岩体力学-第五章-工程岩体分类

岩体力学

ROCKMASSMECHANICS吴文兵TelQ:1271447980

E-mail:zjuwwb1126@163.com

第五章工程岩体分类§5.1概述§5.2工程岩体分类§5.3我国的工程岩体分类标准§5.4工程岩体分类的具体应用§5.1概述定义

通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。目的

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。步骤

（1）确定岩体分类系统的最终目的（2）确定所用参数的范围与标准（3）确定岩体指标所用的数学方法（4）为最终目的校核岩体指标值影响工程岩体性质的主要因素

岩石强度岩体结构水的影响具体工程问题的特殊因素

§5.2工程岩体分类类别岩块分类σc

(MPa)岩石类型举例A极高强度＞200石英岩、辉长岩、玄武岩B高强度100～200大理岩、花岗岩、片麻岩C中等强度50～100砂岩、板岩D低强度25～50煤、粉砂岩、片岩E极低强度1～25白垩、盐岩类别Et／σc分类Et／σcH高模量比＞500M中等模量比200～500L低模量比＜200一、岩块的工程分类(一)迪尔和米勒的双指标分类分类指标：岩块抗压强度（σc）、模量比（Et/σc）（二）岩块强度分类分类指标：新鲜岩块的饱和单轴抗压强度类别亚类饱和单轴抗压强度(MPa)代表性岩石硬质岩石极硬岩石＞60花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、大理岩、硅质砾岩等次硬岩石30～60软质岩石次软岩石5～30粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片岩、云母片岩等极软岩石＜5（三）岩块质量系数分类分类指标：岩块质量系数S=[(σcwEtw)/(σcsEs)]1/2

σcw、Etw为岩块的饱和单轴抗压强度与弹性模量σcs、Es为规定的软质岩石的饱和单轴抗压强度与弹性模量。分别取σcs=30MPa，Es=6.6*103MPa。类别描述S值优很坚硬>4良坚硬4~2中等半坚硬2~1差软弱1~0.5坏很软弱<0.5二、岩体的工程分类（一）RQD分类缺点：没有考虑岩体中结构面性质的影响和岩块性质的影响及综合作用效应。（二）岩体地质力学分类（RMR类）由比尼卫斯基(Bienawski，1973)提出，后经多次修改，于1989年发表在《工程岩体分类》一书中。

分类指标：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5类指标

分类步骤：

（1）根据各类参数的实测资料，按表5-6A的标准评分（2）求和得总分RMR值。（3）然后按表5-6B和表5-7的规定依节理方位对岩体稳定是否有利做适当修正。（4）最后用修正后的总分对照表5-6C求得所研究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。缺点：不适用于强烈挤压破碎岩体、膨胀岩体和极软弱岩体。（三）Q分类由巴顿(Barton，1974)等人提出，其分类指标为岩体质量指标：

式中：RQD为岩石质量指标，定义为大于10cm的岩心累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数；Jn为节理组数；Jr为节理粗糙系数；Ja为节理蚀变系数；Jw为节理水折减系数；SRF为应力折减系数。

Q分类方法考虑的地质因素较全面，且把定性分析和定量评价相结合，是目前比较好的分类方法，软、硬岩体均适用。§5.3我国的工程岩体分类标准一、岩体质量分级分级指标：岩体基本质量指标BQ

BQ=90+3σcw+250Kv

其中：σcw岩块单轴饱和抗压强度，Kv为岩体的完整性系数。用声波实验进行测量，等于岩体和岩块纵波波速的比值。无声波试验资料时，也可用岩体单位体积内的结构面条数Jv查表求得。

当σcw＞90Kv＋30时，令σcw＝90Kv＋30当Kv＞0.04σcw＋0.4时，令Kv＝0.04σcw＋0.4Jv(条／m3)＜33～1010～2020～35＞35Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15分级方法：（1）按岩体基本质量指标BQ进行初步分级（2）根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行修正（3）按修正后的［BQ］进行详细分级基本质量级别岩体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、硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整450～351Ⅳ坚硬岩，岩体破碎；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，岩体较完整—较破碎；软岩，岩体完整—较完整350～251Ⅴ较软岩，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岩石坚硬程度划分表

岩石饱和单轴抗压强度σcw(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岩体完整性系数Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎岩体完整程度划分表当地下洞室围岩处于高天然应力区或围岩中有不利于岩体稳定的软弱结构面和地下水时，岩体BQ值应进行修正，修正值［BQ］按下式计算：［BQ］＝BQ－100(K1＋K2＋K3)

其中，K1-地下水影响修正系数；K2-主要软弱面产状影响修正系数；K3-天然应力影响修正系数。根据修正值的［BQ］进行重新分级。确定各级岩体的物理力学参数和围岩自稳能力。K1BQ＞450450～350350～250＜25地下水状态潮湿或点滴状出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨状或涌流状出水，水压≤0.1MPa或单位水量＜10L／min0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨状或涌流状出水，水压＞0.1MPa或单位水量＞10L／min0.20.4～0.60.7～0.91.0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α＜30°，倾角β＝30°～75°结构面走向与洞轴线夹角α＞60°，倾角β＞75°其他组合K20.4～0.50～0.20.2～0.4地下水影响修正系数(K1)表主要软弱结构面产状影响修正系数(K2)表天然应力影响修正系数(K3)表K3BQ＞550550～450450～350350～250＜250天然应力状态极高应力区1.01.01.0～1.51.0～1.51.