第3.7 岩体分类理论与方法
工程岩体分类分级 ppt课件
CSIR分类从现场应用来看，使用较简便，大多数场合岩体评分值（RMR） 都有用，但在处理那些造成挤压、膨胀和涌水的极其软弱岩体问题时，此法 较难应用。
2020/12/27
10
按岩体结构类型分类
按岩体结构类型进行分类是中国科学院地质 研究所的谷德振教授提出的，它主要是根据岩体 的结构类型、完善程度、结构面特征以及岩块单 轴强度指标等因素的综合指标对岩体分类。
RQD
10cm(
度 100%
2020/12/27
5
根据岩芯质量指标大小，将岩体分为五类，如表1-1
表1-1
岩石质量指标
分类 很差 差 一般 好 很好
RQD/%
<25
25~50 50~75 75~90
>90
等级 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
优缺点：简单易行，经济，快捷评价岩石质量；RQD指 标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响，因此， 在更完善的岩体分类中，仅把RQD作为一个参数加以 利用。
工程岩体分类与分级
2020/12/27
1
目录
❖工程岩体分类的目的和原则 ❖工程岩体分类 ❖我国工程岩体分级标准
2020/12/27
2
工程岩体分类的目的和原则
目的： ①对工程岩体质量的优劣给予明确的区分和定性评价； ②为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供
依据。 原则：
①确定分类的目的和适用对象； ②分类是定量的，便于技术计算和制定定额； ③分类的级数合适，一般分为五级； ④分类方法和步骤简单明了，便于记忆和应用； ⑤每个分类因素是独立的，有明确的物理意义。
单轴饱和抗压强 CW 来衡量。当无条件取得
的实测值时，cw 可采用实测掩饰的点荷载
岩体的工程分类
<0.15
注：完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方，选定岩体和岩块测定波速时，应注意其代表性。
岩体基本质量等级分类
完 整 较完整 较破碎 破 碎 极破碎
坚硬岩 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
较硬岩 Ⅱ
Ⅲ
ⅣⅣBiblioteka Ⅴ较软岩 ⅢⅣ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅴ
软岩 Ⅳ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅴ
Ⅴ
极软岩 Ⅴ
Ⅴ
Ⅴ
Ⅴ
Ⅴ
三、岩体质量Q系统的分类
考虑的六个参数：① RQD值；②节理组系数Jn ；③节理 粗 糙度系数Jr ；④节理 面蚀变系数Ja ；⑤节理 水折减系数Jw； ⑥应力折减系数SRF.
二、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001） 中的工程岩体分级方案
岩石坚硬程度分类
坚 硬程度 饱和单轴抗压强度（MPa）
坚硬岩 fr>60
较硬岩 60≥fr>30
岩体完整程度分类
较软岩 30≥fr>15
软岩 15≥fr>5
极软岩 fr≤5
完整程度
完 整 较完整
较破碎
破碎
极破碎
完整性指数
>0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15
四、岩体地质力学（RMR）分类及质量评价
考虑的五个参数：①岩石的强度；②RQD值；③不连续面 间距；④不连续面状态；⑤地下水状态
五、工程岩体分级标准
在确定了岩石的坚硬程度、岩体完整程度之后，先按定 量划分方法确定的参数，计算岩体基本质量指标 （BQ），其计算公式如下
BQ＝90＋3RC＋250 KV 采用上式计算BQ值时，应注意对RC、KV的两个限制条 件：即当RC>90KV+30时应以RC=90KV+30和KV代入上 式 计 算 BQ 值 ； 又 当 KV>0.04RC+0.4 时 ， 应 以 KV=0.04RC+0.4和RC代入上式计算BQ值。很明显，前 一限制条件是对强度大而完整性较差的岩体的调整；而 后者是对完整性较好但强度较差的岩体的一种限制，使 分级更合理地反映这二类岩体对稳定性的影响。 在此基础上可按下表确定被划分岩体的基本质量级别。
岩石的分类标准
岩石的分类标准岩石是地球上最基本的构成物质之一，它们是地球历史的见证者，记录着地球漫长的变化过程。
岩石的分类是地质学的基础，也是研究地球历史和地质现象的重要手段。
岩石的分类标准主要按照它们的成因、组成和结构等方面进行划分。
按成因分类岩石的成因是指岩石形成的过程和环境。
按照成因的不同，岩石可以分为三类：火成岩、沉积岩和变质岩。
火成岩是由地球深部的熔岩或岩浆在地表或地下冷却凝固而形成的岩石。
火成岩可以分为侵入岩和喷发岩两类。
侵入岩是指在地下冷却凝固的岩石，如花岗岩、辉绿岩等；喷发岩是指在地表冷却凝固的岩石，如玄武岩、安山岩等。
沉积岩是由岩屑、生物遗骸、化学沉淀物等在水或风力作用下沉积而形成的岩石。
沉积岩可以分为碎屑岩、生物化学岩和化学沉积岩三类。
碎屑岩是由岩屑在水或风力作用下沉积而形成的岩石，如砂岩、泥岩等；生物化学岩是由生物遗骸和化学沉淀物在水中沉积而形成的岩石，如石灰岩、磷灰石等；化学沉积岩是由水中溶解的物质在水中沉积而形成的岩石，如盐岩、硅化岩等。
变质岩是由原有岩石在高温、高压、化学作用等条件下发生变质而形成的岩石。
变质岩可以分为火山变质岩、区域变质岩和接触变质岩三类。
火山变质岩是由火山喷发物在高温、高压下发生变质而形成的岩石，如角闪岩、石榴岩等；区域变质岩是由大范围的地质作用在高温、高压下发生变质而形成的岩石，如片麻岩、云母片岩等；接触变质岩是由岩浆侵入原有岩石时，原有岩石在高温、高压下发生变质而形成的岩石，如云母片岩、角闪岩等。
按组成分类岩石的组成是指岩石中各种矿物质的种类和含量。
按照组成的不同，岩石可以分为酸性岩、中性岩和基性岩三类。
酸性岩是指岩石中硅酸盐矿物质含量较高的岩石，如花岗岩、闪长岩等；中性岩是指岩石中硅酸盐矿物质含量适中的岩石，如安山岩、辉绿岩等；基性岩是指岩石中硅酸盐矿物质含量较低的岩石，如玄武岩、橄榄岩等。
按结构分类岩石的结构是指岩石中各种矿物质的排列方式和形态。
按照结构的不同，岩石可以分为块状岩、层状岩和块层状岩三类。
岩体类别
岩体类别在编写原则中，关于岩土爆破工程的土壤及岩石分类仍按建设部《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石（普氏）分类表执行。
在露天、地下、硐室、水下等石方爆破工程中，都有岩体分类问题。
在过去的爆破定额中，均采用前苏联的土壤及岩石分类表（普氏岩石强度系数）把土壤和岩石共划分为五级：Ⅰ-Ⅳ为土壤类；Ⅴ为松石（软石）；Ⅵ-Ⅷ为次坚石；Ⅸ- X为普坚石；Ⅺ-ⅩⅥ为特坚石，每一级都有土壤岩石名称和物理力学性质指标。
在爆破工程的预算定额中过去均采用后四段，即松石、次坚石、普坚石和特坚石，而且已往已有较多的定额参考资料。
2003年颁布实施的国家标准《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2003规定采用的就是上述《土壤及岩石分类表》，1988年《全国统一城镇控制爆破工程、硐宝大爆破工程预算定额》也是采用此分类表。
因此，编制全国统一爆破工程消耗量定额也决定采用该分类表。
该表已为国内建筑工程与爆破界所公认，不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包工程单价、编制招投标的依据。
建国以来，我国科技工作者对岩石在分类分级进行过大量工作。
如东北工学院，科学院工程地质研究所等。
东北大学进行了岩石可爆性与稳定性的研究，提出了分级方法。
其中岩石的可爆性分级是以能量平衡为准则，根据标准条件下爆破漏中体积、大块率、小块率、平均合格率试验数据以及岩石波阻抗，计算出岩石可爆性指数，提出分级表。
共分为：易爆、中等可爆、难爆、很难爆、极端难爆五个等级。
虽经过冶金部组织通过技术鉴定，但未成为全国公认的分级表，未能推广纳入爆破定额。
但可供研究参考。
我国工程地质科学工作者（科学院地质所等）为了建立统一评价工程岩爆稳定性的分级标准，为岩土工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，经过多年研究并制定颁布了我国工程岩体分级标准（GB50218-94）。
不仅可以确定爆破岩体的基本质量级别，还可用于判断岩体爆破的难易程度。
工程岩体分类分级
CHENLI
表1-12
岩体基本质量分级
21
CHENLI
工程岩体质量指标BQ的修正与分级
工程岩体的稳定性，除与岩体基本质量的好坏有关外，
还受地下水、主要软弱结构面、初始地应力场的影响。应 结合工程特点，考虑各种影响因素修正岩体基本质量指标 BQ值，作了不同工程岩体分级的定量依据。
因此，对工程岩体BQ值修正值按下式计算
10
CHENLI
按岩体结构类型分类
按岩体结构类型进行分类是中国科学院地质 研究所的谷德振教授提出的，它主要是根据岩体 的结构类型、完善程度、结构面特征以及岩块单 轴强度指标等因素的综合指标对岩体分类。
特点：充分考虑岩体中各种结构的地质成因， 突出岩体的工程地质特性。岩体的强度指标采用 岩块的饱和单轴抗压强度值来衡量。
工程岩体分类与分级
1
CHENLI
目录
❖工程岩体分类的目的和原则 ❖工程岩体分类 ❖我国工程岩体分级标准
2
CHENLI
工程岩体分类的目的和原则
目的： ①对工程岩体质量的优劣给予明确的区分和定性评价； ②为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供
依据。 原则：
①确定分类的目的和适用对象； ②分类是定量的，便于技术计算和制定定额； ③分类的级数合适，一般分为五级； ④分类方法和步骤简单明了，便于记忆和应用； ⑤每个分类因素是独立的，有明确的物理意义。
挖面，对不同的工程地质岩组进行节理裂隙统计，计算岩
体体积节理数
Jv
(条
/
m3 )
Jv
S1
S2
Sn
Sk
表1-11
实测岩体体积节理数
J
与岩体完整性指数
v
岩体
Ⅲ3型(碎裂 )：岩性组合繁简不一，这种组合在各方向上 有明显的不均一性，即各向异性，不仅多级结构面发育， 而且被多数软弱物质所充填，结构面组数多，组合复杂， 结构体的规模及几何形态大不相同；结构间距<0.5m, 完 整性系数小于0.3；力学模型：不连续介质或似连续介质 。 地质背景：岩性复杂，构造变动剧烈，断裂发育，亦包 括风化作用下的弱风化带 岩体变形破坏特征：整体强度低，坍塌、滑移、压缩变 形均可产生。岩体塑性强，变形时间效应明显。岩体的 变形破坏受软弱结构面的规模、数量、特性及其组合特 征所决定 结构面特征：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面均发育，组数不 下4～5组，彼此交切结构面多被充填：或为泥夹碎屑、 或为泥膜、或为矿物薄膜，擦痕镜面多见，结构面光滑 度不等，形态不一。有的破碎带中，粘土矿物甚多。结 22/49 构面的tgФ=0.2～0.
4.散体结构岩体
23/49
Ⅳ型：岩性复杂，随破碎带的规模和破碎程度而又显 著的变化，基本上呈松散状态，有的为快夹泥，有的 为泥夹块；完整性系数<0.3；力学模型：似连续介质 。 地质背景：构造变动剧烈，一般为断层破碎带、岩浆 岩侵入接触破碎带以及剧烈强风化带 岩体变形破坏特征：是岩体中工程地质特性最坏的部 位，近松散介质，具显著的塑性特征，变形时间明显。 基础的压缩沉降、边坡的塑性挤出、坍塌滑移、洞室 的坍塌、鼓胀无不产生。其变形、破坏受破碎带的物 质组成及其强度所控制 结构面特征：断层破碎带、接触破碎带中一般均具有 数条滑动面，带中节理、劈里密集而呈无序桩。整个 破碎带（包括剧-强烈风化带）呈块夹泥的松散状态或 泥包块的松软状态。摩擦系数在0.2上下
9/49
结构体的大小采用体积裂隙数Jv表示。岩体单位体 积内通过的总裂隙数
n 1 1 1 1 J v S1 S2 Sn i1 Si Si：第i组结构面的间距；1/si:该组结构面的裂隙数。
岩体的力学性质及岩体分类
采用小量药包爆炸激发地震波，在距震源一定距离设置
检波器，检测弹性波。根据弹性波波速算出动弹性模量Ed和 动泊松比μ d。
Ed
v
2 p
(1 d )(1 2d ) 1 d
d
v
2 p
2v
2 s
2(v
2 p
v
2 s
)
式中：vp,,vs纵波波速和横波波速，ρ 为岩体密度。 一般而言：Ed> Ee , μ d >μ 。
完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为 均质、各向同性的连续介质。
2、块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割 成柱状、块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上 节理明显发育，构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸 小于工程几何尺寸。
关键术语：岩体结构，岩体强度，准岩体强度； 岩体变形，岩石RQD质量指标；完整性系数 ； 岩石坚固性系数
要求：
1、掌握本课程重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法； 3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）。
§4-1 结构面、结构体、岩体
结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同 特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如 节理、片理、断层、不整合面等。 结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为 结构体（岩石）。 岩体：结构面和结构体的地质统一体。
完整性系数：<0.2 岩土工程特征：稳定性极差，岩体属性接近松散体 介质。
§4-3 岩体的强度
一、岩体强度特征 岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。
岩体分类
岩体质量分类代表性方案
数
RMR 系统 评价
A－岩石烈度 (点荷载、单轴压) 分数 15-0 B－RQD(岩石质量指标) 分数 20-3 C－不连续面间距 (>2m-6<6m) 分数 20-5 D－不连续面性状 (粗糙-夹泥) 分数 30-0 E－地下水 (干燥-流动) 分数 15-0 F－不连续面产状条件(很好-很差) 分数线 0——-12 Ⅱ好 RMR 80-61 Ⅲ 中等 RMR 60-41 Ⅳ差 RMR 40-21
岩体分类
By River.sun
岩 地 质 地 调 查 分 区 分 质 试 验 质 划 性 构 学 程 结 力 工 体 体 岩 岩 石
岩体赋存条件分析
初始应力 结构面几 何特征
介质的模型化 物理 数学 经典解析法 正反 计算 数值计算法 分析 岩 体 工 程 分类确定岩体的质量等级 物理模拟 模拟试验 相似材料 经验判据
4.2 工程岩体分类的独立影响因素
1、岩石材料的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。 、岩石材料的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。 单轴抗压强度/点载荷试验 点载荷试验） （单轴抗压强度 点载荷试验） 2、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。可用结构面频率、间 、岩体的完整性。
工
岩体的工程地质分类
岩体的工程地质分类为了评价岩体质量，了解硐室及巷道围岩的稳定性，合理选择开挖方案，设计合理的支衬方案，必须正确对岩体进行分类。
大量试验表明，岩体的纵波速度与抗压强度（Re）成近于正比关系（图3.2.1）。
因此，强度高——声速较高。
另外，岩石成因类型、结构面特征，风化程度等地质因素直接影响岩体的力学性质，而岩体的力学性质又与声波在岩体中的传播规律有着密切的关系。
岩体进行工程地质分类的声学参数：纵波速度Ｖρ，杨式弹性模量E ，完整性参数Ｋŵ、裂隙参数Ｌś、风化系数β、衰减系数α。
1、纵波速度岩体新鲜、完整、坚硬致密————波速高岩体破碎、结构面多、风化严重————波速低2、完整性系数和裂隙系数完整性系数w K2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=石体p p wV V K裂隙系数s L222石体石p p p s V V V L -=Vp石：无裂隙完整岩石的纵波速度；Vp体：有裂隙岩体的纵波速度。
表4.2.1所示，可将岩体分为五个等级3、风化系数根据岩体波速随岩体风化而减小的特点：新风新p p p V V V -=β新p V ：新鲜岩体的纵波速度 风p V ：风化岩体的纵波速度根据β，可将岩体分为四级4、衰减系数衰减系数可反映岩体节理裂隙的发育程度。
im A A x ln1∆=αm A ：其中最大振幅值i A ：固定增益时，参与比较的各测试段的实测振幅值△x ：为发射换能器至接收换能器的距离即测试长度当mA =iA ，α=0表明该段岩体在参与比较的各测试段中质量最好,越小,α就越大,表明该段岩体质量越差。
因此,衰减系数不仅可用作岩体分类的指标,而且还用于圈定工程爆破引起的围岩破裂影响范围等方面。
岩体分类方法的应用分析
岩体分类方法的应用分析I. 导言- 介绍岩石分类方法的背景- 论文的目的和意义II. 岩体分类方法概述- 自然分类法和人工分类法的介绍- 基于矿物组成、结构和形态等特征的分类方法III. 岩体分类方法的应用- 岩体分类在岩石学领域的应用- 岩体分类在地质勘探领域的应用- 岩体分类在工程地质领域的应用IV. 岩体分类方法存在的问题和展望- 岩体分类方法的局限性和不足- 对岩体分类方法进行完善和发展的建议和展望V. 结论- 总结岩体分类方法及其应用的重要性- 强调对岩石分类方法的研究和探索VI. 参考文献岩体分类方法是岩石学研究中的一项重要内容，是对岩石进行分类和归类的方法。
岩体分类方法被广泛应用于地质学、工程地质学、矿产资源勘探等领域。
通过岩体分类，可以深入了解岩石的成因、物质特性和矿物组成等，为岩石学研究和实际应用提供成果和支撑。
岩体分类方法通常包括自然分类法和人工分类法。
自然分类法是根据岩石的物理特征、化学性质和成因等因素对岩体进行分类。
常见的自然分类法有材料分类法、岩浆岩分类法、变质岩分类法和沉积岩分类法等。
人工分类法则是根据矿物组成、结构和形态等岩石特性对岩体进行分类。
人工分类法是一种基于实验室测试数据的分类方法，比自然分类法更准确。
人工分类法通常使用光镜、电子显微镜、X射线衍射等技术进行定性和定量分析。
除了分类方法本身，岩体分类中涉及到的一些重要概念也需要重点介绍。
比如，岩石成因是指岩石形成的物理和化学过程；岩石组成则是指构成岩石整体的矿物元素和元素化合物；而岩石结构则是指岩石中矿物之间的排列、大小和形态等因素。
这些方面的综合分析可以更好地理解岩石的物质特性和特征。
总之，岩体分类方法是研究岩石学必不可少的方法之一，是深入了解岩石成因和特征的前提。
随着科学技术的发展和实验室分析方法的更新，岩体分类方法也在不断发展和完善。
人们应该更好地理解和应用分析方法，为为实际应用提供更准确的数据和信息。
工程岩体分级标准2014
工程岩体分级标准2014工程岩体分级标准是指根据岩体的结构、岩性、岩体强度等特征，对岩体进行科学、合理的分类和评价，为工程设计、施工、监测提供依据。
2014年发布的工程岩体分级标准是对岩体工程性质的科学界定和评价，对于保障工程的安全和质量具有重要意义。
一、岩体分级标准的基本原则。
1.科学性原则，岩体分级标准应当基于科学理论和实践经验，对岩体进行客观、准确的评价。
2.综合性原则，岩体分级标准应当综合考虑岩体的结构、岩性、岩体强度等多方面因素，全面评价岩体的工程性质。
3.实用性原则，岩体分级标准应当具有实际操作性，能够为工程设计、施工、监测等提供明确的指导。
二、岩体分级标准的内容。
1.岩体结构，包括岩体的节理发育情况、岩体的裂隙密度、岩体的岩层倾向和倾角等结构特征。
2.岩性特征，包括岩石的种类、颜色、密度、孔隙度、韧性、透水性等岩性特征。
3.岩体强度，包括岩体的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等力学性质。
4.其它影响因素，包括地下水情况、地应力状态、地震活动性等其它对岩体工程性质有影响的因素。
三、岩体分级标准的等级划分。
根据岩体的结构、岩性、岩体强度等特征，将岩体分为I、II、III、IV四个等级。
1.I级岩体，岩体结构完整，岩性坚硬，岩体强度高，裂隙密度小，岩体稳定性好，适宜用于重要工程。
2.II级岩体，岩体结构较完整，岩性较坚硬，岩体强度一般，裂隙密度较小，岩体稳定性较好，适宜用于一般工程。
3.III级岩体，岩体结构较破碎，岩性较软，岩体强度较低，裂隙密度较大，岩体稳定性较差，适宜用于辅助工程。
4.IV级岩体，岩体结构破碎，岩性软弱，岩体强度很低，裂隙密度很大，岩体稳定性很差，不宜用于工程。
四、岩体分级标准的应用。
1.工程设计，根据岩体分级标准，合理选择工程方案，确定合适的支护措施和施工工艺。
2.施工实践，根据岩体分级标准，采取相应的支护措施，保障施工安全和质量。
3.工程监测，根据岩体分级标准，进行岩体稳定性监测，及时发现岩体变形和破坏的迹象，采取相应的处理措施。
岩石分类标准
岩石分类标准岩石是地球表面的重要组成部分，它们以不同的形态和性质存在于地球各个角落。
为了更好地理解和研究岩石，科学家们根据它们的成因、结构和化学成分等特征，将岩石进行了分类。
岩石分类标准是对岩石进行系统整理和归纳的基础，它有助于我们更深入地了解岩石的特性和形成过程。
首先，岩石可以根据其成因进行分类。
根据岩石形成的过程，可以将岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
火成岩是由地壳深部的岩浆在地表喷发冷却凝固而成的，例如花岗岩、玄武岩等；沉积岩是由岩屑、有机体等在地表沉积、堆积并经过压实、胶结而形成的，例如砂岩、页岩等；变质岩是由原有的火成岩、沉积岩等在高温高压条件下发生了结晶和重结晶的变质作用而形成的，例如片岩、云母片岩等。
其次，岩石还可以根据其结构进行分类。
岩石的结构是指岩石内部的结晶排列、颗粒间的空隙和连续性等特征。
根据结构的不同，岩石可以分为块状结构、层状结构、片状结构等。
块状结构的岩石由块状晶粒或颗粒组成，例如花岗岩；层状结构的岩石由沉积作用形成的层状结构，例如石灰岩；片状结构的岩石由片状矿物或岩石片组成，例如片岩。
最后，岩石还可以根据其化学成分进行分类。
岩石的化学成分是指岩石中各种矿物和化学元素的含量和组成。
根据化学成分的不同，岩石可以分为酸性岩、中性岩和碱性岩。
酸性岩富含硅和铝等元素，例如花岗岩；中性岩富含铁、镁等元素，例如辉绿岩；碱性岩富含钙、钠等元素，例如正长岩。
综上所述，岩石的分类标准是对岩石进行系统整理和归纳的基础，它有助于我们更深入地了解岩石的特性和形成过程。
通过对岩石成因、结构和化学成分的分类，我们可以更好地认识和理解不同类型岩石的特点和形成过程，为地质学和资源勘探等领域的研究提供了重要的理论基础。
岩石分类标准的建立和应用对于地质学和矿产资源的研究具有重要的意义，也为我们更好地保护和利用地球资源提供了重要的依据。
岩石分级方法浅谈
岩石分级方法浅谈岩石是地质学中极重要的一部分，了解岩石的特性、组成以及分类系统，对于科学研究和地质实践都有着重要意义。
岩石分级是地质学中一个基本的概念，不同岩石的分类可以将其归类到不同的类别，这对于研究岩石的特性和性质有着重要的意义。
岩石分类的正确性和准确性，不仅取决于地质学家，也取决于采用的分类方法。
常见的岩石分类方法包括相对岩石分类、绝对岩石分类和元素-组成组成分类。
一、相对岩石分类相对岩石分类是以其结构、质地和组成进行分类的方法，它是将岩石归类为不同类别的基本原则。
相对岩石分类方法把岩石分成四大类，即岩石类型、岩石物理性质、岩石构造特征和岩石组成特征。
其中，岩石类型指的是岩石的形成机制，常见的岩石类型有填充岩、块状岩、杂岩等。
岩石物理性质指的是研究岩石时所表现出的一系列性质，比如硬度、密度、折射率等。
岩石构造特征指的是岩石的形状和表面状况，比如岩石的粗糙度、裂缝和天然构造等。
岩石组成特征指的是岩石中各种物质的组成，比如颗粒结构、颗粒大小、颗粒类型等。
二、绝对岩石分类绝对岩石分类是以它们在时间上的演变进行分类的方法，它从岩石的形成和演变的历史来完成分类。
绝对岩石分类可以把岩石归类为火成岩、沉积岩和变质岩。
火成岩是在深部火山活动和热液流动作用下形成的岩石；沉积岩是在海洋、湖泊、河流等介质中形成的岩石；变质岩是在地壳层中受到高温和高压作用而产生变化的岩石。
三、元素-组成组成分类元素-组成组成分类是以元素和元素组成为基础进行分类的方法，它是以元素、组成及其对称性的分类原理为基础的。
元素-组成分类是把岩石按其化学组成归类的方法，岩石的组成可以大致归类为碳酸盐岩、质地岩、铁镁盐岩和钙镁钾盐岩等。
四、总结岩石分类是地质学基础科学研究中的一个重要概念，通过不同的分类方法可以将岩石按其结构、质地和组成分为不同类别。
一般来说，岩石分类的正确性和准确性取决于采用的分类方法，其中最常见的分类方法包括相对岩石分类、绝对岩石分类和元素-组成组成分类。
第3.7 岩体分类理论与方法
100 %
工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。
8
用RQD值来描述岩石的质量分级
9
例 某钻孔的长度为250cm，其
中岩芯采取总长度为200cm,而
大于10cm的岩芯总长度为
157cm(如图所示)，
则岩芯采取率：
200/250=80%
RQD=157/250=63% 岩体分类为：Ⅲ类、中等岩体
3.7.2. 分类原则
(1）有明确的类级和适用对象（专题性的、综合性的)。 （2）根据适用对象，选择考虑因素（单因素、多因素）。
（3）有定量的指标。
（4）类级一般分五级为宜。 （5）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。 发展趋势：“多因素、综合特征值”分类法
5
3.7.3 分类的独立因素
（1）岩石材料的质量（强度指标）。 岩石强度，《岩土工程勘察规范》 （2）岩体的完整性，密集度、切割度、连续性等。
（3）岩体结构面产状与岩体工程的相对空间位置关系等。 （4）地下水（软化、冲蚀、降低有效正应力、c、φ） （5）地应力（大小、最大主应力方向）
（6）其它因素（自稳时间、位移率）
其中（1）（2）是岩石基本质量，（3）－（6）是考虑工 程岩体特点的其它因素
6
3.7.4 几种典型岩体分类理论和方法 1.按岩石的单轴抗压强度σ c分类 岩石普氏系数(f=σ c/10)分类法
10
b. 以弹性波（纵波）速度分类 依据：弹性波速变化来反映岩体结构特性和完整性。 ①梅里特（Merritt)提出龟裂系数(Kv)：
K v (V pm / V pr )
Merritt的龟裂系数岩体分类
Kv 级次 岩体类别 0.8~1 Ⅰ 非常好 0.8~0.6 Ⅱ 好
课程论文工程岩体分类方法及其意义的探讨
课程论文工程岩体分类方法及其意义的探讨岩体分类是岩石力学研究的重要组成部分，它的目的是将工程岩体划分为不同的类型或类别，以便在工程建设中能够更准确地评估岩体的力学性质和工程行为。
本文将探讨一些常用的岩体分类方法，并讨论岩体分类的重要意义。
一、常用的岩体分类方法1.地质分类法：地质分类法是根据岩石的成因和时代背景对岩体进行分类。
根据地质分类法，岩体可以被分为火山岩、沉积岩、变质岩等不同类型。
这种分类法主要从岩石的成因和地质历史角度出发，能够帮助我们了解岩体的形成过程和特点，但缺乏直接针对岩体力学性质的划分。
2.岩石物理分类法：岩石物理分类法是根据岩石的物理性质（如密度、弹性模量、泊松比等）对岩体进行分类。
这种分类法主要是基于实测数据，可以较为客观地反映岩体的物理性质。
然而，岩石物理性质受多种因素的影响，如孔隙度、水含量等，因此与岩体的力学性质之间并不是简单的直接关系。
3.工程地质分类法：工程地质分类法是根据岩体的构造、断裂、溶蚀等特征对岩体进行分类。
这种分类法主要从工程建设角度出发，旨在研究岩体的工程性质和行为，可以较为直接地指导实际工程设计。
工程地质分类法包括稳定性分类、块体分析分类等，能够对岩体的稳定性和断裂特性进行全面的评估。
二、岩体分类的意义1.工程设计和施工：岩体分类对于工程设计和施工至关重要。
不同类型的岩体在力学性质和工程行为上存在差异，对应的工程设计和施工方法也不同。
岩体分类能够帮助工程师准确评估岩体的稳定性、孔隙度、强度等参数，从而选择合适的支护方式、施工方法，降低工程风险，提高工程质量。
2.地质灾害预测和防治：岩体分类对于地质灾害预测和防治具有重要意义。
不同类型的岩体具有不同的破坏机制和变形特征，对应的地质灾害类型也不同。
通过对岩体进行分类，可以预测和评估岩体的稳定性，提前采取相应的防治措施，减少地质灾害的发生。
3.岩石力学研究：岩体分类是岩石力学研究的基础和前提。
岩石力学研究是探索岩体力学性质和行为规律的过程。
关于岩体分级的介绍
岩体是指与工程相互影响、相互作用的地质体，其基本单元为不同大小、不同形状、被结构面分割的岩块，也称为岩石。
因此，岩体的分级应该考虑岩石的坚硬程度、把岩体分割成为岩块的结构面的发育程度、地下水的情况及地应力的情况等因素。
岩石的坚硬程度主要与岩石组成成分性质类别有关，也与其受风化营力作用的程度有关。
一般的建筑工程场地，其下伏基岩变化不大，很少从一类基岩突然跨越到另一类基岩。
因此，在同一工程场地内，研究由于岩石风化造成的强度差异有着重要的工程使用意义。
1.岩体的基本特征分析2.1.岩石风化程度鉴别分析地壳表层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等的风化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的作用，称为风化作用［4］。
通俗地讲，岩石的风化程度就是指其“腐烂”程度，只与岩石本身蚀变程度有关，与其是否受构造影响无关。
岩石逐渐被风化内在变化上表现为结构变化和矿物成分变化，风化程度越高，其结构被破坏的程度越强。
矿物成分的变化首先体现在节理面有次生矿物生成，随着风化程度的加强，岩石的矿物成分也有显著变化。
以板岩为例，微风化板岩结构致密均匀，中等风化板岩结构较致密，强风化板岩结构较为疏松，并且矿物成分也有着显著变化。
一般板岩的矿物成分组成见表1，从表1 中分析得出: 中、微风化板岩与强风化板岩的矿物成分有着较大的差别，中、微风化板岩中尚没有粘土矿物生成，而强风化板岩中则有较多的次生粘土矿物高岭石生成，并且含量达到了28. 1%。
从矿物含量分析中还可以看出，强风化板岩中玉髓( Cha) 石英( Q) 、长石和绿泥石的的含量分别比微风化板岩减少了13. 1%、9. 3%、10. 2% ，比中等风化板岩减少了6. 6%、3. 2%、15. 2%。
其中，长石和绿泥石的减少主要是由于风化作用转变成了化学程式组成更为稳定的高岭石。
岩石风化后结构变疏松，因此外在变化上主要表现为裂隙增多，工程勘察时钻进方式和速度都有所不同。
工程岩体分类标准
我国工程岩体分级标准1总则1.0.1为建立统一的评价工程岩体稳定性的分级方法；为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，制定本标准。
1.0.2本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。
1.0.3工程岩体分级，应采用定性与定量相结合的方法，并分两步进行，先确定岩体基本质量，再结合具体工程的特点确定岩体级别。
1.0.4工程岩体分级所必需的地质调查和岩石试验，除应符合本标准外，尚应符合有关现行国家标准的规定。
2 术语、符号2.l术语2.1.1岩石工程rock engineering以岩体为工程建筑物地甚或环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。
2.1.2工程岩体engineering rock mass岩石工程影响范围内的岩体，包括地下工程岩体、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡岩体等。
2.1.3岩体基本质量rock mass basic quality岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。
2.1.4结构面structural Plane（discontilnuity）岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续面。
2.1.5岩体完整性指数（K V）（岩体速度指数）intactness index of rock mass （velocity index of rock mass）岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之比的平方。
2.1.6岩体体积节理数（J V）volumetric joint count of rock mass单体岩体体积内的节理（结构面）数目。
2.1.7点荷载强度指数从（I S（50））point load strength index直径50mm圆柱形试件径向加压时的点荷载强度。
2.1.8地下工程岩体自稳能力（stand－up time of rock mass for underground excavation）在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
理论与方法
1
3.7 岩体分类理论与方法－主要内容
1 岩体分类的目的和意义
2 岩体分类的原则 3 分类的独立因素 4 几种典型的分类理论和方法
2
3.7 岩体分类的理论与方法
3.7.1 分类的目的与意义
（1）分析、评价工程岩体稳定性的需要。
（2）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额和概预 算提供必要的基本依据。 （3）便于设计、施工方法的总结,交流,推广。 （4）为便于行业内技术改革和管理。 体现：安全、经济、发展的思想，岩体分类是岩石力学研究 领域的重要基础性课题。 举例说明
10
b. 以弹性波（纵波）速度分类 依据：弹性波速变化来反映岩体结构特性和完整性。 ①梅里特（Merritt)提出龟裂系数(Kv)：
K v (V pm / V pr )
Merritt的龟裂系数岩体分类
Kv 级次 岩体类别 0.8~1 Ⅰ 非常好 0.8~0.6 Ⅱ 好
2
0.6~0.4 Ⅲ 较好
（Ｍ．Ｍ．Продотьяконов ，1907 ） 极硬（f≥20）、 较硬（f≥5～6） 很硬（f≥15）、 普通（f ≥ 3～4）、 坚硬（f≥8～10）、 较软（f ≥ 1.5～2）、
软层（f ≥ 0.8～1）、 松软（f＜1）等8类。 优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、 概预算仍沿用。 缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此可推按单轴抗压强 度进行分类的方法均应予淘汰。
冶金部于70年代后半期组织东北工学院对岩石可钻性、岩石爆 破性、和岩石稳定性进行三个单项的岩石分级研究。1980年提出 “凿碎法岩石可钻性分级”，1984年提出了“岩石爆破性分级” 和“围岩稳定性的动态分级法”。1987年又提出“切槽法金刚石 钻进岩石可钻性分级”。1991年冶金部对东北工学院林韵梅教授 提出的“岩石三性综合分级”进行鉴定后，该项目获冶金部重大 4 科技成果二等奖，1993年又获得国家科技进步三等奖。
（3）岩体结构面产状与岩体工程的相对空间位置关系等。 （4）地下水（软化、冲蚀、降低有效正应力、c、φ） （5）地应力（大小、最大主应力方向）
（6）其它因素（自稳时间、位移率）
其中（1）（2）是岩石基本质量，（3）－（6）是考虑工 程岩体特点的其它因素
6
3.7.4 几种典型岩体分类理论和方法 1.按岩石的单轴抗压强度σ c分类 岩石普氏系数(f=σ c/10)分类法
RMR
R
i 1
6
i
式中：R1-岩石抗压强度评分，R2-RQD评分，R3-节理间距评分， R4-节理状态评分， R5-地下水状态评分，
R6-节理的方向对工程的影响修正评分，
这6个指标分别由如下各表来确定。
14
1）与岩石强度相关的岩体评分值R1可以用标准试 件进行单轴压缩来确定，也可由点荷载试验确定。
100 %
工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。
8
用RQD值来描述岩石的质量分级
9
例 某钻孔的长度为250cm，其
中岩芯采取总长度为200cm,而
大于10cm的岩芯总长度为
157cm(如图所示)，
则岩芯采取率：
200/250=80%
RQD=157/250=63% 岩体分类为：Ⅲ类、中等岩体
28
1 工程岩体分级的基本方法
1）计算BQ (1）确定岩体基本质量
两个指标：岩石的坚硬程度σ c； 岩体完整性指数Kv。
a.岩石坚硬程度的确定 岩石坚硬程度采用岩石单轴饱和抗压强（ σ c ）
29
σ c与定性划分的岩石坚硬程度的关系
b.岩体完整性指数（Kv）的确定。
①用弹性波测试，计算龟裂系数Kv。
挪威岩土工程研究所（Norwegian Geotechnical Institute)（NGI)
Jw RQD J r Q Jn J a SRF
式中：RQD-岩石质量指标，Jn-节理组数，Jr-节理粗糙系数， Ja-节理蚀变系数， Jw-节理水折减系数，
SRF-应力折减系数，
24
RQD J r J w Q J n J a SRF
0.4~0.2 Ⅳ 不好
0.2~0 Ⅴ 非常不好
11
② 中科院地质所根据岩体结构的分类，列出了 弹性波在各类岩体中传播特性。
12
③
日本，池田和彦，1969年提出了日本铁路隧道围岩分类；
先将岩质分6类,再根据弹性波在岩体中的速度,将围岩分为7类
13
3.按岩体综合指标分类－1
① 岩体的地质力学分类（CSIR分类) 毕昂斯基(Bieniaski,1973)提出RMR(Rock Mass Rating)值分类法 南非科学和工业委员会（CSIR)
岩体完整性
结构面形态、充填物特 征及其次生变化程度 表示水与其他应力存在 时对岩体质量的影响
式中：RQD-岩石质量指标， Jn-节理组数，0.5-20 Jr-节理粗糙系数，4-1.0 Ja-节理蚀变系数，0.75-20 Jw-节理水折减系数，0.05-1 SRF-应力折减系数，0.5-20
25
Dr=
②选择有代表性露头或开挖面，对不同的工程地质 岩组进行节理裂隙统计，节理数（Jv）(条/m3)
30
Jv与 Kv的对照关系
Kv与岩体完整性程度定性划分的对应关系
31
（2）基本质量分级
a.计算岩体基本质量指标BQ BQ=90+3σ C+250KV 式中： σ C－岩石单轴饱和抗压强度,MPa; KV－岩体完整性指数值
3.7.2. 分类原则
(1）有明确的类级和适用对象（专题性的、综合性的)。 （2）根据适用对象，选择考虑因素（单因素、多因素）。
（3）有定量的指标。
（4）类级一般分五级为宜。 （5）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。 发展趋势：“多因素、综合特征值”分类法
5
3.7.3 分类的独立因素
（1）岩石材料的质量（强度指标）。 岩石强度，《岩土工程勘察规范》 （2）岩体的完整性，密集度、切割度、连续性等。
42
7
2.按岩体完整性分类
a.按岩石质量指标 RQD 分类 （Rock Quality Designation）
迪尔（Deer,D.U.) , 1968提出,
规定：金刚石钻头 RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长 度的比，百分数表示为：
RQD
l
L钻孔总长
i
10 cm
K3 －地应力影响修正系数。
34
[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)
35
[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)
36
BQ=90+3σC+250KV [BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)
37
按计算所得的[BQ]值分级
[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)
38
2.工程岩体分级标准的应用－2条 （1）岩体物理力学参数的选用
3
我国岩石分级工作是从解放后开始的。50年代初向苏联学习， 引进了苏联的普氏和苏氏分级方法。
地质部在80年代上半期组织勘探技术研究所、地质博物馆和武 汉地质学院等单位，就压入硬度、摆球硬度、岩石研磨性、声波 速度和用微钻钻进5种方法进行测定，然后制定综合平衡评定可钻 性分级表。 水利部门与80年代下半期出版了水利水电工程地质勘查规范及 水工隧道设计规范，都对岩石分级做了研究。
毕昂斯基(Bieniaski)提出RMR计算式
RMR Ri
i 1
6
5
@ 1979年，提出修正RMR计算式
RMR Ri
i 1
@ 为什么要考虑节理方向对工程是否
有利（R6 ）修正前五个评分之和 ？
@ 看下面的几幅图的情况，如何？
19
20
6）考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和R6
21
€ 根据6个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为五类
RMR
R
i 1
6
i
22
@本分类还给出了对岩体稳定性（隧洞岩 体自稳时间）以及对应的岩体c,φ 值
适用：坚硬、节理岩体，浅埋隧道 不适用：挤压、膨胀、涌水的及软岩体。
23
3.按岩体综合指标分类－2
② 巴顿岩体质量分类（Q分类) 巴顿(Barton,1974)提出Q值分类法
注：①当σ
C
>90KV+30,代σ
C
＝90KV+30
②当KV>0.04 RC+0.4,代KV＝0.04 RC+0.4
32
b.按计算所得的BQ值分级Байду номын сангаас
33
2）结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正 值[BQ]
[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)
K1 －地下水影响修正系数； K2 －结构面产状影响修正系数；
39
40
（2）地下工程岩体自稳能力的确定
注：小塌方：塌方高度<3m，或体积<30m3； 中塌方：塌方高度3～6m，或体积30～100m3； 大塌方：塌方高度>6m，或体积>100m3；
41
我国工程岩体分级标准 （GB50218-94）的评价 优点： 1）对地下隧道适用性较强； 2）能反映岩体基本质量分级－－计算BQ 3）考虑工程岩体特性（地下水、节理与工程位置关 系、地应力－－计算[BQ],判断分类。 缺点： 对边坡岩体 和地基岩体的分级研究较少。
26
Q分类的优点： 1）考虑因素相对全面； 2）适用于各种岩石（软、硬）；
Q分类的缺点： 没有考虑节理方位（怕失去简单的特点，影响通用性）