工程岩体分类

岩体力学

RockMassMechanics第五章：工程岩体分类ClassificationofEngineeringRockMass本章内容5.1

概述5.2工程岩体分类的目的与原则5.3

工程岩体代表性分类简介5.4

我国工程岩体分级标准（GB50218-94）基本要求了解工程岩体分类的目的与原则理解工程岩体代表性分类方法掌握我们工程岩体分级标准本章内容及基本要求试验所得数据如何评价岩体工程问题？评价岩体质量的综合因素?工程类比法的评价体系(同一岩体，不同工程)简单的单参数到多参数的分类定性到半定量、定量的分类

分类考虑因素：强度（单轴），结构面，地质的赋存条件，地下水和地应力的影响以及岩体的自稳时间等等。5.1概述有代表性的分类方法岩石饱和单轴抗压强度分类岩石RQD分类我国的国标“工程岩体分级标准”

目前，国内外有几十种分类方法，每种分类都有各自的优点和相应的适用条件。5.1概述岩体复杂、理论不完善、靠经验。从定性和定量两个方面来评价岩体的工程性质，根据工程类型及使用目的对岩体进行分类，这也是岩体力学中最基本的研究课题。1、分类的目的（1）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。（2）便于施工方法的总结，交流，推广。（3）为便于行业内技术改革和管理。5.2工程岩体分类的目的及原则5.2.1工程岩体分类的目的（1）有明确的类级和适用对象（哪些部门？哪些工程？）。（2）有定量的指标，以便应用中减小人为因素。（3）分级不宜过多或过少，一般分4~6级为宜。（4）分类方法应简单明了、分类的参数便于易现场获取，且参数所赋予的数字便于记忆和应用。（5）根据适用对象，选择考虑因素。趋势：“综合特征值”分类法

5.2工程岩体分类的目的及原则5.2.2工程岩体分类的原则在分类中起主导和控制作用的有如下几方面因素：

1、岩石材料的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。（单轴抗压强度/现场点载荷试验）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。可用结构面频率、间距、岩芯采取率、岩石质量指标RQD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工程性质的重要参数。（弹性波速试验、结构面统计特征）

5.2工程岩体分类的目的及原则5.2.3分类的独立因素结构面条件。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填物性质。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。（花岗岩风化程度研究程度较深，标贯击数—风化程度）4、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力等。5、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。其中：岩性是最重要因素

5.2工程岩体分类的目的及原则5.2.3分类的独立因素本节内容：1、按岩石的单轴抗压强度分类（单轴抗压强度，点荷载指标）——单因素指标2、按巷道岩石稳定性分类（斯梯尼，前苏联巴库地铁）——单因素指标3、按岩体完整性分类（岩石质量指标RQD、弹性波波速）——单因素指标4、按岩石综合指标分类（费兰克林岩石工程分类、岩体的岩土力学分类、巴顿隧道工程的Q分类）5.3工程岩体代表性分类简介用岩块单轴抗压强度进行分类，简单、早期，因此在工程上采用了较长的时间(普氏系数f)。没考虑软弱结构面影响，目前已很少使用。（一）岩石单轴抗压强度分类(表5-1)5.3工程岩体代表性分类简介5.3.1按岩石的单轴抗压强度RC分类

由于岩石点荷载试验可在现场测定，数量多而简便，所以用点荷载强度指标分类得到重视。由伦敦地质学会与费兰克林（Franklin）等人提出，见图5-1。（二）以点荷载强度指标分类5.3工程岩体代表性分类简介5.3.1按岩石的单轴抗压强度RC分类2、按巷道岩石稳定性分类

（一）斯梯尼(Stini)分类

1950年，根据巷道围岩的稳定性进行分类，如表5-2所示。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.2按巷道岩石稳定性分类

根据岩石抗压强度、工程地质条件和开挖时岩体稳定破坏现象，并给出建议措施，分四类，表5-3。（二）前苏联巴库地铁分类5.3工程岩体代表性分类简介5.3.2按巷道岩石稳定性分类（一）按岩石质量指标RQD分类（迪尔1963年提出RQD）（RockQualityDesignation）

RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10mm的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为（RQD以修正的岩芯采取率来确定）：

工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.3按岩体完整性分类岩芯采取率：采取岩芯总长度与钻孔在岩层中的长度之比。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%5.3工程岩体代表性分类简介5.3.3按岩体完整性分类用RQD值来描述岩石的质量--分级（表5-4）5.3工程岩体代表性分类简介5.3.3按岩体完整性分类（二）以弹性波（纵波）速度分类依据：弹性波变化能反映岩体结构特性和完整性。中科院地质所根据他们对岩体结构的分类，列出了弹性波在各类岩体中传播特性，如表5-5。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.3按岩体完整性分类日本池田和彦1969年提出了日本铁路隧道围岩强度分类。首先按岩质分六类，再根据弹性波在岩体中速度，将围岩强度分七类。（表5-6）5.3工程岩体代表性分类简介5.3.3按岩体完整性分类将岩块强度（点荷载强度指标）与岩体结构面间距综合考虑，双因素分类，分6类。图5-3。（一）弗兰克林岩石工程分类5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（二）岩体的岩土力学分类由毕昂斯基(Bieniaski1974)提出“综合特征值”——RMR值分类，0<RMR<100（在欧美流行）

式中的6个指标的相关因素分别为：R1-岩石抗压强度；R2-RQD；R3-节理间距R4-节理状态；R5-地下水状态；R6-修正系数，节理的方向对工程的影响。这6个指标分别由如下各表来确定。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（1）与岩石强度相关的岩体评分值R1可以用标准试件进行单轴压缩来确定，也可由点荷载试验确定。表5-7岩石抗压强度与岩体评分值R1的对应关系5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（2）岩石质量指标RQD由修正的岩芯采取率确定（3）对应于节理组间距（关键组节理间距）的岩石评分值R3，表5-95.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（4）与节理状态（粗糙度、张开度、充填状态、延伸方向等）相关的岩体评分值R4，见表5-10（5）与地下水状态相关的岩体评分值R5，见表5-115.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（6）岩体工程的稳定性与节理方向是否有利关系很大，所以最后提出了表5-12，来考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和。(R6)5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类根据以上六个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为五类，见表5-135.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类本分类还给出了对岩体稳定性（隧洞岩体自稳时间）以及对应的岩体c,φ值，建议值见表5-14。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类

（三）巴顿隧道工程的Q分类（1974，挪威岩土工程地质研究所，NGI）

挪威巴顿（Barton）等人于1974年根据隧道工程的调查，提出一个用6个参数表达的岩体质量指标Q，作为岩体质量分类的依据。式中：RQD——岩体质量指标；Jn——节理组数；Jr——节理粗糙系数；Jw——节理水折减系数；Ja——节理蚀变系数；SRF——应力折减系数。

Q值取值为0.001~1000,6个参数按表5-15选取，RQD直接按所求得的值选取。5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类5.3工程岩体代表性分类简介5.3.4按岩体综合指标分类（1）确定岩体基本质量按定性、定量相协调的要求，最终确定岩石的坚硬程度与岩体完整性指数。

a.岩石坚硬程度的确定——定量5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

1994年11月颁布国标的工程岩体分级标准，于1995年7月开始施行。为通用标准，适合各类型岩体工程的岩体分级。b.岩体完整性指数（Kv）的确定——定量①用弹性波测试。5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

②选择有代表性露头或开挖面，对不同的工程地质岩组进行节理裂隙统计，根据统计结果计算单位岩体体积的节理数（Jv）(条/m3)5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

表5-18Jv与

Kv的对照关系表5-19Kv与岩体完整性程度定性划分的对应关系5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

c.岩石坚硬程度定性划分-定性5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

d.岩体完整程度的定性划分——定性5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

评价：确定的方法主要是根据进行地质调查的工程技术人员，对工程岩体实际观察的结果。虽然会受到一定的人为因素的影响，但对岩体进行调查的具体做法及其对鉴定的详尽描述，对于有一定经验的地质工作者而言，应该能够掌握，并能做出比较客观地评价，从而获得真实反映工程岩体的实际状况，加上与定量分级的对比使得该方法相对比较合理。5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

（2）岩体基本质量分级a.岩体基本质量指标（BQ）按下式计算

BQ=90+3RC+250KV式中：RC－岩石单轴饱和抗压强度的兆帕数值

KV－岩体完整性指数值注：①当RC>90KV+30，代RC＝90KV+30②当KV>0.04RC+0.4，代KV＝0.04RC+0.4b.按计算所得的BQ值分级见表5-18（分为5级）

5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

5.4我国工程岩体分级标准（GB50218-94）5.4.1工程岩体分级的基本方法

（3）结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正值[BQ]，并按表5-18的指标值确定本工程的工程岩体级别。

[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)K1，K2，K3值，可分别按表5-19、5-20