隧道工程第二章-围岩分级
隧道工程
一、公路隧道围岩的分级1、一级围岩：坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构。
围岩基本质量指标大于550兆帕。
2、二级围岩：坚硬岩，岩体完整，块状或厚层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构。
围岩基本质量指标在550至451兆帕之间。
3、三级围岩：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石。
岩体较完整，快状体或中厚层结构。
围岩基本质量指标在450至351兆帕之间。
4、四级围岩：坚硬岩，岩体较破碎。
碎裂结构，较坚硬岩、岩体较破碎，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。
土体，压密或成岩作用的黏土及砂性土；黄土。
一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。
围岩基本质量指标在350至251兆帕之间。
5、五级围岩：较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎至破碎；及破碎各类岩体，碎裂状，松散结构。
一般第四系的半干硬至重塑的黏土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、网砾、角砾及黄土。
非黏土呈松散结构，黏土及黄土呈松软结构。
围岩基本质量指标小于等于250。
6、六级围岩：软塑状黏土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等。
其中一级围岩为最好结构，六级围岩为最差结构。
二、围岩的初步判定1、隧道围岩的分级的综合评定方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行：围岩分级分为初步分级和和详细分级。
其中初步分级为：定性（坚硬、完整）+定量。
详细分级为考虑修整因素的影响，修整定量。
修正因素为：有无地下水、软弱结构面，且有一组起控制作用。
是否存在高的初应力。
三、隧道的构成1、隧道主要由主体构造物和附属构造物构成。
其中主体构造物有分为：洞门和洞身衬砌。
附属构造物分为：通风、照明、安全措施、供配电、应急系统等。
2、不同的分类形式分为不同的种类：（1）按地层分类，分为岩石隧道、土质隧道。
（2）按所处位置分为，山岭隧道、城市隧道、水底隧道。
（3）按埋深长度分为，浅埋隧道和深埋隧道。
（4）按长度分为，短、中、长、特长。
隧道工程地质环境—隧道围岩分级(铁路隧道施工)
（1）围岩的结构特征和完整状态 围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形态各异、种类
不同的岩石单元体（即结构体），围岩结构特征是指结构面和结构 体的特征。
当遇有地下水时，按下列原则调整围级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小
和危害程度，调整围岩级别。当地下水影响围岩稳定，产生局部坍 塌或软化软弱面时，可酌情降1级。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时， 可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情 况，判断对围岩的危害程度，酌情降1－2级。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间 存在着一定的内在联系和规律，因而根据岩体完整程度和岩石坚硬 程度等重要指标，按坑道开挖后的围岩稳定性对围岩进行等级划分， 这就是围岩分级。
（2）围岩分级的目的：为隧道设计和施工提供依据。 ①可以据此选择适当的施工方法； ②确定支护结构上的荷载（松散荷载）； ③确定衬砌结构的类型及其尺寸；
项目2 隧道工程地质环境
任务2.3 掌握隧道围岩分级
任务2.3 掌握隧道围岩分级
工作任务： （1）掌握围岩分级方法，能够对围岩进行分级；
1.概 述 （1）围岩：隧道周围一定范围内对洞身产生影响的的岩土体。 隧道的围岩是特征状态千变万化，有松散的流沙和和坚硬的花
岗岩。
流沙、管涌现象
花岗岩
围岩自稳时间：是指围岩在开挖暴露后，在未进行任何支护情 况下，自行达到持续稳定的时间。
Ⅵ
Ⅰ
差 围岩的结构特征和完整状态
好
大 地质变动的剧烈程度、规模大小、次数少 小
隧道工程第二章隧道工程地质环境及围岩分级
✓ 复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影 响；
『 2.2 ▎施工地质超前预报
✓ 作用（施工开挖）引起地质的变化只有在施工期才能 显现出来；
✓ 施工期需要对地质定量的评价而非定性； ✓ 积累经验提高隧道施工地质超前预报准确率和水平及
『 2.2 ▎施工地质超前预报
水平声波反射法
它利用孔间地震剖面法(ABSP)的原理及相应软件开发的 一种超前预报方法。
其原理是向岩体中辐射一定频率的高频地震波，当地震 波遇到波阻抗分界面时，将发生折射、反射，频谱特征也将 发生变化，通过探测反射信号(接收频率为声波频段的地震 波)，求得其传播特征后，便可了解工作面前方的岩体特征 。
三、与地质勘探手段相联系的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既 可以反映岩石软硬，又可以表达岩体结构的破碎程度。因此， 在弹性波速度基础上，综合考虑与隧道开挖及土压有关的因素 (岩性、风化程度、破碎状态、含水及涌水状态等)，将围岩分 为7级。
迭加成水平应力
重力应力场：岩体由于自重形成的应力场。它是地心引力和 离心惯性力共同作用的结果。
σv＝ H σH＝μ/（1-μ）· H
λ = μ/（1-μ）为侧压力系数
构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是 地应力作用的结果。
较复杂，对岩体稳定影响较大。最大主应力方向为垂直 于构造线方向；水平分量一般大于垂直分量。构造应力 一般为压应力。水平应力具有明显的各向异性,且具有很 强的方向性。
岩体的范围：取决于工程的形状、位置、工程类型、工程规 模等。
岩体与岩石的区别：岩石和岩体过去统称岩石。岩体是 地壳的一部分，有结构体及结构面组成，即由各种岩石 块体组合而成的岩石结构物。
隧道围岩分级
隧道围岩分级一、隧道围岩分级指标围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合，大体有以下几种。
1.单一的岩性指标单一的岩性指标一般有岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等物理力学参数，以及岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
在一些特定的分级中（如确定钻眼功效、炸药消耗量等）或土石方工程中划分岩石的软硬、开挖的难易，均可采用岩石的单一岩性指标进行分级。
一般采用岩石的饱和单轴极限抗压强度作为基本的分级指标，它具有试验简单、数据可靠的优点。
但单一岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，用作分级的唯一指标是不合适的，如老黄土地层，在无水的条件下，其强度虽然低，但稳定性却很高。
2.单一的综合岩性指标单一的综合岩性指标是指以单一的指标反映岩体的综合因素。
这些指标包括以下几种。
（1）岩体的弹性波传播速度。
弹性波传播速度与岩体的强度和完整性呈正比，是反映岩石的力学性质和岩体的软硬、破碎程度的综合因素。
（2）岩石质量指标。
岩石质量指标（rock quality designation，RQD），是综合反映岩体强度和岩体破碎程度的指标。
所谓岩石质量指标，是指钻探时岩心复原率，或称为岩芯采取率。
钻探时岩芯的采取率、岩芯的平均和最大长度受到岩体原始的裂隙、硬度、均质性的影响，岩体质量主要取决于岩芯采取长度小于10 cm以下的细小岩块所占的比例。
因此，岩芯采取率是以单位长度钻孔中10 cm以上的岩芯所占比例来判断的。
（3）围岩的自稳时间。
围岩的自稳时间也被认为是综合岩性指标。
隧道开挖后，围岩通常都有一段暂时稳定的时间，地质环境不同，自稳时间是不同的。
3.复合指标复合指标是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标表示的复合性指标。
复合指标考虑多种因素的影响，用于判断隧道围岩的稳定性是比较合理可靠的。
可以根据工程对象的要求选择不同的指标。
但是，复合指标的定量数值一般是通过试验、现场实测或凭经验确定的，带有较大的主观性。
通过以上分析，对隧道围岩的分级，首先应考虑选择对围岩稳定性有重大影响的主要因素，如岩石强度、岩体的完整性、地下水、地应力、结构面产状，以及它们的组合关系作为分级指标；其次选择测试设备比较简单、人为因素影响小、科学性较强的定量指标；最后考虑分级指标要有一定的综合性，如选择复合指标等。
第2章 隧道工程地质环境-第四节围岩分级
即：
f 岩体 K f 岩石
式中 f 岩石 值是由岩石强度决定的，K 是考虑地质条件的折减 系数，一般情况下，K ＜1.0。
二、以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法
60 年代，我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上， 提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分级法”， 并于1975年经修正后被我国“铁路工程技术规范(隧道)”所采 用。该分级法将隧道围岩分为6级 。 这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响，并建 议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法。此外，这种分
围岩 级别 Ⅰ 岩体特征 土体特征 围岩弹性纵波 速度(km/s) ＞4.5
极硬岩，岩体完整
-
Ⅱ
极硬岩，岩体较完整； 硬岩，岩体完整
极硬岩，岩体较破碎； 硬岩或软硬岩互层，岩体较完整； 较软岩，岩体完整
-
3.5～4.5
Ⅲ
-
2.5～4.0
Ⅳ
极硬岩，岩体破碎； 硬岩，岩体较破碎或破碎； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主 ，岩体较完整或较破碎； 软岩，岩体完整或较完整
＞4.5
四、以多种因素进行组合的分级方法
这种分级法认为，评价一种岩体的好坏，既要考虑地 质构造、岩性、岩石强度，还要考虑施工因素，如掘进方 向与岩层之间的关系、开挖断面的大小等，因此就需要建 立在多种因素的分析基础之上。 在这类分级法中，比较完善的是 1974 年挪威地质学家 巴顿 (N.Barton) 等人所提出的“岩体质量 —Q”分级法。 Q 与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
1.5～3.0
Ⅴ
1.0～2.0
Ⅵ
＜1.0(饱和状态 的土＜1.5)
围岩分级
按照节理(裂隙)发育程度的不同又分为：节理不
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度划分
完整程度 完整 结构面状态 结构类型 岩体完整性指数 结构面 1~2 组，以构造型节理或层面为主，密闭性 巨块状整体结构 >0.75 结构面 2~3 组，以构造型节理、层面为主，裂隙多呈密闭型， 较完整 块状结构 0.55~0.75 部分为微张型，少有充填物 较破碎 破碎 极破碎 结构面一般为 3 组，以节理及风化裂隙为主，在断层附近受 层状结构、块石 构造作用影响较大，裂隙以微张型和张开型为主，多有充填 碎石结构 物 结构面大于 3 组，多以风化型裂隙为主，在断层附近受构造 碎石角砾状结构 作用影响大，裂隙宽度以张开型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影响大，宽张裂隙 散体状结构 全为泥质或泥夹岩屑充填，充填物厚度大 0.35~0.55 0.15~0.35 ≤0.15
S =Rc Kv m
S =Rc Kv 1
式中，Rc——岩石饱和单轴抗压强度； Kv——岩体完整性系数； σm——围岩的最大主应力； σ1——垂直洞轴线的较大主应力。 (4)国标《工程岩体分级标准》(GB 50218－94)也 采用了两个复合指标——岩体基本质量指标BQ 和修正的岩体基本质量指标[BQ]．
呈大块状砌体结构 呈巨块状整体结构 呈块(石)碎(石)状镶 嵌结构 呈大块状砌体结构 呈碎石状压碎结构
3.5-4.5
2.5-4.0
呈块(石)碎(石)状镶 Ⅳ 软质岩(Rc＝ 5~30MPa)：受地质构造影响严重，节理发育 嵌结构 土体：1.略具压密或成岩作用的粘性土及砂类土 1 和 2 呈大块状压密 2.黄土(Q1,Q2) 结构；3 呈巨块状整 3.一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土 体结构 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 呈角(砾)碎(石)状松 围岩易坍塌，处理 括受构造影响严重的破碎带) 散结构 不当会出现大坍 塌，侧壁经常小坍 Ⅴ 非粘性土呈松散结 塌，浅埋时易出现 土体：一般第四系坚硬，硬塑的粘性土，稍密及以上、稍湿或 构，粘性土及黄土呈 地表下沉(陷)或坍 潮湿的碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土(Q3,Q4) 松软结构 塌至地表 岩体：受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层 围岩极易坍塌变 呈松软结构 带 形，有水时土砂常 Ⅵ 粘性土呈易蠕动的 与水一齐涌出，浅 土体：软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土 松软结构，砂性土呈 埋时易坍塌至地 表 潮湿松散结构
围岩分级与围岩压力—围岩压力(隧道工程施工课件)
一、围岩压力及分类
(一)围岩压力概念
广义概念：围岩压力是指引起地下开挖空间周 围岩体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地应 力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护 结构上的作用力。
狭义概念：指围岩变形受阻而作用在支护结构 上的作用力。
(二)围ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压力分类
• 松动压力 • 形变压力 • 膨胀压力 • 冲击压力
➢ 地质因素：它包括初始应力状态、岩石力学性 质、岩体结构面等；
➢ 工程因素：它包括断面大小、施工方法、支护 设置时间、支护刚度、坑道形状等。
四、影响围岩压力的因素
具体来说可分为以下几类 ➢1.时间因素 ➢2.坑道的尺寸与形状 ➢3.坑道的埋深 ➢4.支护 ➢5.爆破 ➢6.超挖回填
当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时，由于围岩 吸水而膨胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。它 与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起 的。
4.冲击压力
冲击压力是在围岩中积累了大量的弹性变形能 以后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量 突然释放所产生的压力。
上述松动压力、形变压力往往同时存在，难以 严格区分。
水平岩层
倾斜岩层
拱顶坍塌、冒落
水平岩 层冒落
倾斜岩层掉 块、塌落
高边墙 坍塌
裂隙岩体顶部掉块
2.形变压力
形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支 护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构共 同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压 力。
软岩巷道严重底鼓变形
软岩巷道变形、支撑断裂
3.膨胀压力
1.松动压力
由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作 用在支护结构上的压力称为松动压力。
松动压力常通过下列三种情况发生： 在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩 石； 在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧边帮冒落； 在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软弱面 发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。
隧道工程中主要围岩分级及围岩压力
❖ 我国大陆初始应力场（包括自重应力场和构造应力场）的变 化规律如下：
❖ 在一定深度内，垂直应力的量值随深度线性增大，而且水平 应力普遍大于垂直应力；
❖ 水平主应力具有明显的各向异性。水平主应力的另一个显著 特点，就是具有很强的方向性，一般以一个方向的主应力占 优势，很少有大、小主应力相等的情况。
❖ （3）地温。温度变化使温度应力的一部分会残留 下来产生残余应力。
❖ （4）人类活动。人类活动包括大堆碴场的形成、 深的露天开采和地下开挖、水库、抽水、采油及 高坝建筑等都可能局部地影响围岩的初始应力场。
五、围岩初始应力场的确定方法
❖ 通过现场实地量测应力。但实测工作由于费时费 钱，不可能大量进行，这就提出了如何利用少数 测点实测资料，建立可靠的围岩初始应力场的问 题。可行的是实地量测和地质力学分析相结合的 方法。
❖ b岩石在形成过程中，由于热力和构造作用所引起 的，虽经过风化、卸载，部分释放，现在仍残存 着的原生内应力。
❖ 新构造应力：正在活动和变化的构造运动，如地层 升降、板块运动等所引起的应力，称为新构造应力， 地震的产生正是新构造应力的反映。
4.探讨
❖ （1）岩体内的应力主要是在自重作用下产生的垂 直应力，水平应力则是由岩体的泊松效应引起的， 最大只能等于垂直应力（即取泊松系数等于0.5）。 这是否认地质构造运动能改变岩体的应力状态。 与实际情况不符。
3.组成
自重应力场和构造应力场 ❖ 这两类应力场的基本规律有明显的差异。围岩的自
重应力场比较好理解，它是地心引力和离心惯性力 共同作用的结果。围岩的构造应力场就比较复杂， 按其形成的时间，分为两类——构造残余应力和新 构造应力。
构造残余应力
❖ a由于过去地质构造运动引起的，虽然外部作用力 移去后有了部分恢复，但仍残存在岩体中的应力。
第二章围岩分类及围岩压力
目前国内外隧道围岩分类的方法大体上有以 下几种类型：
一、以岩石强度或岩石的物性指标 为代表的分级方法
具有代表性的是前苏联普落托奇雅柯诺夫 (M.Jipoctonbn Monos)教授提出的“岩石坚固系数” 分级法(或称“f ”值分级法，或普氏分级法)。 岩石的坚固系数值表示岩石在开挖时的相对坚 固性，如人工破碎岩石时的抗破碎性、机械钻眼时 的抗钻性、对炸药的抗爆性、开挖坑道时围岩作用 在支护结构上的压力值等等。 确定f值的主要方法：f岩石=R/100（R为岩石单 轴抗压强度）。
隧道围岩分级是为了解决坑道支护这个目的而 建立起来的，即坑道开挖后是否需要支护、采用什 么类型的支护结构、如何支护等。而坑道支护与坑 道开挖后的稳定性有直接的关系。因此，隧道围岩 分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性。 根据坑道开挖实践，坑道开挖后的稳定性大体 上可分为以下几类： 1)充分稳定的。坑道在长时间内有足够的自稳 能力，无需任何人为支护而能维持稳定，无坍塌、 偶尔有掉块。 2)基本稳定的。坑道会因爆破、岩块结合松弛 等而产生局部掉块，但不会引起坑道的坍塌，坑道 是稳定的，层间结合差的平缓岩层顶板可能弯曲、 断裂。此时应采取局部支护或轻型的支护。
在各种类型的结构面中，结构弱面对岩体稳 定性影响很大。 有些虽然是结构面，但不一定是软弱面，如硅 质、钙质胶结的节理面、岩脉接触面等，它们的强 度很大。因此，软弱面基本上是指那些断层、剪切 带、破碎带、泥质充填的节理、软弱夹层等控制岩 体强度的结构面，其强度较岩石强度低。 岩体的天然不均质性及各向异性也是它的显著 特征。
1.0
0.6
较软或破碎的地层
颗粒状的和松软的地层
18
15～16
45°
30°
二、以岩体构造、岩性特征为 代表的分级方法
隧道围岩分级(表)
坚硬程度
完整程度
基本质量指标（BQ）
备注
分级
Ⅰ
坚硬岩（Rb＞60MPa）
岩体完整，巨块状或巨厚层状整体结构
＞550
1.以上分级不适用于特殊条件下的围岩分级（如膨胀性围岩、多年冻土等）
2.在工程可行性研究和初步设计阶段，可采用定性划分的方法或工程类比的方法进行围岩级别划分
Ⅱ
坚硬岩（Rb＞30MPa）
岩体较完整—较破碎，中薄层结构
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、卵石土、大块石土
Ⅴ
较软岩
岩体破碎
＜250
软岩
岩体较破碎—破碎
极破碎的各类岩体
碎、裂状，松散结构
土体
1.一般第四系的半干硬—硬塑粘性土
2.稍湿—潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土
3.黄土（Q3，Q4）
2.围岩基本质量指标（BQ）修正因素：
（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
3.围岩分级中，岩石坚硬程度、岩体完整程度，两个基本因素的定性划分和定量指标，及其对应关系应符合有关规定
岩体较完整，块状或厚层状结构
451~550
较坚硬岩
岩体完整，块状整体结构
Ⅲ
坚硬岩
岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构
351~450
较坚硬岩或较软硬质岩
岩体较完整，块状体或中厚层状结构
Ⅳ
坚硬岩
岩体破碎，碎裂（石）结构
251~350
较坚硬岩
岩体较破碎—破碎，破碎镶嵌结构
较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主
第二章隧道地质环境及围岩分级
• 二）影响初始应力场的因素
• 1. 重力、地质构造、地形、岩体的物理力 学性质以及地温等经常性的因素；
• 2. 新构造运动、地下水活动、人类长期活 动等暂时性的或局部性的因素。
•
• 1996年，我国铁道部隧道工程局首次引进 TSP202应用于深圳中东部供水水源隧道、梅坎铁 路松南隧道、内昆线闸上隧道、朱嘎隧道等。近 年来，TSP技术也越来越多得到中国的工程技术人 员广泛认同，并成功地应用于秦岭铁路隧道、株 六铁路复线、渝怀铁路部分隧道工程、青海公伯 峡水电站导流洞、云南元墨高速公路及山西雁门 关公路隧道等几十个工程中。在工程实践中也发 挥了重要作用。
• 3、环境调查 • 通过对施工场地、生态环境的调查，评价隧道修
建和营运交通对周边环境的影响程度，提出必要的 环境保护措施。 • 4、气象调查 • 气象调查一般有下列内容：降雨、降雪、气温地 温、风向风速、雾、雪崩、洪水等。
•
• 5、围岩级别的确定
判断围岩级别是决策隧道设计、施工中 各种问题的基础。围岩级别的判定是按设 计和施工两个阶段进行。施工阶段可根据 已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设 计阶段的预判断进行修正，是客观、可靠、 可信的判断。
度相对较低的地质界面（或带），按成因分为原 生结构面，构造结构面和次生结构面；
• 2、岩体具有各向异性 • 岩体中由于岩石的结构、构造具有方向性，使
岩体的强度、变形，甚至渗透等性质在不同方向 上显示出差异称为各向异性；
• 3、岩体具有可变性 • 较完整的岩体比较坚固，但受到地壳地质运动
的影响，岩体必然会在地质作用下不断变化，对 工程而言，在隧道的使用年限内风化作用和地下 水作用引起岩体完整性、强度等性质的变化是研 究重点。
隧道围岩级别划分与判定(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】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 围岩分级准。
2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。
3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 .5m中厚层0 .1~0 .5m薄层小于0 .1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。
3公路隧道围岩分级3.1公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1确定。
当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。
在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。
表3.1 公路隧道围岩分级土等。
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。
隧道围岩分级
隧道围岩分级（硬岩和软岩的标准R b大于60兆帕为坚硬岩石，30〜60之间为较硬岩石，15〜30为较软岩，5〜15为软岩，小于5为极软岩）
岩爆是高应力地区地下洞室中围岩脆性破坏时，应变能突然释放造成的一种动力失稳
现象,属于高应力地区洞室开挖中常见的一种地质问题。
在隧洞开挖过程中，围岩突然破坏，并把破坏后的岩石弹射出来，有时伴发出响声，轻微的呈片状弹射，严重的可将巨石猛烈抛出甚至抛出数以吨计的岩片和岩块，威胁人身和设备安全，影响施工进度。
岩爆多呈两种破坏形态：一是劈裂破坏，二是剪切破坏。
劈裂破坏属于低应力时围岩的脆性破坏，其断裂面与孔口边界平行，断裂面呈劈裂状•由于围岩出现断裂时只有断裂面释放能量，断裂面产生的能量在裂缝开展中消耗一部分，有一部分将转移到附近的岩体上，因此转化成喷射岩石的动能不多，劈裂破坏的岩爆较弱。
剪切破坏是高应力条件下岩石的极限强度破坏。
洞口岩石破坏呈两条相交的对数螺旋线形，直壁孔口的极限破坏呈楔形（这与实际发生岩爆后的岩爆坑相符），反映发生这种破坏时的围岩应力已经达到了极限状态，当岩石达到极限强度造成不稳定状态时，不仅破坏区岩石释放
能量比破裂时多，而且破坏区以外也有一部分岩石发生应力降，也要释放能量，因而有较大能量转化为动能，造成岩石出现强烈的弹射现象。
岩爆的防治措施：针对可能发生岩爆的强度和规模，采用加强施工监测和预报分析，调整施工方法，进行喷锚支护和安全防护等措施，减轻岩爆的烈度，避免人员和设备的损伤，保证施工进度。
隧道围岩分级方法
隧道围岩分级方法隧道围岩分级是指根据隧道周围岩体的稳定性和工程性质，将围岩分为不同等级的方法。
隧道围岩分级是隧道工程设计和施工的重要环节，对于保证隧道的安全和可靠性具有重要意义。
本文将介绍几种常见的隧道围岩分级方法。
一、国际标准分级方法国际上常用的隧道围岩分级方法是根据围岩的强度和完整性将其分为不同等级。
具体分级如下：1. 优质围岩：岩石坚硬、完整，无节理、脆性岩石和软弱结构面，围岩的强度和完整性对隧道稳定性影响较小；2. 良好围岩：岩石较坚硬，有少量节理、脆性岩石和软弱结构面，但对隧道稳定性的影响较小；3. 一般围岩：岩石较软，有明显的节理、脆性岩石和软弱结构面，对隧道稳定性有一定影响，但可以通过支护措施来解决；4. 差围岩：岩石较软，节理、脆性岩石和软弱结构面较多，对隧道稳定性影响较大，需要采取较严格的支护措施；5. 极差围岩：岩石极为软弱，节理、脆性岩石和软弱结构面非常多，对隧道稳定性影响极大，需要采取最严格的支护措施。
二、岩体评价分级方法岩体评价分级方法是根据岩体的岩性、结构面和岩体完整度等因素来进行分级。
具体分级如下：1. 坚硬岩体：岩石坚硬，无明显的节理和裂隙，岩体完整度高；2. 中等硬度岩体：岩石硬度适中，有少量节理和裂隙，岩体完整度一般；3. 软弱岩体：岩石较软弱，有明显的节理和裂隙，岩体完整度较差；4. 脆性岩体：岩石易碎，有大量节理和裂隙，岩体完整度很差。
三、地质力学分级方法地质力学分级方法是根据围岩的力学性质来进行分级。
具体分级如下：1. 高固结岩体：岩石固结度高，抗压强度大，具有较好的稳定性；2. 中固结岩体：岩石固结度适中，抗压强度一般，稳定性一般；3. 低固结岩体：岩石固结度较低，抗压强度小，稳定性较差；4. 液化岩体：岩石易液化，稳定性极差。
四、岩体质量分级方法岩体质量分级方法是根据岩体的质量状况来进行分级。
具体分级如下：1. 优质岩体：岩体质量良好，无明显的质量问题；2. 良好岩体：岩体质量较好，有少量局部的质量问题；3. 一般岩体：岩体质量一般，有一些局部的质量问题；4. 差岩体：岩体质量较差，有较多的质量问题；5. 极差岩体：岩体质量极差，有很多的质量问题。
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可采用定性划分和定量指标两种方法确定。
隧道工程
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 1 岩石坚硬程度 将岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类按岩性、 物理力学参数、耐风化能力划分为硬质岩和软质 岩两大类。然后根据单轴饱和极限抗压强度再分 为5级，即极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极 软岩。
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岩体的基本工程性质
（三）力学性质
试件尺寸(cm):15×15×30
3 裂隙岩体的强度性质 试件强度(MPa):32.8~34.6
表中数值为试件的强度 与岩石试件强度的比值
结构面强度：c=0.11MPa;φ=38
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围岩分级概述
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分 布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产 生影响的那部分岩体（这里所指的岩体是土体与 岩体的总称）。 依据各种围岩的物理性质之间存在的内在联
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围岩的分级方法
（二）以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法 1 以岩石强度为基础的分级方法
该方法单纯以岩石的强度为分级依据。该方法认
为：坑道开挖后，它的稳定性主要取决于岩石的
强度。岩石愈坚硬，坑道愈稳定；反之岩石愈松
软，坑道的稳定性就愈差。该法不全面！
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围岩的分级方法
节理较发育、节理发育、节理很发育4级。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻 微、较重、严重、极严重4级。
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素
围岩完整程度
指标1：结构面发育程度 指标2：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别，见下表：
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形式积蓄在岩体内，其中残余应力将对地下
工程产生重大影响；
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初始应力场
（二）初始应力场的变化规律 2 构造应力场
构造应力场的变化规律为：
构造应力场在不深的地方已普遍存在，最大
构造应力的方向多近似水平，且水平应力普
遍大于自重应力场中水平应力分量，甚至大
于垂直分量。
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岩体的基本工程性质
介质属性，即控制着岩体的强度、变形和破坏特
征。
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岩体的基本工程性质
（一）物理性质 岩体具有各项异性；岩体中由于岩石的结构、 构造具有方向性，使岩体强度、变形，甚至渗透 等性质在不同方向上显示出差异，称为岩体的各 向异性；主要是由于沉积岩中的层理、变质岩中 的片理，以及定向的节理裂隙、劈理、断裂和夹
（二）初始应力场的变化规律 1 自重应力场 大多数围岩 的泊松比变化在 0.15~0.35左右。 因此，在自重应
该点的水平应力主要
是由岩体的泊松效应引起 的，按弹性理论应为
力中，水平应力
通常是小于竖直 应力的。
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初始应力场
（二）初始应力场的变化规律 1 自重应力场
岩体自重应力场的变化规律为：
（三）力学性质 1 单向应力状态下围岩的变形特征 典型的岩体应力—应变曲线 分解为4个阶段：压密阶段 （OA）；弹性阶段（AB）； 塑性阶段（BC）；破坏和破
裂阶段（CD）。
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岩体的基本工程性质
（三）力学性质 2 三轴压缩下岩石的 强度及变形特性
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岩体的基本工程性质
（三）力学性质 3 裂隙岩体的强度性质 试验研究结果表明，裂隙岩体的强度随着 裂隙组数的增加而明显减小，但当裂隙组数增 加到一定的程度之后，强度不再降低，而接近 岩石的残余强度。具体见下表。
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围岩地质构造变动较强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内；软岩多见扭曲及拖拉现象； 节理发育 位于断裂（层）破碎带内；节理很发育；岩体呈碎石、角砾状，有的呈粉末泥土状
围岩节理（裂隙）发育程度划分
等级 节理不发育 节理较发育 节理发育 节理很发育 地质构造作用特征
节理（裂隙）1-2组，规则，为原生型或构造型，多数的间距在1.0m以上，为密闭型。 岩体被切割成块状 节理（裂隙）2-3组，呈x型，较规则，以构造型为主，多数的间距大于0.4m，多为 密闭。部分微张开，少有填充物。岩体被切割成大块状 节理（裂隙）3组以上，不规则，呈x型或米字型，以构造型或风化型为主，多数间 距小于0.4m，大部分微张开，部分张开，大部分为粘性土填充。岩体被切割成块、 碎石状 节理（裂隙）3组以上，杂乱，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.2m，微张开 或张开，部分为粘土充填。岩体被切割成碎石状
构、性质、埋藏条件以及地质构造运动的历史等
有密切关系，根据地应力场的成因将其分为自重
应力场和构造应力场两大类。
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初始应力场
（二）初始应力场的变化规律 1 自重应力场
地面
自重应力场是上覆岩
体自重产生的应力场。
z σz
σx
y σy
隧道工程
x
…
γ1H1 γ2H2 γi H i
5
初始应力场
地应力随深度线性增加； 水平应力总是不大于垂直应力； 地质构造形态改变了自重应力场的状态，这 在实际工程中不容忽视；
深度对初始应力状态有重大影响。
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初始应力场
（二）初始应力场的变化规律 2 构造应力场
构造应力场的变化规律为：
地质构造形态的变化不仅改变了自重应力场，
除了以各种构造形态获得释放外，还以各种
岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、 构造形变和次生蜕变而形成的地质体。 地下结构围岩（岩体+土体）的工程性质， 一般包括三个方面：物理性质、水理性质和力学 性质。其中力学性质对围岩的稳定性影响最大。
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岩体的基本工程性质
（一）物理性质 岩体物理力学性质的不均匀性；相同的天然岩 体其物理力学性质随在岩体中所测点的空间位置 不同而有差异，呈现出岩体的不均匀性。 岩体是由结构面分割的多裂隙体；结构面的存 在，决定着岩体的完整程度，关系着岩体的力学
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我国铁路隧道围岩分级方法
●以围岩的稳定性判断为基础。 属于“以岩体构造和岩性特征为代表”的分级方法。
●主要考虑4种因素：
①岩石坚硬程度 ②围岩完整状态 ③地下水 ④围岩初始地应力
修正基本分级 基本分级
基本分级
修正基本分级
最终分级
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 围岩基本分级由岩石坚硬程度和岩体完整程 度两个因素确定。岩石坚硬程度和岩体完整程度
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素
岩石坚硬程度 软硬岩分界指标：30Mpa Rb>30 Rb <5 硬岩 极软岩
5 <Rb≤30 软岩
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 2 岩体的完整程度 该指标指围岩被各种结构面切割成单元体的 特征及其被切割后的块度大小。衡量围岩的完整
系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩
分级。
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围岩分级概述
围岩分级的目的： 作为选择施工方法的依据； 进行科学管理及正确评价经济效益； 确定结构上的松散荷载； 给出衬砌结构的类型及尺寸； 制定劳动定额、材料消耗标准的基础。
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围岩分级概述
• 比较理想的分级方法是：
• ①准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的 随机性； • ②便于操作使用，适于一般勘测单位所具备的技 术装备水平；
隧道工程
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⑴第I类
指岩体的破碎程度或完整状态。
●破碎程度：裂隙率、裂隙间距。
裂隙是广义的：包括层理、节理、断裂及夹层等结构面。
●完整状态：整块状、大块状等。 按这2个指标有下图：
岩体 围岩
土体
整体块
大块体
块石状
d>1.0cm
碎石块
土石块
松散状
松软状
d=0.4-1.0cm
d=0.2-0.4cm
d<0.2cm
层等存在引起的。
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岩体的基本工程性质
（二）水理性质 一般岩石的强度随着含水量增大的不同其降 低程度也不同，主要取决于岩石中的亲水矿物和 易溶性的矿物的含量及裂隙发育情况。通常用软 化系数来表示岩石的软化性。一般规定软化系数 小于0.75的岩石称为软化岩石。
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岩体的基本工程性质
经验的基础上，提出的以岩体综合物性指标为基 础的“岩体综合分级法”。经多次修订现列入我 国现行的《铁路隧道设计规范》。
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围岩的分级方法
（四）与地质勘探手段相联系的分级方法 1 按弹性波（纵波）速度的分级方法
围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综
合指标，它既可反应岩石软硬、又可表达岩体结 构的破碎程度。根据岩性、构造状况及土压状态， 将围岩分为7类。
（二）以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法 2 以岩石的物性指标为基础的分级方法
代表性方法：普洛托奇雅柯诺夫提出的“岩石坚
固性系数”分级法（“f”值分级法）。 “f”值
是一个综合的物性指标值，表示岩石在采矿中各
个方面的相对坚固性。
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围岩的分级方法
（三）以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 1 泰沙基分级法
岩体完整程度的划分
完整程度
完整 较完整 较破碎 破碎 极破碎
结构面发育程度
不发育 较发育、不发育 发育、较发育 极发育、发育 极发育