公路隧道围岩分级

公路隧道围岩分级

方法及实施

2021/6/271目录1围岩分级概述1.1分级的目的与意义1.2围岩分级国内外现状1.3国内外部分分级方法简介1.4公路隧道围岩分级现状及修订的必要性2公路隧道围岩分级方法2.1《工程岩体分级标准》GB50218-94简介2.2公路隧道围岩分级（JTGD70-2004）2021/6/272目录3隧道围岩分级因素的定性划分和定量指标确定方法3.1公路隧道围岩分级因素3.2分级基本因素的确定3.3详细分级时岩体基本质量修正方法

4公路隧道围岩分级方法的实施4.1施工前阶段4.2施工阶段4.3岩体完整性定量指标Kv、Jv的现场确定方法2021/6/2731围岩分级概述1.1分级的目的和意义

在工程建设的各个阶段：规划、可行性研究、勘探、设计和施工中正确的对岩土体质量和稳定性做出评价，即对其稳定等级做出正确的划分，具有十分重要的意义，它是经济合理地进行岩土工程规划选点（址）、可行性评估、工程结构和对岩土体改良、加固设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行的不可少的条件。2021/6/274

分级目的不同，分级的方法也不同。例如以施工可挖性为目的，就有以可钻性、可爆性为出发点的分级；有以工程岩体稳定性评价、支护加固措施方法为目的，就有以稳定性等级划分为出发点的分级方法。国内外既有和现行的围岩分级方法多数属于围岩稳定性等级的划分方法。2021/6/275

工程岩体（围岩）需要区分的是岩体稳定程度的不同，具有质量和稳定性的差别，是有序的，岩体的级别高，表示稳定性好；反之，级别低，表示稳定性差。而“分类”一词，主要强调的是岩体属性的不同，它是不分序次的，它与工程岩体稳定性并没有确定的联系。所以近年来提出的工程岩体（围岩）分级方法中，均将“分类”修正为“分级”2021/6/2761.2围岩分级国内外现状

国外应用较广的围岩分级，其中一些在我国有广泛的影响，得到了不同程度的应用。二十世纪五十年代后又相继出现了以评价围岩稳定性和确定支护型式为目的的分级，如劳弗（H.Lauffer）的按围岩稳定时间的分级（1958年）2021/6/277

美国迪尔（Deere）按RQD值得岩体质量分级（1969年）；挪威巴顿（M.Barton）以岩石质量指标Q的分级（1974年）；南非比尼威斯基（Q.Z.Bienianwski）的节理化岩体的地质力学分级（1974年、1976年）等等（见表1）。2021/6/278表1国外部分工程岩体（围岩）分级法RcVp(弹性波速度)、龟裂系数隧道围岩强度分类(日本国铁研究所,1972)RQD/Jn(岩块尺寸)Jr/Ja(节理抗剪强度)Jw/SRF(围岩压力)岩体质量指标Q分类法(N.Barton，1974，1976，2002)RcRQDd(节理间距等)RMR分级法（Z.T.Bieniawski1973,1986,1979）RQD岩石质量分类（D.U.Deere，1969）Rc山区隧道围岩分类（法国）F（主要由1Rc/10确定）Rc：MPa岩石坚固性分级（普氏分类）定量指标名称2021/6/279

国内，20世纪50-60年代初，直至1972年，基本上沿用普氏f值分级方法，60年代末至70年代初开始，提出了各种结合各部门行业特点的围岩分级（分类）方法。1972年中国科学院地质研究所提出了以划分岩体结构类型为主的分类方法。2021/6/2710

铁道部、总参305部队同年提出了以围岩地质条件的定性描述，岩体结构特征和岩石强度并考虑其他因素的综合分级方法。随着地下工程锚喷支护技术的发展，各部门都提出了为锚喷支护设计、施工用的地下工程岩体分级方法。70年代随着声波技术的推广应用，以声波参数为分级参数的分级相继出现。2021/6/2711

表2例举了国内主要围岩分级方法，纵观国内外主要围岩分级方法，从早期以单指标单因素的分级方法，逐步发展为多因素综合指标的分级方法和多因素定性、定量指标结合的分级，近年又提出了以多因素指标的复合指标——岩体质量系数的岩体分级。2021/6/2712S（由R，E确定）Kv岩体工程质量指标(M)分级(杨子文等,1979,1983)I（Kv），f=tgфS=Rc/100（Rc：MPa）岩体质量系数(Z)分类(谷德振等,1979)定性描述Rc，Kv，Vp，S（围岩比）锚杆喷射混凝土技术规范(1985,国标)Rc，Kv，Vp水工隧洞设计规范(1988,部标)定性描述RcVpm为辅助指标(85年规范)铁道隧道设计规范(1975,1985,1999部标)定性、定量指标名称表2国内部分岩体(围岩)分级法2021/6/2713岩石强度（由Rb，Is（50），r，Vpm确定）岩体完整性（由Kv，Jv，RQD确定）结构面状态（由结构面强度系数Kf及延长度确定）修正系数（含地下水，地质构造，结构面方位，地应力方位等确定）水电站地下工程围岩分类(孔令誉等,1986,1988，1999部标)S（由rh/Rm确定，Rm—岩体准强度）Km（岩体完整性评分系数）Kw（地下水影响系数）围岩质量(Q)分类法(关宝树等,1980)Rc（或Ia），Vpm，dp（结构面平均间距）t（稳定时间）围岩稳定性动态分级法(林韵梅等,1984)Rc（或Ia估算）KvKw（地下水折减系数）Ki（岩层产状折减系数）坑道工程围岩分类(邢念信等,1985)（Q由Rb或Ia，Vpr确定）K（由Kv，Jv，RQD确定）C（由地下水，结构面方位，地应力等修正系数确定）隧道工程岩体(围岩)分级(王石春,张可诚等,1980,1986)2021/6/27141.3国内外部分围岩分级简介1.3.1南非地质力学分级法（RMR）该法由南非比尼威斯基（Bieniawski）博士于1973~1975年间提出，该法分三步进行。首先根据（表3-1）确定各分级判据获得的分值，把分值累计起来可得岩体的总分值，按总分值评价岩体属于哪一级别，第二步是按裂隙产状对不同工程的影响程度（表3-2）修正为裂隙对各类工程的作用不是等同的。2021/6/2715510202530分配点数＜0.050.05～0.30.3～11～3＞3节理间距m338131720分配点数＜2525～5050～7575～9090～100RQD（%）2≤2471215分配点数＜2525～5050～100100～200＞200完整岩块的单轴抗压强度，Mpa1表3-1裂隙岩体各分类因素的分配点数2021/6/271606122025分配点数裂缝中夹软泥，厚度＞3mm，裂开宽度＞5mm，连同性好裂开面上有擦痕或断层泥填充，裂开宽度裂开面稍粗糙，裂开宽度＜1mm，两壁岩石软弱，连通性一般裂开面稍粗糙，裂开宽度＜1mm，两壁岩石坚硬，连通性一般裂开面极粗糙，两壁岩石坚硬，节理连通性不好节理状态42021/6/271704710分配点数涌水严重潮湿

稍潮湿干燥隧洞干燥程度＞12525～125

＜250隧洞总每10米长段涌水量，L/min岩石透水性52021/6/2718-60-50-25-50边坡-25-15-7-20地基-12-10-5-20隧洞分配系数最不利不利一般有利最有利影响程度等级表3-2按裂隙产状校正分配点数表2021/6/2719

第三步可根据作者建议的岩体工程围岩分类表（表3-3）来预测围岩的自支撑时间、岩体的抗剪强度性质以及可挖性等，以此作为设计与施工的参考依据。由于记分法简单易行，此法曾获得一定的推广。缺点是必须依赖有经验的地质人员。

2021/6/2720极容易容易一般困难极困难可挖性≤3030～3535～4040～45≥45φ11～1.51.5～22～33C，Pa岩体抗剪强度估算10min5h7d300d10a时间0.51.5345跨度，m洞壁自承状况最坏的不良的一般的良好的最好的累计点数ⅤⅣⅢⅡⅠ岩体质量类别

表3-3岩体工程围岩分类表2021/6/2721

1.3.2岩体质量指标Q分类法（NGI法）

1974年挪威学者N.巴顿、R.利恩与R.伦德提出了一个Q分类法。Q是岩体质量的简称，它由RQD、节理组数Jn、节理面粗糙度Jr、节理蚀变程度Ja、裂隙水影响因素Jw以及地应力影响因素SRF等六项指标组成，其计算公式为：

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其它的每项指标都可从相对应的表格查得（表4-1至表4-5）。Q值愈大，表示岩体的质量愈好。

岩体质量为一综合指标，它的范围一般为0.001~1000，不同Q值得级别可根据表4-6确定。

2021/6/2723表4-1节理组数Jn0.5~123469121520

A.整体的、没有或很少有节理组B.1组节理C.1~2组节理D.2组节理E.2~3组节理F.3组节理G.3~4组节理H.4~5组节理、具有大量的节理，岩石被多组节理切割成方块J.压碎岩石，似土类岩石

Jn值

节理发育情况2021/6/2724表4-2节理面粗糙度Jr

4321.51.510.5

1.01.01）节理面直接接触2）剪切时，当剪切变形＜10cm,岩壁接触A.不连续的节理B.粗糙或不规则的起伏节理C.光但是起伏的节理D.光滑，但具有起伏的节理E.平坦且粗糙、或不规则节理F.光而平直的节理G.平直且光滑的节理3）剪切后，节理不再直接接触H.节理面间充填有不能使节理面直接接触的连续粘土矿物带J.节理面间充填不能使节理直接接触的砂、砾石或挤压破碎带Jr值节理面粗糙度情况2021/6/2725表4-3节理蚀变程度Ja8°～16°4.0E.有软弱的或低摩擦角的粘土矿物覆盖在节理表明（如高岭土、云母绿泥石、滑石、石膏等）或含有少量膨胀性粘土（不连续覆盖、厚度约1~2cm或更薄）的节理面25°～35°3.0D.节理为粉质粘土或砂质粘土覆盖，少量粘土、半软弱岩覆盖25°～30°2.0C.轻微蚀变有节理面，表面为半软弱矿物所覆盖，具有砂质微粒、风华岩土等25°～30°1.0B.节理面未产生蚀变，仅少数表面有变化A.坚硬的、半软弱的、经过处理而紧密且具有不透水充填物的节理（如石英或绿泥石充填）0.75（a）节理面直接接触φ近似值Ja值

节理蚀变程度2021/6/27265N.粉质或砂质粘土及少量粘土（半软弱）6°～24°6、8或8～12

6°～24°

10、13或13～20O、P、Q.厚的连续分布的粘土带或夹层（粘土状态说明见G、H、I）K、L、M.破碎带夹层或挤压破碎带岩石和粘土（对各种粘土状态的说明见G或H、I）（c）剪切后，节理面不再直接接触I.膨胀性粘土充填，如连续分布的厚度小于5mm的蒙脱土充填时J.a值取决于膨胀性颗粒所占百分数，以及水的渗入情况12°～16°8H.中等或轻微固结的软弱粘土矿物充填（连续的或厚度小于5mm）16°～24°6G.紧密固结的半软弱粘土矿物充填（连续的或厚度小于5mm）F.砂质微粒，岩石风化物充填25°～30°4（b）当剪切变形＜10cm时，节理面直接接触2021/6/2727

表4-4裂隙水影响因素Jw大于10.05~0.1F.异常大的渗水，或具有很高且持续的无显著衰减的水压大于10.1~0.2E.异常大的渗水或具有很高的水压，但水压随时间衰减0.25~10.33D.大量渗水或高压水，节理充填物被大量带走0.25~10.5C.大量渗水，或为高压水，节理未充填0.1~0.250.66B.中等渗水或填充物偶然受水压力冲击小于0.11.0A.开挖时干燥或有少量渗水，即有局部渗水，渗水量小于5L/min近似的水压力MPaJw裂隙水情况2021/6/2728表4-5地应力影响因素SRF3G.疏松的张节理，形成节理组很多，多呈方块状（处于任何深度部位）2.5F.坚硬岩石中，具有单一剪切带（中夹少量粘土），开挖深度大于50m5E.坚硬岩石中，具有单一剪切带（中夹少量粘土），开挖深度小于或等于50m7.5D.在坚硬岩石中，多次出现剪切带，周围岩石疏松2.5C.含有粘土或化学风华岩的单一的软弱带，开挖深度＞50m5B.含有粘土或化学风华岩的单一的软弱带，开挖深度≤50m10A.含有粘土或化学风华岩石的软弱带多次出现，周围岩石非常疏松（处于任何深度部位）0.5~2.0（a）当隧洞的交叉洞开挖在弱带上时，开挖后可能引起岩体的疏松SRF地应力情况2021/6/272910~20＜0.16＜2.5M.很破碎的岩体5~100.16~0.332.5~5L.破碎软岩岩体0.5~2.00.33~0.665~10K.高应力、结构致密（对稳定时间有利，但对岩壁则可能不利）1.00.66~1310~200J.中等应力2.5＞13＞200H.低应力，靠近地表（b）坚硬岩石、岩石应力问题2021/6/273010~1510~20

R.强烈膨胀的岩石P.轻微膨胀的岩石5~10（d）膨胀性岩石以及取决于水压力作用的化学膨胀岩石

O.经强烈挤压的岩石N.轻微挤压的岩石5~10（c）经挤压的岩石，在高压下具有塑性状态的软岩2021/6/2731大于400100~40040~10010~404~10特别好极好很好好中等1~40.1~10.01~0.1小于0.01差很差极差特别差

表4-6岩体质量Q值分级表分级名称Q值2021/6/2732

南非法采用记分法，要求的指标比较容易获得，因此在矿业界获得更多的应用，Q法则主要应用于隧道与大型地下硐室，应用较广。1.3.3铁科院西南所1985年提出的“隧道工程岩体分级”该分级法认为影响隧道岩体稳定性的因素主要有以下几点：（1）岩体的完整性；（2）岩石的质量；（3）结构面的状态；（4）地下水情况；(5)地应力状态。

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分级时，首先对基本参数评价，将它们的评分相加，得出岩体质量指标（RMQ）的基本值（表5-1）。然后用各修正参数分级评分（表5-2）之和修正基本值，得出岩体质量指标（RMQ）的最终值，按RMQ值得大小将工程岩体分为五级，（表5-3），即

RMQ=K+Q+C式中：K——岩体完整性分级评分数；

Q——岩石质量分级评分数；

C——修正参数之和

2021/6/2734表5-1分级的基本参数及分级评价分数单轴抗压强度（干）Rd(MPa)＜55～1010～1515～2525～30评分＜20002000～32003000～40003800～5000＞5000岩石纵波速度Vp(m/s)＜0.50.5～11～22～4＞4S=(Ef·Rf/Es·Rs)1/2＜1030～1030～6060～100＞100岩石质量模量比岩石质量Q(＜25)º(50～25)º＜2525～4040～5555～6565～70

评分＜25(劣)25～50(差)50～75(中)75～90(良)90～100(优)岩石质量系数RQD(%)＜0.2（破碎）0.2～0.5（完整性差）0.5～0.75（中等完整）0.75～0.9(完整)0.9～1.0(极完整)完整性系数KV＞30(碎裂状)20～30(小块状)12～20(中等块状)5～12(块状)＜5(巨块状)体积裂隙数JV（条数/m）岩体完整性K2021/6/2735表5-2分级的修正参数及分级折减分数-8-6-4-20评分高压流水流水滴水潮湿干燥含水情况-6-4-20+3评分平整光滑具擦痕平整光滑状光滑波痕状或平整粗糙状粗糙波痕状明显台阶状粗糙起伏度-5-20+2+5评分最不利不利一般有利最有利方位与工程的关系-4-200+2评分很好＞20好10～20中等3～10差1～3很差＜1.0延续性(m)-6-4-200评分很发育＞三组发育三组较发育二组稍发育一组不发育0组数主要结构面状态C12021/6/2736(暂缺)初始应力状态C3

-15-5-8-4-20+20评分软质岩硬质岩软质岩硬质岩软质岩硬质岩软质岩硬质岩岩质类别大股流水具小压＞125L/min/10m流水具小压力25～125L/min/10m潮湿或滴水＜25L/min/10m

干燥状态岩体含水情况C2

+5-8-6-4-20+2评分充填岩脉或再胶结充填粘土充填岩屑未充填张开＞1mm(一般可见明显裂缝)微张开0.5～1.0mm闭和0.1～0.5mm紧闭＜0.1mm张开程度及充填情况主要结构面状态C1

2021/6/2737不稳定稳定性差暂时稳定稳定极稳定稳定性劣极软弱岩体差软弱岩体中中等坚硬岩体良坚硬岩体优一般坚硬岩体描述名称＜3030～5555～7575～9090～100分数ⅤⅣⅢⅡⅠ级别

表5-3隧道工程岩体分级及评价分数2021/6/27381.3.4水利电力部昆明勘测设计院在“水利水电工程勘察规范”中提出的地下洞室围岩分类

1）初步围岩分类;2）详细围岩分类;对A）岩石强度，B）岩体完整性，C）结构面状态（起伏、张开度、延伸长度等），D）地下水，E）结构面方位等几个方面分别评分。

3）类别判定是按点分及岩体强度应力比S二次评判，判定见表6.

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表6详细围岩分类围岩类别判定表注：

——地应力的最大主应力很不稳定V不限<25S<1时，降为V类不稳定IV>145～25S<2时，降为IV类。稳定性差III>265～45

局部可能有不稳定块体；S<4时，降为III类。基本稳定II85～65

一般无不稳定块体，如有时局部应加固处理稳定I>4100～85备注围岩稳定程度围岩类别围岩强度应力比S总评分=A+B+C1+C2+D+E2021/6/27401.3.5铁路隧道围岩分级（TB1003-99）在原有铁路隧道围岩分类的基础上，参照国家标准《工程岩体分级标准》，以定性划分为主，引入岩石强度和围岩弹性波纵波速度，将围岩划分成六级，围岩稳定级别序次按国标排序，与原有围岩分类排序相反。铁路隧道围岩分级按表7确定。

2021/6/2741表7铁路隧道围岩分级呈巨块状整体结构软质岩石（Rb≈30MPa）,受地质构造影响较严重，节理不发育，层状岩层为厚层，层间结合良好Ⅱ3.5～4.5暴露时间长，可能回出现局部小塌方；侧壁稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落可能产生岩爆呈大块状砌体结构硬质岩（Rb>30MPa）,受地质构造影响较重，节理发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石>4.5围岩稳定，无塌方，可能产生岩爆呈巨块状整体结构硬质岩，饱和抗压极限强度Rb>60MPa,受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）层状岩层为厚层，层间结合良好Ⅰ结构特征和完整状态

主要工程地质条件围岩弹性波速度Vp（km/s）围岩开挖后的稳定状态

围岩主要工程地质条件级别2021/6/27421和2呈大块状压密结构，3呈巨块状整体结构土体：1略具压密或成岩作用的粘性土及砂性土2黄土（Q1、Q2）3一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土呈块(石)碎（石）状镶嵌结构软质岩石（Rb=5～30MPa）,地质构造影响严重，节理发育1.5～3.0拱部无支护时可产生较大的塌方，侧壁有时会失去稳定呈碎石状压碎结构硬质岩石（Rb>30MPa）,受地质构造影响很严重，节理很发育，层状软弱面（或夹层）已基本被破坏Ⅳ呈大块状砌体结构软质岩石（Rb=5～30MPa）,受地质构造影响较严重，节理较发育，层状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般2.5～4.0拱部无支护时可产生小塌方，侧壁基本稳定，爆破震动过大易塌方呈块(石)碎（石）状镶嵌结构硬质岩石（Rb>30MPa）,受地质构造影响较严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象，或为硬、软质岩石互层Ⅲ2021/6/2743土体：软塑状粘性土及潮湿的细粉砂等﹤1.0（饱和状态的﹤1.5）围岩极易塌变形，有水时土砂常与水一起涌出；浅埋时易塌至地表粘性土呈易动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构岩体：受构造影响很严重呈碎石、角砾岩及粉末、泥土状的断层带Ⅵ非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构土体：一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎石、卵石、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）1.0～2.0围岩易塌，处理不当会出现大塌，侧壁经常小塌；浅埋时易出现地表下沉或塌至地表呈角（砾）碎（石）状松散结构岩体：软岩、岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎带）Ⅴ2021/6/27441.4公路隧道围岩分级现状及修订的必要性

原有公路隧道围岩分类，主要根据围岩的定性描述进行划分，缺少明确，具体的定量指标，存在随意性较大，准确性较低的缺点，应用时对同一岩体类别的划分常常会出现因使用

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者的经验或认识不同而异，根据调查分析原铁路、公路隧道设计规范规定的围岩分类方法得出的围岩类别，与实际开挖的围岩类一致的只占50%左右，有30—40%的相差1～2类。因此，为了适应快速发展的公路隧道工程建设的发展，为了减少因围岩类别不准确而引起的设计与施工方案的变更和因此而造成的损失，有必要对公路隧道围岩分级方法修订使之变成实用、准确的分级方法。

2021/6/2746

由于《工程岩体分级标准》（GB50218——994）是基础性的国家标准，它适用于全国各行业的一切岩石工程的工程岩体分级，带有一定的强制性。因此各个部门、行业在修订相关分级规范时，都应尽量与《工程岩体分级》方法靠拢，标准尽量一致。当然，由于行业不同，工程的性质、规模和用途不同，各部门的分级方法可以有所差异。新的公路隧道围岩分级（JTGD70—2004）的编制正是遵循上述依据开展。

2021/6/27472公路隧道围岩分级2.1概述

2004年编制的公路隧道围岩分级方法，根据编制组制订的修改原则和交通部等有关专家的意见，提出了以《工程岩体分级标准》为基础，结合公路隧道一般为双车道，断面较大的特点，同时要求分级应包括岩体和土体围岩分级。2021/6/2748

因此在编写公路隧道围岩分级时，采用《工程岩体分级标准》的分级原则和方法，并参照现行铁路隧道围岩分级方法中关于土体围岩分级的方法，包括土体围岩分级方法，将围岩由好至坏划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级。

《工程岩体分级标准》是全国通用的一项基础标准，适用于各种类型的岩石工程。该标准具有如下特点：2021/6/2749

（1）总结国内外工程岩体（围岩）分级方法基础上，由国内五个有关部门共同编制完成。例如岩体基本质量标准BQ值计算公式，地下工程岩体定级时，考虑地下水，主要的软弱结构面产状以及初始应力状态的影响，2021/6/2750

对岩体基本质量指标BQ进行修正的系数K1、K2、K3，都是分析对比了国内外多种分类方法中规定的做法和数据后确定的，随着对国内400多组（点）的地下工程实际的数据，按《标准》方法通过反馈分析进行了验证，表明《标准》方法是可行的。2021/6/2751

（2）采用分两步划分的方法进行工程岩体定级。即先根据影响工程岩体稳定性的主要（强度和完整性）的定性划分和定量指标对工程岩体基本质量级别进行划分，然后再针对具体工程的性质和条件作修正。对于工程建设的初步阶段，为初步定级。根据影响工程岩体稳定性的其它因素，对初步分级进行修正或调整，这时的分级称之为详细分级。2021/6/2752

（3）分级因素的选择必须紧紧地围绕岩体稳定性分级这个主体。

①因素的选择，既要全面、充分，又要分清主次，分出层次来。主要因素是决定岩体稳定性的基本因素，是地质体的本来属性，是各类工程岩体的共性；次要因素对岩体稳定性的影响随工程类型不同而异，随岩体的赋存条件不同而异，是附加因素。2021/6/2753②选定的分级因素须是各自独立的，而不应相互交叉或包容。③为了简化分级方法，《标准》把众多因素进行了分类组合，归并成为复合因素作为分级因素，避免把各种影响因素并行罗列。2021/6/2754《标准》把岩石强度特性、变形特性，以及其他有关的物理力学特性，如重度等，都归属于岩石的坚硬程度一族；而岩体中不连续面的数量、规模、产状、密度，以及不连续面张开情况、充填情况。起伏状态等，都属于岩体的完整程度一类。随具体工程条件、随岩体的赋存条件不同而异，都归为次要因素。2021/6/2755

④采用定性定量相结合，经验判断与测试计算相结合的方法进行分级，这是当今主要分级方法的共同特点。地质专家或工程人员在现场凭经验、直觉对岩体质量所作的判断，一般是定性的，往往比较模糊，因人而异，不具有统一的标准，有一定的随意性和不确定性。2021/6/2756

另一方面，单纯依靠对岩体性状进行测试，利用取得的数据进行计算，以取得岩体质量指标的定量方法，虽然看起来有科学依据、准确，但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某一数学公式，很难全面、准确地概括各种可能情况。况且实际工作中，取样、测试的数量一般都有限，取样代表性有局限。因此，近廿年来，工程岩体（围岩）分级方法，都把定性定量结合起来，如巴顿Q分类系统方法中的各个因素指标的量化，都是在定性划分的基础上确定的。2021/6/2757

定性和定量结合，可以相互比较，验证，有利于克服各个方面的不定，提高分级方法的准确性和可靠性。

《工程岩体分级标准》规定，根据岩体定性特征和岩体基本质量指标—BQ值两者结合按表7确定工程岩体基本质量级别，即岩体初步分级。

2021/6/2758表7岩体基本质量分级450～351坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整；较软岩，岩体完整Ⅲ550～451坚硬岩，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整Ⅱ>550坚硬岩，岩体完整Ⅰ岩体基本质量指标（BQ）岩体基本质量的定性特征基本质量级别2021/6/2759<250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Ⅴ350～251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Ⅳ2021/6/2760

岩体基本质量指标（BQ），应根据分级基本因素的定量指标RC的兆帕数值和Kv值，按下式计算：

BQ=90+3Rc+250Kv

注：使用上式时，应遵守下列限制条件：①.当>90Kv时，应以RC＝90Kv＋30和K代入计算BQ值；2021/6/2761②.当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv＝0.04Rc+0.4和代入计算BQ值。在隧道围岩详细定级时，有下列情况之一时应对岩体基本质量指标值（BQ）进行修正，并以修正后的值【BQ】，再按表7确定围岩级别。（1）有地下水（K1）；

2021/6/2762

（2）岩体稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用（K2）；（3）工程地区属高初始应力区（K3）。岩体基本质量指标修正值（【BQ】），按下式计算：

【BQ】＝（BQ）-100(K1+K2+K3)2021/6/2763

式中：【BQ】—岩体基本质量指标修正值；

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。

2021/6/27642.2新编公路隧道围岩分级

修编的原则与方法：新分级应与现行《工程岩体分级标准》靠拢，以它为基础，对既有隧道围岩分类进行修正。采用定性划分与定量指标相结合的方法，按《工程岩体分级标准》规定，以岩体基本质量指标BQ值或修正后的[BQ]值及岩土体的定性特征，按表8确定围岩级别。2021/6/2765

围岩为土体时，其分级方法应当与岩石工程方法不同。一般土体按其组成成分、颗粒大小等进行分类，影响土体稳定性的因素除上述因素外，土体的结构、密实度、固结状态、含水量等也是影响的重要因素。2021/6/2766550～451坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构Ⅱ＞550坚硬岩，岩体完整，巨整体或巨厚层状结构Ⅰ围岩基本质量指标BQ或修正的围岩基本质量指标（BQ）围岩或土体主要定性特征围岩级别表8公路隧道围岩分级2021/6/2767土体：1压密或成岩作用的粘性土及沙性土；

2黄土（Q1、Q2）；

3一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土350～251坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；较坚硬岩，岩体较破碎~破碎，镶嵌碎裂结构；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整~较破碎，中薄层状结构Ⅳ450～351坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）快镶嵌结构；较坚硬岩或较硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构Ⅲ2021/6/2768软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等Ⅵ一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾岩及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构≤250较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎~破碎；极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构Ⅴ注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。2021/6/27693公路隧道围岩分级因素定性划分，定量指标确定方法3.1公路隧道围岩分级因素围岩的级别及其稳定性决定于多因素的综合影响，这些因素有地质因素和工程因素，前者主要有岩石的物理力学性质，岩石的结构状态的原生和次生的特征，水的作用等。工程因素主要指工程尺寸和施工方法等。2021/6/2770

地下工程围岩具有既是工程载体，又是工程结构的双重特性。无论作为载体还是作为结构，岩石强度都是决定围岩稳定性的基本因素之一。但岩体是不匀质、非连续性的材料，是经历了多次构造运动和风化等各种地质营力的作用，形成含有各种结构面的复杂介质。岩体的整体强度，不仅取决于岩石的强度，还取决于岩体完整程度，所以岩体的完整程度是决定围岩稳定性的又一基本因素。2021/6/2771

国内外研究者认为，岩体的含水状态，软弱结构面产状与工程轴线的组合关系，以及工程场区的初始地应力状态等因素，对隧道围岩的稳定性的影响是不可忽视的。因此在隧道围岩分级中，我们把岩石坚硬程度、岩体的完整程度作为分级的基本因素，而将地下水、结构面产状、初始地应力状况作为分级的次要因素。2021/6/27723.2分级基本因素的确定3.2.1.岩石坚硬程度定量指标确定表征岩石坚硬程度的定量指标有多种，例如：岩石单轴抗压强度、弹性（变形）模量、点荷载强度、回弹值、声波纵波速度等等。其中，岩石单轴抗压强度应用最广，具有容易测取、代表性强，并且具有与其它力学指标有良好的相关性的特点，利用它可以换算出岩石的抗拉强度、抗剪强度，甚至三轴抗压强度。2021/6/2773

由于岩石在饱和状态下的单轴强度可以近似地认为反映了风化作用和地下水作用的影响，因此本标准确定岩石单轴（饱和）抗压强度Rc为评价岩石坚硬程度的主要指标。2021/6/2774

岩石点荷载强度IS测试是本世纪六十年代发展起来的一种新方法，由于该方法具有所用的仪器轻便，方便于现场试验，试件少加工或不加工，同时它可以测定不能加工成形的严重风化岩石的强度，可以保持试件的天然含水状态等优点，而且国内外大量研究成果表明，岩石的RC与IS(50)之间存在良好的相关性。因此本标准确定岩石点荷载强度作为评价岩石坚硬程度的辅助指标。表9列出了部分有代表性的研究成果。

2021/6/2775—Rc=(20～25)Is（50）国际岩石力学学会试验方法委员会1985年修订测定点荷载强度建议方法0.92Rc=29.07Is（50）Bieniawski，Broch&Franklin,Dandreaetat,Elkington,&StouthammerBrook等相关系数相关关系式作者表9岩石Rc与Is（50）相关关系汇总表2021/6/27760.90Rc=22.819(Is（50）)0.745铁道部第二勘测设计院0.976对坚硬岩石Rc=537+15Is（50）长沙矿山研究院0.98Rc=65+17.4Is（50）东北工学院—沿短轴加载Rc=(18～19)Is（50）沿长轴加载Rc=23.7Is（50）成都地质学院2021/6/2777

建议采用以下RC与IS（50）的非线性关系式，即RC＝22.82（IS(50)）0.75

由测得的IS（50）值换算成RC值，进行确定岩体基本质量标准的计算。

RC与岩石坚硬程度定性划分的对应关系，见表10

2021/6/2778极软岩软岩较软岩较坚硬岩坚硬岩坚硬程度＜515~530~1560~30＞60RC(Mpa)表10

RC与岩石坚硬程度定性划分的对应关系2021/6/27793.2.2岩体完整程度定量指标确定岩体的完整程度主要指岩体受结构面的切割程度，单元岩块的大小，以及块体间的结合状态。可用来表征岩体完整程度的指标较多，国内外较普遍选用的有岩体完整性系数KV.岩体体积节理数JV，岩石质量指标RQD，节理平均间距dp。这些指标从不同的侧面，不同程度反映了岩体的完整程度。2021/6/2780

综合国内外主要的分级方法，多数认为，上述指标中以Kv.、Jv和RQD能较全面地反映岩体的完整程度。

(1).岩体完整系数Kv：

Kv=(Vpm/Vpr)2式中Vpr—岩石纵波速度(Km/s)Vpm—岩体纵波速度(Km/s)2021/6/2781

研究表明,声波在岩体中传播的纵波速度Vpm不仅与岩体成分.组构有关,而且是结构面的发育程度.结构面的性状.充填性质。含水状和态等因素有关。岩石纵波速度Vpr是在不含有明显结构面的岩块上用超声波测得的，它反映了完整岩石的属性。因此，大多数研究者认为，依据Vpr和Vpm值确定的Kv值，是一项能较全面地从量上评价岩体完整程度的定量指标。2021/6/2782<0.150.35~0.150.55~0.350.75~0.55>0.75KV极破碎破碎较破碎较完整完整完整程度表11岩体完整程度的Kv划分

2021/6/2783(2).岩体体积节理数Jv(Volumtric.joint.count.of.Rock.mass)Jv是国际岩石力学委员会推荐用来评价岩体节理化程度和表示单元岩块的块度的一项指标，它是指岩体在单位体积(m3)内所含节理条数。

Jv=S1+S2+……+Sn+Sk……2021/6/2784

经国内外研究者实践证明，Jv值的确可用来评价岩体的完整程度。由于Jv值量测，计算方法简单，在工程勘察的各个阶段容易获得，Jv值能较好地反映节理裂隙存在于岩体中的三维空间的特点。同时研究还表明Jv与Kv、RQD关系密切，国内外一些单位给出过它们的关系式。因此在公路隧道围岩分级方法中，选取Jv值为评价岩体完整程度的辅助定量指标。

2021/6/2785

中铁西南院：昆明院：帕尔姆特立姆（挪威）：2021/6/2786(3).岩石质量系数RQD值

RQD值在国外应用较为广泛，但由于目前我国工程地质勘探中应用金刚石钻头还不普遍，钻具型号也不规范、统一，因此本标准未把它作为评价岩体完整程度的定量指标。

本标准提出的Jv与Kv、RQD对照关系表122021/6/2787<2040～2065～4090～65>90RQD<0.150.35～0.150.55～0.350.75～0.55>0.75Kv>3020～3010～203～10<3Jv(条/m3)表122021/6/2788弱风化的坚硬岩；未风化～微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂有等锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；浸水后，有轻微吸水反应较坚硬岩未风化～微风化；花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应坚硬岩硬质岩代表性岩石定性鉴定名称3.2.3分级因素定性划分方法（1）岩石坚硬程度的定性划分可按表13确定表13岩石坚硬程度的定性划分

2021/6/2789全风化的各种岩石；各种半成岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团极软岩强风化的坚硬岩；弱风化～强风化的较坚硬岩；弱风化的较软岩；未风化的泥岩等锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可扒开软岩强风化的坚硬岩；弱风化的较坚硬岩；未风化～微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕较软岩软质岩2021/6/2790（2）表14岩石风化程度划分结构构造全部破坏，矿物成分除石英外，大部分风化成土状全风化结构构造大部分破坏，矿物色泽明显变化，长石、云母等多风化成次生矿物强风化结构构造部分破坏，矿物色泽较明显变化，裂隙面出现风化矿物或存在风化夹层弱风化结构构造、矿物色泽基本未变，部分裂隙面有铁锰质渲染微风化结构构造未变，岩质新鲜。未风化风化特征名称2021/6/2791块状结构好或一般1.0~0.42~3块状或厚层状结构节理、裂隙、层面差>1.01~2较完整整体状或巨厚层结构节理、裂隙、层面好或一般>1.01~2完整平均间距（m）组数相应结构类型主要结构面类型主要结构面的结合程度结构面发育程度名称

（3）岩体完整程度定性划分，按表15、表16确定表15岩体完整程度的定性划分2021/6/2792散体状结构很差无序极破碎碎裂状结构一般或差<0.2裂隙块状结构各种类型结构面差0.4~0.2>3破碎中、薄层状结构一般镶嵌碎裂结构好0.4~0.2>3裂隙块状或中厚层结构节理、裂隙、层面、小断层差1.0~0.42~3较破碎2021/6/2793表16结构面结合程度的划分

张开度1～3,为钙质或泥质胶结结合很差张开度大于3,结构面粗糙结合差张开度1～3,为硅质或铁质胶结结合一般张开度小于1mm，无充填物结合好结构面特征名称2021/6/27943.3详细分级时围岩体基本质量指标修正方法如前一节所述，K1、K2、K3修正系数取值按表17表18表19执行。上述三表中修正系数的确定，分析参照国内主要分级方法中的修正系数。综合归纳得出的。

2021/6/27951.00.7～0.90.4～0.60.2淋雨状或涌流状出水，水压>0.1MPa或单位出水量>10L/min﹒.m0.7～0.90.4～0.60.2～0.30.1淋雨状或涌流状出水，水压<0.1MPa或单位出水量<10L/min﹒.m0.4～0.60.2～0.30.10潮湿或点滴状出水<250350～251450～351＞450

BQK1表17地下水影响修正系数地下水出水状态2021/6/27960.2～0.40～0.20.4～0.6K2其它组合结构走向与洞轴线夹角>60º结构面倾角>75º结构面走向与洞轴线夹角<30º结构面倾30º～75º结构面产状及其与洞轴线的组合关系表18主要软弱面结构面产状影响修正系数K22021/6/27970.5-1.00.5～1.00.50.50.5高应力区1.01.0～1.51.0～1.51.01.0极高应力区<250350～251450～351550～451>550BQK3表19初始应力状态影响修正系数K3初始应力状态2021/6/27984公路隧道围岩分级的实施4.1施工前各阶段施工前包括踏勘、初勘、详勘，即可研、初设、施工设计阶段，应根据隧道设计规范之第三章隧道调查和公路工程地质规范规定的内容对隧道工程场区进行认真的资料搜集、地形、地质踏勘和勘探，测试等工作，2021/6/2799

对隧道围岩的工程地质特征做出定性划分，并根据探测获得的岩石强度Rc，岩体完整系数Kv或Jv值等。按隧道围岩分级表，确定围岩的初步定级或详细定级。若定性划分与定量指标确定的级别不一致时，应仔细审定定性特征划分和定量指标计算参数的可靠性，必要时对它们重新观察、测试。2021/6/27100

在工程的可行性研究和初步勘测阶段，若无法获取定量参数，可采用定性划分方法或工程类比的方法进行围岩分级，短小隧道工程的围岩分级往往可采用类比法进行分级。4.2施工阶段要在施工前对隧道围岩级别做出准确的划分是很困难的。因此