工程岩体分类课件

第五章工程岩体分类主要内容1.概述2.工程岩体分类3.我国工程岩体的分类标准4.工程岩体分类的具体应用31、概述1.1分级的目的:评价工程岩体的稳定性（1）通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。（2）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。（3）便于施工方法的总结,交流,推广，为便于行业内技术改革和管理。（1）确定分类的目的和适用对象。

（2）分类应该定量—便于用于技术计算和制定定额。

（3）分类的级数适合—从工程实用看，一般五级。

（4）分类方法和计算步骤应简单明了，数字便于记忆，便于应用。

（5）因素要独立—基本因素：结构面、岩块质量（力学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规模。1.3分类原则国际趋势：“综合特征值”分类法1.4影响岩体工程性质的主要因素岩石强度和质量强度(软、硬)变形性(结构上的致密、疏松)岩体的完整性软弱面、软弱带和其间充填的原生或次生物质的性质水的影响强度削弱（国内都用室内单轴抗压强度指标来反映）。（用结构面特征的统计结果或岩体弹性波来反映）岩石的物理力学性质恶化沿裂隙形成渗流影响岩体的稳定性。

（软化、降低稳定性）

1986年国家计委批准编制了《工程岩体分级标准》，并于1994年经国家建设部批准为强制性国家标准，于1995年7月1日起施行。该标准属于国家标准第二层次的通用标准，适用于各部门、各行业的岩石工程。1.5工程岩体分级的代表性方案

2.工程岩体代表性分类2.1按岩块的单轴抗压强度（Ｒc）分类

表5-1岩块按抗压强度分类

类别岩石单轴抗压强Rc（MPa）岩石类别Ⅰ250~160特坚岩Ⅱ160~100坚岩Ⅲ100~40次坚岩Ⅳ<40软岩2022/12/98岩石质量指标RQD（rockqualitydesignation）:例：某钻孔的长度为250cm，其中岩芯采取总长度为200cm,而大于10cm的岩芯总长度为157cm(图5-2)，则岩芯采取率：

200/250=80%

RQD=157/250=63%

类别弹性波指示块状结构层状结构碎裂结构散体结构波速Vp（m/s）范

围采用值最小值4000~5000450035003000~4000350025002000~350027501500<20001500500岩体Vpm/Vpsr范

围采用值最小值>0.80.80.60.5~0.80.650.50.3~0.60.450.3<0.40.3—可接收距离（m）范

围最小值5~1033~521~31<1—2022/12/914表5-5各类结构体中的弹性波传播特性表5-6

日本铁路隧道围岩分类（池田和彦于1969）围岩强度分类岩

质良好程度备

注ABCDEF1>5.0

>4.8>4.2

好1．开挖面有涌水时，分类要降一级；2．膨胀性岩石（蛇纹岩，变质安山岩、石墨片岩、凝灰岩、温泉余土）的弹性波速值。要特殊考虑这种情况其速度值小于4.0km/s，泊松比大于0.3；3．对风化岩层泊松比小于0.3时，分类要提高一级到两级；4．单位：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<1.02022/12/915我国工程岩体分级标准（GB50218-94）

分两步计算：（一）岩体基本质量分级－计算BQ，初步分级（二）岩体稳定性分级－考虑影响因素，修正

BQ，再按照[BQ],进行详细分类。

2.4我国工程岩体分类标准（GB50213—94）（1）岩体坚硬程度。（2）岩体完整程度。1、定性的确定岩体基本质量锤击声、回弹和手感易碎程度、变形情况吸水情况结构面发育程度主要结构面的结合程度结构面类型（表5-3）（表5-4）（1）岩石的坚硬程度—Rc（实测岩石单轴饱和抗压强度），按Rc划分5类坚硬度[<60～<5MPa]。表5-5Rc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系Rc（MPa）>6060~3030~1515~5<5坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩2022/12/9182、定量的确定岩体基本质量注意：Rc≥60坚硬岩,Rc<5极软岩,与表5-1Rc=160~100有区别

表5-7Jv与Kv对照表结论：Kv与定性划分的岩体完整程度对应。完整性分5类

完整~极破碎表5-7Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系

Jv（条/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完整程度完

整较完整较破碎破

碎极破碎2022/12/9203.岩体基本质量分级（1）岩体基本质量指标（BQ）式中，BQ—岩体基本质量指标；Rc—岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；

Kv­—岩体完整性指数值。注：两条限制，Rc与Kv关系，

Kv与Rc关系

，有矛盾。2022/12/921（2）．按计算所得的BQ值

按表5-8进行岩体基本质量分级，共分5级，BQ值≥550~<250基本质量级别岩体基本质量的定性特征岩体基本质量指标（BQ）Ⅰ坚硬岩，岩体完整>550Ⅱ坚硬岩，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整550~451Ⅲ坚硬岩，岩体较破碎较坚硬岩或软硬岩岩层，岩体较完整较软岩，岩体完整450~35Ⅳ坚硬岩，岩体较破碎软坚硬岩，岩体较破碎~破碎较软岩或软坚硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整—较破碎；软岩，岩体完整—较完整350~251Ⅴ软软岩，岩体破碎软岩，岩体较破碎—破碎全部极软岩及全部极破碎岩<250（三）结合工程情况，进行岩体基本质量的修正[BQ][BQ]—岩体基本质量指标修正值；BQ—岩体基本质量指标；K1—地下水影响修正系数；K2—主要软弱结构面产状影响修正系数；K3—初始应力状态影响修正系数。K1、K2、K3值，分别见表5-19、表5-20、表5-21

2022/12/924

表5-10主要软弱结构面产状影响修正系K2结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角<30°结构面倾角30°~75°结构面走向与洞轴线夹角<30°结构面倾角>75°其他组合K20.4~0.60~0.20.2~0.42022/12/926

表5-11初始应力状态影响修正系数K3K3BQ

初始应力状态>550550~451450~351350~251<250极高应力区1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高应力区0.50.50.50.5~1.00.5~1.02022/12/9272.3岩体地质力学分类(RMR分类)分类指标：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水方法：（1）根据各类指标的数值，按表5-13A的标准评分，求和得总分RMR值。（2）按表5-13B和表5-14的规定对总分作适当的修正。（3）用修正后的总分对照表5-13C求得岩体的类别及相应的无支护地下洞室的自稳时间和岩体强度指标(c，φ)值。考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和R6

€

根据6个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为五类2.4工程岩体分级的应用（一）岩体物理力学参数的选用

2个参数

物理

表5-22

峰值抗剪强度

表5-23

2022/12/933表5-22岩体物理力学参数岩体基本质量级别重力密度

(kN/m3)抗剪断峰值强度变形模量E（MPa）泊松比内摩擦角（。）粘聚力C（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>0.352022/12/934表5-23岩体结构面抗剪断峰值强度序号两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角粘聚力C（MPa）1坚硬岩，结合好>37>0.222坚硬—较坚硬岩，结合一般；极软岩，结合好37~290.22~0.123坚硬—软坚硬岩，结合差；较软岩—软岩，结合一般29~190.12~E0.084软坚硬—软软财，结合差—结合很差；软岩、结合差；软质岩的泥化面19~130.08~0.055软坚硬岩及全部软质岩，结合很差；软质岩泥化层本身<13<0.052022/12/935

（二）地下工程岩体自稳能力的确定表5-24地下工程岩体自稳能力

岩体级别自

稳

能

力Ⅰ跨度小于20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方Ⅱ跨方10~20m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度小于10m，可长期稳定，偶有掉块Ⅲ跨度10~20m，可稳定数日至一个月，可发生小至中塌方；跨度5~10m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小至中塌方；跨度小于5m，可基本稳定Ⅳ跨度大于5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中至大塌方。埋深小时，以拱部松破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度小于5m，可稳定数日至一个月Ⅴ无自稳能力2022/12/936例：某地下工程岩体的勘探后得到如下资料：单轴饱和抗压强度强度；岩石较坚硬，但岩体较破碎，岩