巖體分類與方法

巖體分類與方法1第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2巖體分類理論與方法－主要內(nèi)容1巖體分類的目的和意義2巖體分類的原則3分類的獨立因素4幾種典型的分類理論和方法2第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.2巖體分類的理論與方法

3.2.1分類的目的與意義（1）分析、評價工程巖體穩(wěn)定性的需要。（2）為巖石工程建設的勘察、設計、施工和編制定額和概預算提供必要的基本依據(jù)。

（3）便于設計、施工方法的總結(jié),交流,推廣。（4）為便于行業(yè)內(nèi)技術改革和管理。體現(xiàn)：安全、經(jīng)濟、發(fā)展的思想，巖體分類是巖石力學研究領域的重要基礎性課題。舉例說明3第3頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2.分類原則

(1）有明確的類級和適用對象（專題性的、綜合性的)。（2）根據(jù)適用對象，選擇考慮因素（單因素、多因素）。（3）有定量的指標。（4）類級一般分五級為宜。（5）分類方法簡單明了、數(shù)字便于記憶和應用。發(fā)展趨勢：“多因素、綜合特征值”分類法4第4頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3分類的獨立因素

（1）巖石材料的質(zhì)量（強度指標）。（2）巖體的完整性，密集度、切割度、連續(xù)性等。（3）巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與巖體工程的相對空間位置關系等。（4）地下水（軟化、沖蝕、降低有效正應力、c、φ）（5）地應力（大小、最大主應力方向）（6）其它因素（自穩(wěn)時間、位移率）其中（1）（2）是巖石基本質(zhì)量，（3）－（6）是考慮工程巖體特點的其它因素5第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4幾種典型巖體分類理論和方法

1.按巖石的單軸抗壓強度σc分類巖石普氏系數(shù)(f=σc/10)分類法（Ｍ．Ｍ．Продотьяконов，1907

）極硬（f＝20）、很硬（f＝15）、堅硬（f＝8～10）、較硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、較軟（f＝1.5～2）、軟層（f＝0.8～1）、松軟（f＜1）等8類。優(yōu)點：簡單方便、工程早期，普氏系數(shù)在我國現(xiàn)行設計手冊、工程定額、概預算仍沿用。缺點：小尺寸試件不能反映巖體強度，應予淘汰。由此可推按單軸抗壓強度進行分類的方法均應予淘汰。6第6頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.按巖體完整性分類a.按巖石質(zhì)量指標RQD

分類（RockQualityDesignation）迪爾（Deere,D.U.),1963提出,

又與裂隙特性聯(lián)系1967,1969

美國伊利諾斯大學（IllinoisUniversity）教授規(guī)定：內(nèi)徑56mm金剛石鉆頭RQD是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm的巖芯總長度與鉆孔長度的比，百分數(shù)表示為：

工程實踐說明，RQD是一種比巖芯采取率更好的指標。7第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月用RQD值來描述巖石的質(zhì)量分級8第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例某鉆孔的長度為250cm，其中巖芯采取總長度為200cm,而大于10cm的巖芯總長度為157cm(如圖所示)，則巖芯采取率：200/250=80%

RQD=157/250=63%巖體分類為：Ⅲ類、中等巖體9第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月b.以彈性波（縱波）速度分類依據(jù)：彈性波速變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。

①梅里特（Merritt)提出龜裂系數(shù)(Kv)：Merritt的龜裂系數(shù)巖體分類Kv0.8~10.8~0.60.6~0.40.4~0.20.2~0級次ⅠⅡⅢⅣⅤ巖體類別非常好好較好不好非常不好10第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月②

中科院地質(zhì)所根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)的分類，列出了彈性波在各類巖體中傳播特性。11第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月③

日本，池田和彥，1969年提出了日本鐵路隧道圍巖分類；先將巖質(zhì)分6類,再根據(jù)彈性波在巖體中的速度,將圍巖分為7類12第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月①巖體的地質(zhì)力學分類（CSIR分類)

畢昂斯基(Bieniaski,1973)提出RMR(RockMassRating)值分類法南非科學和工業(yè)委員會（CSIR)式中：R1-巖石抗壓強度評分，R2-RQD評分，R3-節(jié)理間距評分，R4-節(jié)理狀態(tài)評分，R5-地下水狀態(tài)評分，R6-節(jié)理的方向?qū)こ痰挠绊懶拚u分，這6個指標分別由如下各表來確定。3.按巖體綜合指標分類－113第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1）與巖石強度相關的巖體評分值R1可以用標準試件進行單軸壓縮來確定，也可由點荷載試驗確定。14第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2）巖石質(zhì)量指標RQD評分R23）對應于節(jié)理組間距的巖石評分值R3節(jié)理間距評分值R3節(jié)理間距/cm≥20060~20020~606~20＜6R3評分值2015108515第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月4）與節(jié)理狀態(tài)相關的巖體評分值R416第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月5）與地下水狀態(tài)相關的巖體評分值R517第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月@1973，南非科學和工業(yè)委員會（CSIR)畢昂斯基(Bieniaski)提出RMR計算式@1979年，提出修正RMR計算式@為什么要考慮節(jié)理方向?qū)こ淌欠裼欣≧6）修正前五個評分之和？@看下面的幾幅圖的情況，如何？

18第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月19第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月6）考慮節(jié)理方向?qū)こ淌欠裼欣麃硇拚拔鍌€評分之和R6

20第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月€

根據(jù)6個參數(shù)之和RMR值，把巖體的質(zhì)量劃分為五類21第21頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

@本分類還給出了對巖體穩(wěn)定性（隧洞巖體自穩(wěn)時間）以及對應的巖體c,φ值適用：堅硬、節(jié)理巖體，淺埋隧道不適用：擠壓、膨脹、涌水的及軟巖體。22第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月②巴頓巖體質(zhì)量分類（Q分類)

巴頓(Barton,1974)提出Q值分類法挪威巖土工程研究所（NorwegianGeotechnicalInstitute)（NGI)式中：RQD-巖石質(zhì)量指標，Jn-節(jié)理組數(shù)，Jr-節(jié)理粗糙系數(shù)，Ja-節(jié)理蝕變系數(shù)，Jw-節(jié)理水折減系數(shù)，SRF-應力折減系數(shù)，

3.按巖體綜合指標分類－223第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月24第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Q分類的優(yōu)點：1）考慮因素相對全面；2）適用于各種巖石（軟、硬）；

Q分類的缺點：沒有考慮節(jié)理方位（怕失去簡單的特點，影響通用性）25第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月③我國工程巖體分級標準（GB50218-94）

分兩步計算：1）巖體基本質(zhì)量分級－－計算BQ2）巖體穩(wěn)定性分級－－計算[BQ],判斷分類。

3.按巖體綜合指標分類－326第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月1工程巖體分級的基本方法1）計算BQ(1）確定巖體基本質(zhì)量

兩個指標：巖石的堅硬程度σc；巖體完整性指數(shù)Kv。

a.巖石堅硬程度的確定

巖石堅硬程度采用巖石單軸飽和抗壓強（σc

）27第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月σc與定性劃分的巖石堅硬程度的關系b.巖體完整性指數(shù)（Kv）的確定。①用彈性波測試，計算龜裂系數(shù)Kv。②選擇有代表性露頭或開挖面，對不同的工程地質(zhì)巖組進行節(jié)理裂隙統(tǒng)計，節(jié)理數(shù)（Jv）(條/m3)28第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Jv與

Kv的對照關系Kv與巖體完整性程度定性劃分的對應關系29第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）基本質(zhì)量分級a.計算巖體基本質(zhì)量指標BQBQ=90+3σC+250KV式中：σC－巖石單軸飽和抗壓強度,MPa;

KV－巖體完整性指數(shù)值注：①當σC

>90KV+30,代σC

＝90KV+30②當KV>0.04RC+0.4,代KV＝0.04RC+0.430第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月b.按計算所得的BQ值分級31第31頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2）結(jié)合工程情況，計算巖體基本質(zhì)量指標修正值[BQ][BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)

K1－地下水影響修正系數(shù)；K2－結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3－地應力影響修正系數(shù)。32第32頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月33第33頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月34第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)BQ=90+3σC+250KV35第35頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月按計算所得的[BQ]值分級[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)36第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.工程巖體分級標準的應用－2條（1）巖體物理力學參數(shù)的選用37第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月38第38頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定

注：小塌方：塌方高度<3m，或體積<30m3；中塌方：塌方高度3～6m，或體積30～100m3；

大塌方：塌方高度>6m，或體積>