定值高很多，甚至高达高达1010余倍。余倍。岩体动弹性模量岩体动弹性模量EdEd的测定：的测定： 采用小量药包爆炸激发地震波，在距震源一定间隔设置采用小量药包爆炸激发地震波，在距震源一定间隔设置检波器，检测弹性波。根据弹性波波速算出动弹性模量检波器，检测弹性波。根据弹性波波速算出动弹性模量EdEd和和动泊松比动泊松比dd。dddpdvE 1)21)(1(2)(222222spspdvvvv 式中：式中：vp,vsvp,vs纵波波速和横波波速，纵波

24、波速和横波波速，为岩体密度。为岩体密度。普通而言：普通而言：Ed Ee , d Ed Ee , d 。4-6 4-6 岩体质量评价及其分类岩体质量评价及其分类 岩体分类是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和岩体分类是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和维护的各种要素建立一些评价目的，对工程辖区岩体进展评维护的各种要素建立一些评价目的，对工程辖区岩体进展评价，划分出不同的的级别或类别。价，划分出不同的的级别或类别。 分类的目的：为岩体工程建立的勘察、设计、施工和编分类的目的：为岩体工程建立的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的根本根据。制定额提供必要的根本根据。 按分类目的，可分为综合性和专

25、题性两种；按其所涉及按分类目的，可分为综合性和专题性两种；按其所涉及的要素多少，可分为单要素分类法和多要素分类法两种。的要素多少，可分为单要素分类法和多要素分类法两种。一、工程岩体分类的参考影响要素一、工程岩体分类的参考影响要素1 1、岩石的质量。主要表如今岩石的强度和变形性质方面。、岩石的质量。主要表如今岩石的强度和变形性质方面。2 2、岩体的完好性。岩体完好性取决于不延续面的组数和密度。、岩体的完好性。岩体完好性取决于不延续面的组数和密度。可用构造面频率可用构造面频率( (裂隙度、间距、岩心采取率、岩石质量目的裂隙度、间距、岩心采取率、岩石质量目的RQDRQD以及完好性系数作为定量目的进展

26、描画。这些定量目的是表以及完好性系数作为定量目的进展描画。这些定量目的是表征岩体工程性质的重要参数。征岩体工程性质的重要参数。3 3、构造面条件。包括构造面产状、粗糙度和充填情况。岩体的、构造面条件。包括构造面产状、粗糙度和充填情况。岩体的工程性质主要取决于构造面的性质和分布形状以及其间的充填工程性质主要取决于构造面的性质和分布形状以及其间的充填物性质。物性质。一、工程岩体分类的参考影响要素一、工程岩体分类的参考影响要素4 4、岩体及构造面的风化程度。风化程度越高，岩体越破、岩体及构造面的风化程度。风化程度越高，岩体越破碎，强度越低碎，强度越低 。5 5、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，

27、静、动水、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力等。压力等。6 6、地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难、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，其影响普通在综合要素中反映。于确定，因此，其影响普通在综合要素中反映。 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式中：式中：RcRc岩石单轴抗压强度，岩石单轴抗压强度，MpaMpa f 20 f 20 为为1 1级，最巩固；级，最巩固； f 0.3 f 0.3为第为第1010级，级，最脆弱。最脆弱。优点：方式简单，运用方便。优点：方式简单，运用方便。缺陷：未思索岩体的完好性、岩体构

28、造特征对稳定性影响，缺陷：未思索岩体的完好性、岩体构造特征对稳定性影响，故不能准确评价岩体的稳定性。故不能准确评价岩体的稳定性。10cRf 1 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根据，根据普氏以岩石试件的单轴抗压强度作为分类根据，根据普氏巩固性系数巩固性系数 f f 将岩石分为十级。将岩石分为十级。 f f 值越大，岩体越稳定。值越大，岩体越稳定。2 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)巩固性巩固性 250160特

29、巩固特巩固 160100巩固巩固 10040次巩固次巩固 0.75 0.750.550.550.350.350.151025015 4810025012 245010071225 504不采用不采用5 252不采用不采用1 51不采用不采用 102 2对应于岩芯质量目的的岩体评分值对应于岩芯质量目的的岩体评分值R2R2RQD 91100 769051752650 3 130.310.050.30.05评分值评分值3025201054 4对于节理形状的岩体评分值对于节理形状的岩体评分值R4R4 阐明阐明评分值评分值尺寸有限的粗糙的外表、硬岩壁尺寸有限的粗糙的外表、硬岩壁25略粗糙的外表、张开度略

30、粗糙的外表、张开度1mm，硬岩壁，硬岩壁20略粗糙的外表、张开度略粗糙的外表、张开度5mm的断层泥充填的张开节理的断层泥充填的张开节理;张开度张开度5mm的节理，延伸超越数米的节理，延伸超越数米05 5取决于地下水形状的岩体评分值取决于地下水形状的岩体评分值R5R5每米隧道的涌水每米隧道的涌水量量L/min节理水压力与最节理水压力与最大主应力的比值大主应力的比值总的形状总的形状评分值评分值无无0完全枯燥完全枯燥15101250.5有严重地下水有严重地下水问题，流水问题，流水06 6节理方位对节理方位对RMRRMR的修正值的修正值R6R6方位对工程的影方位对工程的影响评价响评价隧道隧道地基地基边

31、坡边坡很有利很有利000有利有利225普通普通5725不利不利101550很不利很不利12257 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节理走向平行于隧道轴线隧道轴线倾角倾角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4509002004504 5 0 900200450450900200450不思索走不思索走向向很有利很有利有利有利普通普通不利不利很不利很不利普通普通 根据总分确定岩体分级根据总分确定岩体分级654321RRRRRRRMR 类别类别 岩体描画岩体描画岩体评分值岩体评分值RMR 很好

32、很好81100 好好6180 较好较好4160较差较差2140 很差很差020岩体分级的意义岩体分级的意义 思索不支护隧道的自稳时间思索不支护隧道的自稳时间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星期星期2.5m跨，跨，10h1m跨，跨，30min岩体的内岩体的内聚力聚力(kPa)400 300400200300100200 450350450250350150250 150 该分类法已得到比较广泛的运用。该分类法已得到比较广泛的运用。7 7、巴顿岩体质量、巴顿岩体质量Q Q分类分类 挪威巴顿挪威巴顿BartonBarton等人于等人于197

33、41974年根据隧道工程的调查，年根据隧道工程的调查，提出一个用提出一个用6 6个参数表达的岩体质量目的个参数表达的岩体质量目的Q Q，作为岩体质量分类，作为岩体质量分类的根据。的根据。SRFJJJJRQDQwarn 式中：式中：RQDRQD岩石质量目的；岩石质量目的；JnJn节理组数评分；节理组数评分；JrJr节理面粗糙节理面粗糙度评分；度评分；JwJw按裂隙水条件评分；按裂隙水条件评分；JaJa节理蚀变程度评分；节理蚀变程度评分；SRFSRF按地应力影响评分应力折减系数。按地应力影响评分应力折减系数。Q Q反映了岩体质量的三个方面：反映了岩体质量的三个方面：nJRQD为岩体的完好性；为岩体

34、的完好性；arJJ表示构造面的形状、充填物特征及次生变化程度；表示构造面的形状、充填物特征及次生变化程度； SRFJw表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。 1 1节理组数影响节理组数影响Jn)Jn)2 2节理粗糙度影响节理粗糙度影响Jr)Jr)3 3节理蚀变程度影响节理蚀变程度影响Ja)Ja)4 4裂隙水影响裂隙水影响Ja)Ja)5 5地应力影响地应力影响SRF)SRF) 地下开挖当量直径：地下开挖当量直径：ESRDr巷道支护比巷道支护比跨度、直径或高度跨度、直径或高度 根据根据Q Q值，可将岩体分为值，可将岩体分为9 9类，如图：类，如图： Q Q

35、分类法思索的地质要素较全面，而且把定性分析与分类法思索的地质要素较全面，而且把定性分析与定量评价结合起来了，软硬岩均适用，在处置极脆弱的岩定量评价结合起来了，软硬岩均适用，在处置极脆弱的岩层中引荐采用此分类法。层中引荐采用此分类法。 宾尼奥夫斯基宾尼奥夫斯基 Bieniawski Bieniawski，1976)1976)在大量实测统计在大量实测统计的根底上，发现的根底上，发现Q Q值与值与RMRRMR值之间具有如下条件关系：值之间具有如下条件关系：44ln9 QRMR 三、我国工程岩体分级规范三、我国工程岩体分级规范GB50218-94)GB50218-94)1 1、工程岩体分级的根本方法、

36、工程岩体分级的根本方法1 1确定岩体根本质量确定岩体根本质量 以为岩石的巩固程度和岩体完好程度决议以为岩石的巩固程度和岩体完好程度决议岩体的根本质量。岩体根本质量好，那么稳定性好；岩体的根本质量。岩体根本质量好，那么稳定性好；反之，稳定性差。反之，稳定性差。A A、采用饱和岩石单轴抗压强度、采用饱和岩石单轴抗压强度CC划分岩石巩固程度划分岩石巩固程度 C C (Mpa)(Mpa)60 60303015155 0.750.750.550.550.350.350.150.15完好程度完好程度完好完好较完好较完好较破碎较破碎破碎破碎极破碎极破碎JvJv35Kv0.750.750.550.550.35

37、0.350.15 90Kv+30 C 90Kv+30 时，应以时，应以C=90Kv+30 C=90Kv+30 代入上式计算代入上式计算Q Q值；值；当当Kv 0.04 C+0.4Kv 0.04 C+0.4时，应以时，应以Kv=0.04C+0.4Kv=0.04C+0.4代入上式计算代入上式计算Q Q值；值；vcKBQ250390 式中：式中：BQBQ岩体根本质量目的；岩体根本质量目的； C C岩石饱和单轴抗压强度岩石饱和单轴抗压强度(Mpa);(Mpa); Kv Kv岩体完好性系数。岩体完好性系数。B B、按、按BQBQ值进展岩体根本质量分级值进展岩体根本质量分级根本质量根本质量级别级别岩体根本

38、质量定性特征岩体根本质量定性特征岩体根本质岩体根本质量目的量目的(BQ)(BQ)巩固岩，岩体完好；巩固岩，岩体完好；550550巩固岩，岩体较完好；巩固岩，岩体较完好；较巩固岩，岩体完好；较巩固岩，岩体完好；550451550451巩固岩，岩体较破碎；巩固岩，岩体较破碎；较巩固岩或软硬岩互层，岩体较完好；较巩固岩或软硬岩互层，岩体较完好；较软岩，岩体完好；较软岩，岩体完好；450351450351巩固岩，岩体破碎；巩固岩，岩体破碎；较巩固岩，岩体较破碎破碎；较巩固岩，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 较完好较破碎；较完好较破碎；软岩，岩体完好较完好；软岩，岩体完好较完好；350251350251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；250450 450351 350