工程巖體分類課件

第五章工程巖體分類主要內(nèi)容1.概述2.工程巖體分類3.我國工程巖體的分類標(biāo)準(zhǔn)4.工程巖體分類的具體應(yīng)用31、概述1.1分級的目的:評價(jià)工程巖體的穩(wěn)定性（1）通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問題。為工程設(shè)計(jì)、支護(hù)襯砌、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。（2）為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。（3）便于施工方法的總結(jié),交流,推廣，為便于行業(yè)內(nèi)技術(shù)改革和管理。（1）確定分類的目的和適用對象。

（2）分類應(yīng)該定量—便于用于技術(shù)計(jì)算和制定定額。

（3）分類的級數(shù)適合—從工程實(shí)用看，一般五級。

（4）分類方法和計(jì)算步驟應(yīng)簡單明了，數(shù)字便于記憶，便于應(yīng)用。

（5）因素要獨(dú)立—基本因素：結(jié)構(gòu)面、巖塊質(zhì)量（力學(xué)特性）、風(fēng)化、水、地應(yīng)力、工程施工條件和規(guī)模。1.3分類原則國際趨勢：“綜合特征值”分類法1.4影響巖體工程性質(zhì)的主要因素巖石強(qiáng)度和質(zhì)量強(qiáng)度(軟、硬)變形性(結(jié)構(gòu)上的致密、疏松)巖體的完整性軟弱面、軟弱帶和其間充填的原生或次生物質(zhì)的性質(zhì)水的影響強(qiáng)度削弱（國內(nèi)都用室內(nèi)單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)來反映）。（用結(jié)構(gòu)面特征的統(tǒng)計(jì)結(jié)果或巖體彈性波來反映）巖石的物理力學(xué)性質(zhì)惡化沿裂隙形成滲流影響巖體的穩(wěn)定性。

（軟化、降低穩(wěn)定性）

1986年國家計(jì)委批準(zhǔn)編制了《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》，并于1994年經(jīng)國家建設(shè)部批準(zhǔn)為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，于1995年7月1日起施行。該標(biāo)準(zhǔn)屬于國家標(biāo)準(zhǔn)第二層次的通用標(biāo)準(zhǔn)，適用于各部門、各行業(yè)的巖石工程。1.5工程巖體分級的代表性方案

2.工程巖體代表性分類2.1按巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度（Ｒc）分類

表5-1巖塊按抗壓強(qiáng)度分類

類別巖石單軸抗壓強(qiáng)Rc（MPa）巖石類別Ⅰ250~160特堅(jiān)巖Ⅱ160~100堅(jiān)巖Ⅲ100~40次堅(jiān)巖Ⅳ<40軟巖2022/12/98巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD（rockqualitydesignation）:例：某鉆孔的長度為250cm，其中巖芯采取總長度為200cm,而大于10cm的巖芯總長度為157cm(圖5-2)，則巖芯采取率：

200/250=80%

RQD=157/250=63%

類別彈性波指示塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)波速Vp（m/s）范

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

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

圍最小值5~1033~521~31<1—2022/12/914表5-5各類結(jié)構(gòu)體中的彈性波傳播特性表5-6

日本鐵路隧道圍巖分類（池田和彥于1969）圍巖強(qiáng)度分類巖

質(zhì)良好程度備

注ABCDEF1>5.0

>4.8>4.2

好1．開挖面有涌水時(shí)，分類要降一級；2．膨脹性巖石（蛇紋巖，變質(zhì)安山巖、石墨片巖、凝灰?guī)r、溫泉余土）的彈性波速值。要特殊考慮這種情況其速度值小于4.0km/s，泊松比大于0.3；3．對風(fēng)化巖層泊松比小于0.3時(shí)，分類要提高一級到兩級；4．單位：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我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）

分兩步計(jì)算：（一）巖體基本質(zhì)量分級－計(jì)算BQ，初步分級（二）巖體穩(wěn)定性分級－考慮影響因素，修正

BQ，再按照[BQ],進(jìn)行詳細(xì)分類。

2.4我國工程巖體分類標(biāo)準(zhǔn)（GB50213—94）（1）巖體堅(jiān)硬程度。（2）巖體完整程度。1、定性的確定巖體基本質(zhì)量錘擊聲、回彈和手感易碎程度、變形情況吸水情況結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度結(jié)構(gòu)面類型（表5-3）（表5-4）（1）巖石的堅(jiān)硬程度—Rc（實(shí)測巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度），按Rc劃分5類堅(jiān)硬度[<60～<5MPa]。表5-5Rc與定性劃分的巖石堅(jiān)硬程度的對應(yīng)關(guān)系Rc（MPa）>6060~3030~1515~5<5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖2022/12/9182、定量的確定巖體基本質(zhì)量注意：Rc≥60堅(jiān)硬巖,Rc<5極軟巖,與表5-1Rc=160~100有區(qū)別

表5-7Jv與Kv對照表結(jié)論：Kv與定性劃分的巖體完整程度對應(yīng)。完整性分5類

完整~極破碎表5-7Kv與定性劃分的巖體完整程度的對應(yīng)關(guān)系

Jv（條/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

整較完整較破碎破

碎極破碎2022/12/9203.巖體基本質(zhì)量分級（1）巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）式中，BQ—巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；Rc—巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度（MPa）；

Kv-—巖體完整性指數(shù)值。注：兩條限制，Rc與Kv關(guān)系，

Kv與Rc關(guān)系

，有矛盾。2022/12/921（2）．按計(jì)算所得的BQ值

按表5-8進(jìn)行巖體基本質(zhì)量分級，共分5級，BQ值≥550~<250基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整較堅(jiān)硬巖，巖體完整550~451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎較堅(jiān)硬巖或軟硬巖巖層，巖體較完整較軟巖，巖體完整450~35Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎軟堅(jiān)硬巖，巖體較破碎~破碎較軟巖或軟堅(jiān)硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整—較破碎；軟巖，巖體完整—較完整350~251Ⅴ軟軟巖，巖體破碎軟巖，巖體較破碎—破碎全部極軟巖及全部極破碎巖<250（三）結(jié)合工程情況，進(jìn)行巖體基本質(zhì)量的修正[BQ][BQ]—巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值；BQ—巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；K1—地下水影響修正系數(shù)；K2—主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3—初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)。K1、K2、K3值，分別見表5-19、表5-20、表5-21

2022/12/924

表5-10主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角<30°結(jié)構(gòu)面傾角30°~75°結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角<30°結(jié)構(gòu)面傾角>75°其他組合K20.4~0.60~0.20.2~0.42022/12/926

表5-11初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)K3K3BQ

初始應(yīng)力狀態(tài)>550550~451450~351350~251<250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.02022/12/9272.3巖體地質(zhì)力學(xué)分類(RMR分類)分類指標(biāo)：巖塊強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水方法：（1）根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值，按表5-13A的標(biāo)準(zhǔn)評分，求和得總分RMR值。（2）按表5-13B和表5-14的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚?。?）用修正后的總分對照表5-13C求得巖體的類別及相應(yīng)的無支護(hù)地下洞室的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)(c，φ)值?？紤]節(jié)理方向?qū)こ淌欠裼欣麃硇拚拔鍌€(gè)評分之和R6

€

根據(jù)6個(gè)參數(shù)之和RMR值，把巖體的質(zhì)量劃分為五類2.4工程巖體分級的應(yīng)用（一）巖體物理力學(xué)參數(shù)的選用

2個(gè)參數(shù)

物理

表5-22

峰值抗剪強(qiáng)度

表5-23

2022/12/933表5-22巖體物理力學(xué)參數(shù)巖體基本質(zhì)量級別重力密度

(kN/m3)抗剪斷峰值強(qiáng)度變形模量E（MPa）泊松比內(nèi)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巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度序號兩側(cè)巖體的堅(jiān)硬程度及結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角粘聚力C（MPa）1堅(jiān)硬巖，結(jié)合好>37>0.222堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬巖，結(jié)合一般；極軟巖，結(jié)合好37~290.22~0.123堅(jiān)硬—軟堅(jiān)硬巖，結(jié)合差；較軟巖—軟巖，結(jié)合一般29~190.12~E0.084軟堅(jiān)硬—軟軟財(cái)，結(jié)合差—結(jié)合很差；軟巖、結(jié)合差；軟質(zhì)巖的泥化面19~130.08~0.055軟堅(jiān)硬巖及全部軟質(zhì)巖，結(jié)合很差；軟質(zhì)巖泥化層本身<13<0.052022/12/935

（二）地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定表5-24地下工程巖體自穩(wěn)能力

巖體級別自

穩(wěn)

能

力Ⅰ跨度小于20m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ跨方10~20m，可基本穩(wěn)定，局部可發(fā)生掉塊或小塌方；跨度小于10m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ跨度10~20m，可穩(wěn)定數(shù)日至一個(gè)月，可發(fā)生小至中塌方；跨度5~10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小至中塌方；跨度小于5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ跨度大于5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中至大塌方。埋深小時(shí)，以拱部松破壞為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動(dòng)變形和擠壓破壞；跨度小于5m，可穩(wěn)定數(shù)日至一個(gè)月Ⅴ無自穩(wěn)能力2022/12/936例：某地下工程巖體的勘探后得到如下資料：單軸飽和抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度；巖石較堅(jiān)硬，但巖體較破碎，巖