隧道围岩分级计算公式
题目 隧道围岩分级及其应用
题目隧道围岩分级及其应用摘要隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础。
一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级，对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。
从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，1990年，根据我国铁路隧道的围岩分级为基础，编制了我国“公路隧道围岩分级”。
引言近年来，由于各种类型地下工程的大量修建，隧道围岩分级的研究也得到了很大的发展，从国外围岩分级的发展趋势看，围岩分级主要以隧道稳定性分级为主，且从对岩石的分级逐渐演变到对岩体的分级，从国内围岩分级的发展趋势看，从1975年以后，我国隧道围岩分级方法的发展基本与国际同步，我国隧道围岩分级方法主要采用两个步骤：第一步以基本指标进行基本分级；第二步用修正指标对基本级别进行修正，最终获得修正后的围岩级别。
我国隧道围岩分级主要分为六级，其中岩质围岩为Ⅰ-Ⅴ级，土质围岩Ⅳ-Ⅵ级。
正文一、隧道围岩分级的因素指标及其选择围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素，大体有以下几种：1．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；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，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。
一般多采用岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，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，用来作为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，强度虽然低，但稳定性却很高。
2．单一的综合岩性指标以单一的指标，反映岩体的综合因素。
这些指标包括：（1）岩体的弹性波传播速度（2）岩石质量指标（RQD）（3）围岩的自稳时间3.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所表示的复合性指标。
（1）Q复合指标分级根据不同的Q值，岩体质量评为九级，见下表（2）RMR复合指标根据RMR 的值相应的可以将岩体分为五类，见下表（3）岩体基本质量指标岩体基本质量分级通过以上分析，对隧道围岩的分级，首先应考虑选择的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、以及他们的组合关系作为分级指标；其次选择测试设备比较简单、人为因素小、科学性较强的定量指标；在考虑分级指标要有一定的综合性，如复合指标等。
隧道围岩基本质量指标BQ计算表(1)
结构面走向与洞轴线夹 角>60°，结构面倾角 >75°
K2
0.4～0.6
0.0～0.2
初始地应力状态影响修正系数K3
BQ
>550 550～451 450～351 350～251
极高应力区
1.0
1.0
1.0～1.5 1.0～1.5
高应力区
0.5
0.5
0.5
0.5～1.0
高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象
软岩 25 35
极软岩 30 40
岩体体积节理数与岩体完整性系数对照表
Jv（条/米3） <3
3～10 10～20 20～35
Kv
>0.75
0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~.15
BQ值
潮湿或点滴状出水 淋雨状或涌泉状出 水，水压<0.1MPa
或单位出水量 <10L/min
淋雨状或涌泉状出 水，水压>0.1MPa
1.弱风化的坚硬岩； 2.微风 化－未风化的熔结凝灰岩、大 理岩、板岩、白云岩、石灰岩 、钙质胶结的砂页岩等
较软岩 软岩 极软岩
1.强风化的坚硬岩； 2.弱风
锤击声不清脆,无回弹,较 化的较坚硬岩； 3.未风化－
易击碎;浸水后指甲可刻出 微风化的凝灰岩、千枚岩、砂
印痕
质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、
粉砂岩、页岩等
>60 60～30 30～15 15～5
54.5 0.43 54.5 0.43
361
361 361
坚硬程度
坚硬岩 较坚硬岩 较软岩
软岩
隧道围岩基本质量指标修正值[BQ]计算表
K1
K2
隧道围岩分级及围岩压力
结构特征体现围岩体的受力特征，完整状态体 现围岩体在受各种地质作用力下所表现的形态。
把围岩的结构特征和完整状态相结合就组成了 评价围岩稳定性的最直接最重要的指标。
它与地质构造变动的特征（分为轻微、较重、 严重、很严重）、结构面的密集程度、节理（裂隙） 发育程度（可分为不发育、较发育、发育、很发 育）、风化程度（全风化、强风化、弱风化、微风 化、）岩层厚度[分为厚层（大于0.5m）、中层
（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。
（4）对于Ⅵ级围岩，在分级时已经考虑了一般含水地质 情况的影响，但在特殊含水地层（如处于饱水或具有较大的 承压水流时）还需另作处理。
（三）与地质勘探手段相联系的分级方法： 1．围岩弹性波纵波速度分级：波速越高，围岩越
好。该法最早是日本提出的，把围岩分为7级。 2．岩石质量为指标的分级法：RQD（rock
quality designation）分级法。 用岩芯复原率来表示岩石质量指标，岩芯的完整
程度与岩体的原始裂隙、硬度、均匀性等状态有关。 所谓岩芯复原率：是指单位长度的钻孔中，10cm
（二）围岩压力的分类：按作用力发生的形态一 般可分为：
1．松动压力（loosening pressure）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。
松动压力按作用在支护上力的位置不同分为： 竖向压力、侧向压力和底压力。
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南京地铁支撑
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南京地铁临时支撑
下一张
地坑院出入口
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地坑院室内
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2．以岩石物理性质为指标的分级法：前苏联的
隧道围岩分级
铁路隧道围岩分级一、铁路隧道围岩分级类型根据《铁路隧道工程施工技术指南》铁路隧道围岩分级判定的内容将不同岩石性质和岩体结构的隧道围岩分为Ⅰ～Ⅵ六个基本级别。
铁路隧道围岩分级表注：表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。
二、围岩级别判定的一般步骤1、收集整理隧道场地的区域地质资料，分析研究设计图纸上详细的地勘报告，明确隧区主要的岩层、岩性、岩体构造、不良地质以及水文地质条件。
特别是要详细研究不良构造体和不良地质作用对隧道区围岩的岩石强度、岩体完整性的影响。
从整体上把握该区域工程地质条件。
2、按照编制的实施性超前地质预报组织进行隧道掌子面前方地质预测预报，并根据真实的预报结论分析判断掌子面前方的围岩情况。
一方面根据预报结论初步判断围岩基本分级的级别，并将其与设计时提供的围岩分级进行比对，另一方面作为围岩级别和支护方案变更的依据之一。
3、实时记录掌子面地质素描表和围岩级别判定卡中的内容，特别是要客观填写掌子面围岩的岩性指标、岩体完整性情况和地下水状况，这些指标均是作为围岩基本分级的理论依据。
如果难以明确围岩的地质条件，可通过实验和理论计算来确定围岩的各项力学性能和构造特点，来加以判断围岩级别。
4、根据得出的围岩岩性特征、构造特征以及其它相关资料并按照隧道围岩分级的标准进行围岩级别的判定。
三、围岩判定主要依据1、岩石的坚硬程度①从定性划分硬质岩包括坚硬岩和较硬岩，软质岩包括较软岩、软岩和及软岩。
坚硬岩:锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，基本无吸水反应。
代表性岩石如未风化～微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。
较硬岩:锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应。
代表性岩石有1、微风化的坚硬岩石；2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。
较软岩:锤击声不清脆，无回弹，轻易击碎，浸水后指甲可刻出印痕。
深浅埋划分
s-1
q = 0.45 ×2 ×γω (kN/m2)
围岩级别， --6 式中 ：S—围岩级别，S＝4--6； 围岩容重， γ— 围岩容重， (kN/m3)； ω＝1+ i(B-5) — 宽度影响系数； 宽度影响系数； i(BB — 隧道宽度,(m）； 隧道宽度,(m ,(m）； i —以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力 为基准， 每增减1m 1m时的围岩压力 增减率。 增减率。 当B<5m，取i ＝0.2；当B > 5m,取i ＝0.1。
●
●
深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方平均 深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方平均
高度(等效荷载高度值)为根据， 高度(等效荷载高度值)为根据，为了形成此高 度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。根据经 度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。 验，这个深度通常为2～2.5倍的坍方平均高度 这个深度通常为2 2.5倍的坍方平均高度 通常为 值
在矿山法施工的条件下
I～Ⅲ级围岩取 Hp＝2hq Ⅳ～Ⅵ级围岩取 Hp＝2.5hq
当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋， 时为深埋，
H＜Hp时为浅埋
深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法) ⑴ 深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法)
q = 0.45 ×2
● 适用条件
s-1
×γω (kN/m2)
① H/B < 1.7， 式中H为隧道高度； 1.7， 式中H为隧道高度； 深埋隧道,IV—VI级围岩 级围岩； ② 深埋隧道,IV—VI级围岩； 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； ③ 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； 采用钻爆法施工的隧道。 ④ 采用钻爆法施工的隧道。
围岩分级有关规定
附录A 围岩分级有关规定A.0.1岩体完整程度的定量指标Kv和Jv值的测试和计算方法应符合以下规定：1 岩体完整性指标(Kv)，应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的点、段，测试岩体弹性纵波速度，并应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。
按下式计算：Kv=(Vpm/Vpr)2(A.0.1-1)式中：Vpm岩体弹性纵波速度(km/s)；————Vpr————岩石弹性纵波速度（km/s）。
2 岩体体积节理数(Jv (条/m3))，应针对不同的工程地质组成岩组或岩性段，选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理（结构面）统计。
除成组节理外，对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。
已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积不应小于2m×5m。
岩体Jv值应根据节理统计结果按下式计算：Jv=S1+ S2+……+ S n+ S k(A.0.1-2)式中：S n————第n组节理每米长测线上的条数；S k————每立方米岩体非成组节理条数（条/m3）。
A.0.1 岩体基本影响因素的修正系数的取值可分别按表A.0.2-1、表A.0.2-2、和表A.0.2-3确定。
无表中所示情况时，修正系数取零。
表A.0.2-1 地下水影响修正系数K1表A.0.2-2 主要软弱结构面产状影响修正系数K2表A.0.2-3 初始应力状态影响修正系数K3A.0.3 根据岩体（围岩）钻探和开挖过程中出现的主要现象，如岩芯饼化或岩爆现象，可按A.0.3详估围岩应力情况。
表A.0.3 高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象注：σmax为垂直轴线方向的最大初始应力。
A.0.4 各级围岩的物理力学参数及结构面抗剪强度，应通过室内或现场试验获得。
如无实测数据时，可按以下各款选取：1 各级围岩物理力学参数可按表A.0.4-1选用。
表A.0.4-1 各级围岩的物理力学指标准值注：①本表数值不包括黄土地层。
②选用计算摩擦角时，不再计内摩擦角和粘聚力。
地下工程
其中 ：q—围岩竖向均布压力。
● 适用条件： ①高跨比小于1.7； ②深埋隧道； ③不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； ④采用钻爆法施工的隧道。
2）铁路单线隧道围岩压力按松散压力考虑：
e1 h * tan 2 (45 / 2)
洞底的围岩侧向压力：
e2 (h * ht ) tan 2 (45 / 2)
习 题：
1 、某公路隧道进口 30 米处围岩是 IV 级，容重 25kN/m3 ， 开挖断面宽度12米，隧道上覆岩体厚度 8米，试计算并判 断该处隧道属深埋还是浅埋？ 2 、某双线铁路隧道，宽度 B=12m ，高度 Ht=8.8m ，埋深 Z=20m。围岩等级为 Ⅳ级，岩体容重 γ=21.5KN/m3 ，围岩 计算摩擦角 φc=53°。求隧道顶板及侧墙的松动围岩压力。
竖向围岩压力q为：
q＝γ h= γ×0.41×1.79S
水平均布压力e为：
围岩级别 水平均布压力 I、II 0 III <0.15q IV (0.15～0.3)q V (0.3～0.5)q VI (0.5～1.0)q
其中 ：q—围岩竖向均布压力。 上述公式是根据全国铁路隧道1046个隧道塌方样本统计 得出的经验公式，其中S —规范确定的围岩分级。
s-1
S—围岩级别，如属II级，则S＝2； ω＝1+ i(B-5) — 宽度影响系数； B — 隧道宽度，（m）； i —以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率；当 B<5m，取i ＝0.2；当B > 5m,取i ＝0.1。
隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解
![隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/80eca059cfc789eb162dc85a.png)
隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解隧道围岩分级计算内容及步骤：一、根据本隧道试验对各岩层进行统计计算：（注：隧道取样时为了满足试验项目而要求取较完整的岩石，工程地质性质相对较好）根据《工程地质手册》关于岩体的单轴抗压：中风化：灰岩：Rc＝26.42-83.99MPa；二、根据钻孔波速测试成果及地震波速测试对各层进行统计计算：根据《工程地质手册》关于灰岩的纵波波速：中风化：灰岩：Vp＝2442-2990m/s，计算值Kv＝0.105-0.41；三、根据计算公式：Kv=（Vpm /Vpr）2BQ=90+3Rc+250Kv[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)综合考虑隧道围岩岩性、完整性、结构构造、节理裂隙发育情况、围岩埋深情况等，结合围岩定性划分，分段计算出围岩基本质量指标BQ值，并根据地下水、软弱结构面、高初始应力情况对围岩基本质量指标进行修正，计算出[BQ]值，详细评述如下：左线：1、ZK40+725-ZK40+807围岩主要为地表为①碎石：层厚 5.5-16.4米。
②3中风化灰岩：层理裂隙发育，Rc=27.32MPa，Vpm=2489m/s，计算Kv值为0.12，岩体节理裂隙发育，围岩富水性不均一，透水性较弱。
计算灰岩：BQ=90+3*27.32+250*0.12=201.96；综合分析，取较低值。
地下水修正系数K1＝0.5，无软弱结构面，不存在高应力，计算[BQ]＝201.96-0.5*100＝151.96；综合考虑围岩定性与定量指标，围岩级别定为Ⅴ级。
2、ZK40+807-ZK41+048围岩主要为中风化灰岩：节理裂隙较发育，岩石Rc=42.4 MPa，Vpm＝2637m/s；计算Kv值为0.31。
岩体节理裂隙较发育，渗透性弱。
计算灰岩：BQ＝90+3*42.4+250*0.31＝294.7；综合分析，取较低值。
地下水修正系数K1＝0.30，无软弱结构面，不存在高应力，计算[BQ]＝294.7-0.3*100＝264.7；综合考虑围岩定性与定量指标，围岩级别定为Ⅳ级。
围岩等级划分.
3-1-1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。
国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。
如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks 的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
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。
隧道围岩分级及围岩压力
隧道围岩分级及围岩压力隧道所穿过的地层是千变方化的，可能遇到各种工程性质不同的围岩。
隧道围岩分级是评价隧道围岩稳定性的重要参数，也是隧道支护方案设计和施工工艺确定的主要依据。
分级的正确与否直接影响着隧道施工和运营安全，因此，正确划分隧道围岩分级就显得尤为重要。
在围岩分级确定的情况下，如何确定支护结构上的作用力（即围岩压力）就成为正确、合理设计隧道结构的关键。
4.1 围岩岩性与初始应力4.1.1 围岩岩性隧道工程围岩是指地壳中受开挖活动影响的那一部分岩土体。
这个范围在横断面上约为6～10倍的洞径。
围岩的工程性质，一般包括三个方面：物理性质、水理性质和力学性质。
而对围岩稳定性最有影响的是力学性质，即围岩抵抗变形和破坏的性能。
围岩既可以是岩体，也可以是土体。
本书仅涉及岩体的力学性质。
岩体是在漫长的地质历史中形成的地质体，被许许多多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割为大小不等、形状各异的各种块体。
这些地质界面称为结构面或不连续面，这些块体称为结构体，岩体可以看作由结构面和结构体组合而成的具有结构特征的地质体。
所以，岩体的力学性质主要取决于岩体的结构特征、结构体岩石的特性及结构面的特性。
环境因素，尤其地下水和地应力对岩体的力学性质影响也很大。
在软弱围岩中，节理和裂隙比较发育，岩体被切割破碎，结构面对岩体的变形和破坏都不起主导作用，所以岩体的特性与结构体岩石的特性并无本质区别。
在完整而连续的岩体中亦是如此。
反之，在坚硬的块状岩体中，由于受软弱结构面切割，块体之间的联系减弱，此时，岩体的力学性质主要受结构面的性质及其在空间的组合所控制。
由此可见，岩体的力学性质必然是诸因素综合作用的结果。
岩体与岩石相比，两者有着很大的区别：与工程总体尺度相比，岩石几乎可以被认为是均质、连续和各向同性的介质；而岩体则具有明显的非均质性、不连续性和各向异性。
岩体抗拉变形能力差，因此，岩体受拉后很容易沿结构面发生断裂。
隧道BQ分级
公路隧道围岩分级
围岩分级计算：
BQ=90+3Rc+250Kv--○1
BQ-—围岩基本质量指标；
Rc——岩石单轴饱和抗压强度；
Kv—-岩体完整性系数。
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I s（50）来换算。
Rc=22.82I s(50)
Is（50）——直径为50mm标准试件的点荷载强度.
常见岩石的强度指标值
Kv=（υpm/υpr）2
υpm--岩体弹性纵波速度(km/s）；
υpr-—岩石弹性纵波速度（km/s）。
Kv一般用弹性波探测值，若无探测值时,可用岩体体积节理数J v对应的Kv值.
当Rc>90Kv+30时,以Rc=90Kv+30和Kv 代入式错误!计算BQ 值;
当Kv>0。
04Rc+0。
4时，以Kv=0。
04Rc+0.4和Rc 代入式错误!计算BQ 值。
当隧道围岩处于高地应力区或围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用或有地下水作用时，应对岩体基本质量指标BQ 进行修正，修正值[BQ ］按下式计算 [BQ ］=BQ —100（K 1+ K 2+ K 3） K 1——地下水影响修正系数；
K 2——主要软弱结构面产状影响修正系数； K 3——初始应力状态影响修正系数。
K 1、K 2、K 3值可分别按如下表格确定，无表中所列情况时,修正系数取0.
地下水影响修正系数K 1
主要软弱结构面产状影响修正系数K 2
初始应力状态影响修正系数K 3。
隧道围岩分级及其主要力学参数
隧道围岩分级及其主要力学参数一、一般规定在公路勘察设计过程中，是根据周边岩体或土体的稳定特性进行围岩分级的。
围岩分Ⅰ～Ⅵ级,由于每级间范围较大，施工阶段对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ基本级别，再进行亚级划分。
在公路隧道按土质特性和工程特性分:岩质围岩分级-—Ⅰ~Ⅴ级；土质围岩分级Ⅳ～Ⅵ级。
对岩质围岩和土质围岩分别采用不同的指标体系进行评定:岩质围岩基本指标为岩质的坚硬程度和完整程度，修正指标为地下水状态,主要软弱结构面产状及初始地应力状态.土质围岩分级指标体系宜根据土性差异而组成，粘土质围岩基本指标为潮湿程度。
沙质土围岩基本指标为密实程度。
修正指标潮湿程度。
碎石土围岩基本指标为密实程度.至于膨胀土、冻土作为专门研究,这里暂不述.围岩分级指标体系中可用定性分析，也可用定量分析,但由于工地施工条件时间等因素，一般我们仅采用定性分析。
下面我讲定性分析来确定围岩级别。
1、确定岩性及风化程度。
2、结构面发育，主要结构面结合程度，主要结构面类型，甚至产状倾角、走向结构面张开度，张裂隙。
3、水的状况涌水量等。
二、岩石坚硬程度的定性划分1、坚硬岩：锤击声清脆、震手、难击碎，有回弹感,浸水后大多无吸水反应,如微风化的花岗岩——正长岩，闪长岩，辉绿岩，玄武岩，安山岩，片麻岩，石英片麻岩,硅质板岩，石英岩，硅质胶结的砾岩，石英砂岩，硅质石灰岩等等。
2、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.如未风化～微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩等。
3、较软岩：锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，浸水后指甲可刻击印痕。
如未风化～微风化的凝灰岩，砂质泥岩，泥灰岩,泥质砂岩，粉砂岩，页岩等。
4、软岩：锤击声哑，无回弹，有凹痕，多击碎,手可掰开。
如强风化的坚硬岩，弱风化～强风化的较坚硬岩，弱分化的较软岩，未风化的泥岩等。
5、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，如全风化的各种岩类，各种半成岩。
第四章__围岩分级与围岩压力
充填物厚度大
层状结构、 块石碎石
结构
碎石角砾 状结构
散体状结 构
0.55～ 0.75
0.35～ 0.55
0.15～ 0.35
≤0.15
22
铁路隧道围岩分级
2.围岩基本分级及其修正
(1)基本分级 《公(铁)路隧道设计规范》隧道围岩划分为六级。 (2)隧道级别的修正
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：
Q RQD J r J w J h J a SRF
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
隧道工程施工技术
1
第4章
围岩分级及围岩压力
第二节 围岩分级
一、概述
4.4.1 概述 ■研究隧道地质环境需要解决的两个问题（最佳的施工方 法和支护结构）。 ■可采用的方法有（经验方法和理论方法）。 ■我国目前的隧道工程处在（经验设计和经验施工）的阶 段。 ■经验法的依据就是隧道围岩稳定性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分级。 ■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性
与岩性有关的要素 地质构造有关的要素 与地下水有关的要素
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与岩性有关的要素： 例如分为硬岩，软岩，膨胀岩。其分级指标是岩石强度和
变形性质等；例如掩饰的单轴抗压强度、岩石的变形模量或弹 性波速等 与地质构造有关的要素：
例如软弱结构面的分布与性态，风化程度等。其分级指标 采用岩石质量指标，地质因素评分法等。实际上就是对岩石完 整性和结构状态的评价。它是占有重要地位的！
隧道围岩级别划分及判定
3-1-1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。
国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。
如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规X》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。
隧道围岩分级的有关规定(1)
公路隧道围岩分级的有关规定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、修正岩体基本质量指标；3、按照修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合定性特征，综合评判确定围岩的详细分级；4、岩石的坚硬程度定性划分为：硬质岩：包括坚硬岩和较坚硬岩（或者坚石、次坚石）；软质岩：包括较软岩、软岩和极软岩；5、岩石坚硬程度的定量指标是岩石的单轴饱和抗压强度R c；R c与岩石坚硬程度定性划分的关系：坚硬岩：R c超过60MPa；较坚硬岩：R c在60~30MPa之间；较软岩：R c在30~15MPa之间；软岩：R c在15~5MPa之间；极软岩：R c小于5MPa；6、岩体完整程度与结构面（节理、裂隙、层面）的发育程度（组数及间距）、结合程度及相应的结构类型有关；定性分为：完整：整体状或巨厚层结构；较完整：块状或厚层结构；较破碎：裂隙块状、中厚层结构、镶嵌破碎结构、中~薄层状结构；破碎：裂隙块状结构、破碎状结构；极破碎：散体状结构；7、岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数Kv表示；Kv一般用弹性波探测值计算，也可根据岩体体积节理数Jv的数量查用（条/m3单位体积内的节理数量）；由公式Kv=（v pm/v pr）2计算所得的Kv值最为准确可靠；其中v pm为岩体的弹性纵坡速度，v pr为在测定岩体区取样的岩石（岩芯）的弹性纵坡测试速度；由于岩体内有节理等不利因素，所以v pm应比v pr要小，因此Kv值是个小于1的数值；如果岩体非常完整，Kv的最大值为1；不管是测定弹性速度还是目测岩面的节理条数，准确的数据只能是在隧道掘进后测量的数据，设计阶段无法进行准确定量；因此，开挖后对围岩分级进行调整是不可避免的，也是非常正常的现象。
8、围岩的基本质量指标计算：BQ=90+3Rc+250Kv其中Rc取值单位为MPa，只取值不带单位；计算要求：当（1）、Rc>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和实际测量的Kv值代入公式计算（这种情况是针对强度很高的坚硬岩石但较破碎时应注意的事项）；（2）、当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和实际测量的Rc值代入公式计算(这种情况是针对完整性较好的软岩进行计算时应注意的事项)；9、当隧道内存在地下水、围岩稳定性受软弱结构面影响、存在高初始应力等情况时，要对围岩基本质量指标进行修正，修正公式如下：[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）；式中的BQ为围岩基本质量指标；[BQ]为围岩基本质量指标修正值；K1为地下水影响修正系数；K2为主要软弱面结构层状影响修正系数；K3为初始应力状态影响修正系数；均可查表采用；当没有以上三种情况（或者任意一项）的影响时，该项的修正值取值为0。
围岩等级划分.
3-1-1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。
国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。
如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks 的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
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。
隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解
![隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/c54a4b60d15abe23492f4d87.png)
隧道围岩分级[BQ]值内容及计算步骤讲解隧道围岩分级计算内容及步骤：一、根据本隧道试验对各岩层进行统计计算：（注：隧道取样时为了满足试验项目而要求取较完整的岩石，工程地质性质相对较好）根据《工程地质手册》关于岩体的单轴抗压：中风化：灰岩：Rc＝26.42-83.99MPa；二、根据钻孔波速测试成果及地震波速测试对各层进行统计计算：根据《工程地质手册》关于灰岩的纵波波速：中风化：灰岩：Vp＝2442-2990m/s，计算值Kv＝0.105-0.41；三、根据计算公式：Kv=（Vpm /Vpr）2BQ=90+3Rc+250Kv[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)综合考虑隧道围岩岩性、完整性、结构构造、节理裂隙发育情况、围岩埋深情况等，结合围岩定性划分，分段计算出围岩基本质量指标BQ值，并根据地下水、软弱结构面、高初始应力情况对围岩基本质量指标进行修正，计算出[BQ]值，详细评述如下：左线：1、ZK40+725-ZK40+807围岩主要为地表为①碎石：层厚 5.5-16.4米。
②3中风化灰岩：层理裂隙发育，Rc=27.32MPa，Vpm=2489m/s，计算Kv值为0.12，岩体节理裂隙发育，围岩富水性不均一，透水性较弱。
计算灰岩：BQ=90+3*27.32+250*0.12=201.96；综合分析，取较低值。
地下水修正系数K1＝0.5，无软弱结构面，不存在高应力，计算[BQ]＝201.96-0.5*100＝151.96；综合考虑围岩定性与定量指标，围岩级别定为Ⅴ级。
2、ZK40+807-ZK41+048围岩主要为中风化灰岩：节理裂隙较发育，岩石Rc=42.4 MPa，Vpm＝2637m/s；计算Kv值为0.31。
岩体节理裂隙较发育，渗透性弱。
计算灰岩：BQ＝90+3*42.4+250*0.31＝294.7；综合分析，取较低值。
地下水修正系数K1＝0.30，无软弱结构面，不存在高应力，计算[BQ]＝294.7-0.3*100＝264.7；综合考虑围岩定性与定量指标，围岩级别定为Ⅳ级。