隧道围岩级别划分和判定

1、隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。1 国标锚杆喷射混凝土支护技术规范围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。表1.1 围岩分级围岩级别主要工程地质特征毛洞稳定情况岩体结构构造影响程度，结构面发育情况和组合状态岩石强度指标岩体声波指标岩体强度应力比单轴饱和抗压强度(MPa)点荷载强度(MPa)岩体纵波速度(km/s)岩体完整性指标I整体状及层间结合良好的厚层状结构构造影响轻微，偶有小断层结构面不发育，仅有23 组，平均间距大于

2、0 .8m ，以原生和构造节理为主，多数闭合，无泥质充填，不贯通。层间结合良好，一般不出现不稳定块体602.550. 75毛洞跨度510m 时长期稳定，无碎块掉落同I级围岩结构同I 级围岩特征30601. 252. 53.75 .20. 75毛洞跨度510m 时，围岩能较长时间(数月至数年)维持稳定，仅出现局部小块掉落块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构构造影响较重，有少量断层，结构面发育，一般为3 组，平均间距0 .40 .8m， 以原生和构造节理为主，多数闭合，偶有泥质充填，贯通性较差，有少量软弱结构面。层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象602. 53 .75. 20 .5同I

3、级围岩结构同I 级围岩特征20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨度510m时围岩能维持一个月以上的稳定主要出现局部掉块塌落同级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构同级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征30601. 252.503 .04.50 .50 .752层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构构造影响较重结构面发育一般为3组平均间距0 .20 .4m 以构造节理为主节理面多数闭合少有泥质充填岩层为薄层或以硬岩为主的软硬岩互层层间结合良好少见软弱夹层层间错动和层面张开现象60(软岩20)2 .503 .04.50 .300 .502碎裂镶嵌结构构造影

4、响较重结构面发育一般为3 组以上平均间距0. 20 .4m 以构造节理为主节理面多数闭合少数有泥质充填块体间牢固咬合602 .503 04.50 .300 .502同级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构同级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征10300. 421.252 .03.50 .500. 751毛洞跨度5m 时围岩能维持数日到一个月的稳定主要失稳形式为冒落或片帮散块状结构构造影响严重一般为风化卸荷带结构面发育一般为3 组平均间距0 .40 .8m 以构造节理卸荷风化裂隙为主贯通性好多数张开夹泥夹泥厚度一般大于结构面的起伏高度咬合力弱构成较多的不稳定块体301

5、.252. 00. 151层间结合不良的薄层中厚层和软硬岩互层结构构造影响严重结构面发育一般为3 组以上平均间距0. 20 .4m 以构造风化节理为主大部分微张(0. 51. 0mm)部分张开( 1. 0mm)有泥质充填层间结合不良多数夹泥层间错动明显30(软岩10)1 .252 .03.50 .200. 401碎裂状结构构造影响严重多数为断层影响带或强风化带结构面发育一般为3 组以上平均间距0 .20 .4m 大部分微张(0 .51 .0mm) 部分张开( 1. 0mm) 有泥质充填形成许多碎块体301. 252. 03.50 .200 .401散体状结构构造影响很严重多数为破碎带全强风化带

6、破碎带交汇部位构造及风化节理密集节理面及其组合杂乱形成大量碎块体块体间多数为泥质充填甚至呈石夹土状或土夹石状550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550451坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构450351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350251土体：1.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、大块石土较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；极破

7、碎各类岩体。碎、裂状、松散结构250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构、黏性土及黄土呈松软结构软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等注：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。3.2围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。(3)按修正后的岩体基本质

8、量指标BQ，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。3.2.1岩石坚硬程度1 岩石坚硬程度可按表3.2.1-1定性划分。表3.2.1-1 岩石坚硬程度的定性划分 名称定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应未风化微风化的花岗岩、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、硅质石灰岩等较坚硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎； 浸水后，有轻微吸水反应1弱风化的坚硬岩； 2未风化微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹

9、，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕1强风化的坚硬岩； 2弱风化的较坚硬岩； 3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、页岩等软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可掰开1强风化的坚硬岩； 2弱风化强风化的较坚硬岩； 3弱风化的较软岩； 4未风化的泥岩等极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团1全风化的各种岩石； 2各种半成岩2岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）表达。Rc一般采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is（50）的换算值，即按式（3.2.1）计算： Rc= Is（50）0.75 (3.2.1）

10、 3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表3.2.1-2确定。表3.2.1-2 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系Rc(MPa)60603030151551.0好或一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层结构较完整121.0差节理、裂隙、层面块状或厚层状结构231.00.4好或一般块状结构较破碎231.00.4差节理、裂隙、层面、小断层裂隙块状或中厚层结构30.40.2好镶嵌碎裂结构一般中、薄层状结构破碎30.40.2差各种类型结构面裂隙块状结构0.2一般或差碎裂状结构极破碎无序很差散体状结构注：平均间距指主要结构面（12组）间距的平均值。2岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。Kv

11、一般用弹性波探测值，若无探测值时，可用岩体体积节理数（Jv）按表3.2.2-2确定对应的Kv值。 表3.2.2-2 Jv与Kv对照表 Jv(条/m3)0.750.750.550.550.350.350.1590Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。 2 当Kv0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标（BQ）进行修正：1 有地下水；2 围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用；3 存在高初始应力。 围岩基本质量指标修正值BQ，可按式（3.2.4）计算： BQ=BQ-100（K1+

12、K2+K3） （3.2.4）式中：BQ围岩基本质量指标修正值； BQ围岩基本质量指标； 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，可分别按表3.2.3-1、表3.2.3-2、表3.2.3-3确定。无表中所示情况时，修正系数取零。表3.2.3-1 地下水影响修正系数K1 BQ地下水出水状态450450351350251250潮湿或点滴状出水00.10.20.30.40.6淋雨状或涌流状出水,水压0.1Mpa或单位出水量0.1Mpa或单位出水量10L/minm0.20.40.60.70.91.0表3.2.3-2 主要软弱结构

13、面产状影响修正系数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60,结构面倾角75其它组合K20.40.600.20.20.4表3.2.3-3初始应力状态影响系数K3 BQ初始应力状态550550451450351350251250极高应力区1.01.01.01.51.01.51.0高应力区0.50.50.50.51.00.51.0围岩极高及高初始应力状态的评估，可按表3.2.3-4规定进行。表3.2.3-4高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象应力情况主要现象Rc/max极高应力1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差2.软质

14、岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞370.222坚硬较坚硬岩,结核一般;较软岩,结合好37290.220.123坚硬较坚硬岩,结核差;较软岩软岩,结合一般29190.120.084较坚硬较软岩,结核差结合很差;软岩,结合差;软质岩的泥化面19130.080.055较坚硬岩及全部软质岩,结合很差;软质岩泥化层本身130.053.2.5各级围岩的自稳能力宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定，也可按表3.2.5作出大致的评判。表3.2.5 隧道各级围岩自稳能力判断围岩级别自稳能力跨度20m,可长期稳定,偶有掉块,无塌方跨度10m20m

15、,可基本稳定,局部可发生掉块或小塌方跨度10m,可长期稳定,偶有掉块跨度10m20m,可稳定数日1个月,可发生小中塌方跨度5m20m,可稳定数月,可发生局部块体位移及小中塌方跨度5m,可基本稳定跨度5m,一般无自稳能力,数日数月内可发生松动变形位移、小塌方，进而发展为及中大塌方埋深小时，以拱部松动破坏为主，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1个月 无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日无自稳能力注：小塌方：塌方高度3m，或塌方体积6m，或塌方体积100m3。5.2 Q系统简要用法介绍Q分类法主要考察围岩结构、完整性和应力情况及其对应的6个参数，通过公式（5.2-

16、1）计算得到Q值，每一个Q值都反映所在掌子面处的围岩情况，为了更具有代表性，Q值可以是一个范围。但Q分类法中参数取值也是通过给定性描述赋权值的方法进行，所以在实施中也难免带有人为因素，同时Q系统建议的比较经济的隧道支护方法，由于种种原因在我国还没有得到有效和推广应用。尽管如此，Q系统的分类方法能给围岩的好坏赋于一个数值，它可以作为我国隧道分类方法的一个有益补充，使围岩分类的结果更贴近实际地质情况。 (5.2-1)式中：QN.Barton岩质评定系数；RQD岩体质量指标；Jn岩体组数；Jr节理粗糙度；Ja节理蚀变系数；Jw节理折减系数；SRF应力折减系数。式中，第一个商数（）表示岩体的完整性；第二个商数（）表示结构面形态，充填物特征及次生变化程度；第三个商数（）表示水与应力存在时对岩体质量的影响。下面简述各个系数所代表的意义和取值方法。(1)RQD值，岩体质量指标