隧道工程地质环境及围岩分级
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。
铁路隧道围岩分级参考标准
铁路隧道围岩分级围岩级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态（单线）围岩弹性纵波速度υp(km/s)主要工程地质特征结构特征和完整状态Ⅰ极硬岩（单轴饱和抗压强度R C＞60MPa）：受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为巨厚层或厚层，层间结合良好，岩体完整呈巨块状整体结构围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆＞4.5Ⅱ硬质岩（R C＞30MPa）：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中厚层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石呈巨块或大块状结构暴露时间长，可能会出现局部小坍塌；侧壁稳定，层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落4.5～3.5Ⅲ硬质岩（R C＞30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层）但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为薄层或中厚层，层间结合差，多有分离现象，硬质、软质岩石互层呈块（石）碎（石）状镶嵌结构拱部无支护时可能产生小坍塌；侧壁基本稳定，爆破震动过大易塌2.5～4.0较软岩（R C=15～30MPa）：受地质构造影响较重，节理较发育，层状岩层为薄层、中厚层、厚层，层间结合一般呈大块状结构Ⅳ硬质岩（R C＞30MPa）：受地质构造影响极严重，节理很发育，层状软弱面（或夹层）已基本破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时可能产生较大坍塌；侧壁有时失去稳定1.5～3.0软质岩（R C≈5～30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育呈块（石）碎（石）状镶嵌结构土体：1.具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土；2.黄土（Q1、Q2）;3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土1和2呈大块状压密结构，3呈巨块状整体结构Ⅴ岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎带）呈角砾碎石状松散结构围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌至地表1.5～3.0土体：一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或潮湿的碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土（Q3、Q4）非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构Ⅵ岩体：受构造影响严重呈破碎、角砾及粉末、泥土状的断层带黏性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构围岩极易易坍塌变形，有水时土砂常与水一起涌出；浅埋时易塌至地表或塌至地表＜1.0（饱和状态的土＜1.5）土体：软塑状黏性土，饱和的粉土、砂类土等注：1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；2关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正，可按本规范附录A的方法确定。
隧道围岩分级与硬度分类
将军沟隧道围岩分级的讨论一、规范对隧道围岩分级的规定二、岩体特征：1、右线进口：岩体特征：掌子面岩性为灰岩、泥灰岩，中薄层为主，岩体受构造作用影响严重，较破碎，岩石强度低，中风化，掌子面左侧围岩呈碎裂结构，右侧呈块碎状结构，掌子面潮湿～渗水，整体稳定性较差（掌子面见YK581+356）。
本次雷达预报探测范围YK581+356~YK581+391段计35米，从点测及线测结果来看，本段范围内雷达反射波特征基本相同，预计其围岩特征与掌子面基本相似，岩性主要为中薄层泥灰岩、灰岩，岩体较破碎，围岩稳定性较差。
按《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）有关技术规范的规则判定，本段范围内围岩级别建议为ⅴ级。
相比较而言，YK581+371、YK581+384处有异常界面，该位置应根据炮眼钻进情况谨慎掘进。
（测试结果见附图1）附图1 雷达测试波形图（掌子面YK581+356）掌子面YK581+356-1掌子面YK581+356-2掌子面YK581+356-32、右线出口：掌子面处有坍塌体大量堆积，岩性以碎石土及破碎炭质泥灰岩为主，渗水，围岩整体稳定性极差。
2008年6月13日雷达预报探测范围YK582+398～YK582+363段35米，从探测结果发现，YK582+398～YK582+384.5段13.5米范围内雷达反射波不稳定，预计该段岩体仍然与掌子面处一致，稳定性极差。
YK582+384.5～YK582+363段21.5米范围内雷达反射波相对稳定，预计该段岩体特征与掌子面处相比稍好（测试结果见图2）。
2008年7月7日雷达探测范围YK582+387～YK582+357段30米，从探测结果发现，YK582+387～YK582+377段10米范围内雷达反射波较强，波幅及相位变化较大，预计该段岩体渗入较多地下水，岩石软化程度较重，稳定性极差。
按《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）有关技术规范的规则判定，本段范围内围岩级别建议为ⅴ级偏弱，建议初支采取加强措施。
公路岩质隧道围岩分级的方法
国内外隧道围岩分级的方法较多，所采用的指标也不同，但都是在隧道工程的实践基础上逐步建立起来的，随着人们对隧道工程、地质环境之间相互关系的认识和理解，其围岩分级方法也在逐步深化和提高。
发展过程大体有以下几类型：1．按岩石强度为单一岩性指标的分级法，具有代表意义的是我国工程界广泛采用的岩石坚固系数“f”值分级法。
这种方法的优点是指标单一，使用方便，尤其是在f值分类法中，还将定量指标f值与作用在支护结构上的围岩压力直接联系起来，给设计和施工带来较大的方便。
缺点是不能全面地反映岩体固有的性态。
2．按岩体构造和岩性特征为代表的分级法，如泰沙基分级法，1975年我国铁路工程技术规范中所采用的铁路隧道围岩分级法，属于这一类。
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。
缺点是分级指标还缺乏定量描述，没有提供可靠的预测隧道围岩级别的方法，在一定程度上要等到隧道开挖后才能确定。
3．与地质勘察手段相联系的分级法。
如1979年前后日本提出的按围岩弹性波速度进行分级方法、岩芯复原率分级法等，属于这一范畴。
这类方法的优点是分级指标大体上是半定量的，同时考虑了多种因素的影响；其点是分级的判断还带有一定的主观性，如弹性波速度低，可能是有岩体完整，但岩质松软；地质坚硬，但比较破碎；地形上局部高低相差悬殊等几种原因引起的，就弹性波速度这一个指标，就很难客观地下出正确的结论。
4．多种因素的组合分级法。
如岩体质量“Q”法，我国国防工程围岩分级法等，属于这个范畴。
这类方法是当前围岩分类法的发展方向，优点很多，只是部分定量指标仍需凭经验确定。
5．以工程对象为代表的分类法。
如专门适用于喷锚支护的原国家建委颁布的围岩分类法(1979年)，苏联在巴库修建地下铁道时所采用的围岩分级法(1966年)，属于这一范畴。
这类方法的优点是目的明确，而且和支护尺寸直接挂钩，使用方便，能指导施工。
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。
岩土施工工程和隧道围岩分级
Ⅱ
V
Ⅰ
Ⅵ
Ⅱ
V
Ⅱ
V
Ⅲ
V
Ⅳ
Ⅳ
V
Ⅲ
V
Ⅱ
较硬岩
较坚硬，裂隙发育，岩芯破 碎，岩芯呈碎块状、块状为
主，少量短柱状
中粒结构，块状构造，矿物成
9、<9H>、 岩石微风化带
<9Z>、<9C-2>
坚硬岩
分为长石、石英、少量黑云母 等。岩芯以短柱状为主，部分
长柱状或块状，岩质坚硬
表 6.1
岩土施工工 隧道围岩
程分级
基本分级
Ⅰ
Ⅵ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅰ
Ⅵ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅰ
Ⅵ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅱ
Ⅵ
岩土施工工程和隧道围岩分级
岩土施工工程分级 按照《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB 50307-2012）附录 F，结合本 场地各岩土层的状态、特征和性状等特点，将本线路段土、石工程分级分为 I～ Ⅵ个级别，如下： Ⅰ级松土：机械能全部直接铲挖满载； Ⅱ级普通土：机械须部分刨松方能用铲挖满载，或可直接铲挖但不能满载； Ⅲ级硬土：机械须用普遍刨松或部分爆破方能铲挖满载； Ⅳ级软石：部分用橇棍或十字镐及大锤开挖，部分爆破方法开挖； Ⅴ级次坚石：用爆破方法开挖； Ⅵ级坚石：用爆破方法开挖。 隧道围岩分级 按照《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB 50307-2012）附录 E，结合场 地主要工程地质特征、结构特征和完整状态等特性，对本场地各岩土层进行隧道 围岩分级，划分如下： Ⅰ级：围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆； Ⅱ级：暴露时间长可能会出现局部小坍塌，侧壁稳定，层间结合差的平缓岩 层顶板易塌落； Ⅲ级：拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍塌； Ⅳ级：拱部无支护时可能产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定； Ⅴ级：围岩易坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉或坍塌至地表； Ⅵ级：围岩极易坍塌变形，有水时土、砂常与水一起涌出，浅埋时易坍塌至 地表。 此外，围岩级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ遇有地下水时，可根据具体情况和施工条件适 当降低围岩分级。最终的隧道围岩分级应根据围岩基本分级，受地下水、断裂、 环境条件等影响的综合确定。
(整理)铁路隧道围岩分级
强风化
全风化
简要说明
地
下
水
状
态
渗水量[L/（min·10m）]
＜10
干燥或湿润
10~25
偶有渗水
25~125
经常渗水
干燥或湿润
偶有渗水
经常渗水
初
始
地
应
力状Leabharlann 态埋深H= m地质构造应力状态
其他
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
备注
记录者
复核者
日期
硬岩
30＜Rc≤60
弱风化的极硬岩；未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩
软质岩
较软岩
15＜Rc≤30
强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；未风化或微风化的云母片岩、千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等
软岩
5＜Rc≤15
强风化的极硬岩；弱风化至强风化的硬岩；弱风化的软岩；未风化或微风化的泥质岩类；泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等
硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；
较软岩，岩体完整
——
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，岩体较完整或破碎；
软岩，岩体完整或较完整
1.5~3.0
Ⅴ
软岩，岩体破碎至极破碎；
全部极软岩及全部极破碎岩
1.0~2.0
Ⅵ
受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带
软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土
铁路隧道围岩分级
（铁路隧道设计规范）
1、围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整性程度两个因素确定；
隧道围岩级别划分与判定
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。
注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。
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。
注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
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。
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。
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。
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。
关于隧道围岩的分级
关于隧道围岩的分级最近一段时间学习了关于隧道围岩分级的问题，逐渐的了解了隧道的施工工艺及工序，也在网上查找了一些关于围岩问题的文章，学习了，很深奥，有很多东西还是不能够理解，希望能交到良师益友向您学习，本文章来自于百度文库，我整理了下，其中有些内容是我通过查找规范所得。
《公路隧道设计规范JTGD70-2004》《公路工程地质勘察规范JTJ064-98》《岩土工程勘察规范GB50021-2001》《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）《工程岩体分级标准》（GB50218-94）《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)《地铁设计规范》（GB50157-2003）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(50086-2001)《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）《工程岩体分级标准》（GB50218-94）名词解释：围岩：围岩是隧道开挖后其周围产生的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）在不同的岩体中开挖隧道后岩体所表现出的性态是不同的，可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳定和不稳定四种。
岩爆：岩体中聚积的弹性变形能在地下工程开挖中突然猛烈释放，使岩石爆裂并弹射出来的现象。
轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。
发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。
这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。
预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。
在JTJD70-2004《公路隧道设计规范》中关于隧道围岩级别划分为六级，级别越大围岩越差，六级为土，但目前实施中不同，《岩土工程勘察规范GB50021-2001》中规定地下铁道围岩分类应按GB50307-1999《地下铁道，轻轨交通岩土工程勘查规范》,GB50307-1999《地下铁道，轻轨交通岩土工程勘查规范》中的围岩分类方法引自原《铁路隧道设计规范》(TB10003-1999)围岩分级是根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94）结合工程经验得来的，勘察是为设计服务的，所以在地铁工程勘察中，如果还利用地铁勘察规范进行围岩分类，易给设计带来不便。
公路隧道围岩分级
拱部无支护时可产中
小坍塌，则壁基本稳定，爆破振动过大易塌
软质岩石(Rb＝5以上~30MPu)，受地质构造影响严重，节理较发育；层状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般
呈大块状砌体结构
III
硬质岩石(Rb (＞30MPa)，受地质构造影响很严重，节理很发育，层状软弱面(或夹层)巳基本被破坏
I
石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内，呈角砾、砂、泥松软体
呈松软结构
围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅埋时易坍至地
表
软塑状粘性土及潮湿的粉细砂等
粘性土呈易蠕动的松软结构砂性土呈潮湿松散结构
3．呈巨块状整体结构
II
石质图岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状
呈角(砾)碎(石)状松散结构
围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍至地表
一般第四系的半干硬～硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3 、Q4)
非钻性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构
结构特征和完整状态
V1
硬质岩石(饱和抗压极限强度Rb＞60MPa)，受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面(或夹层)；层状岩层为厚层，层间结合良好
呈巨块状整体结构
围岩稳定、无坍塌，可能产少岩爆
V
硬质岩石(Rb＞30MPa)，受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动，层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石
公路隧道围岩分级
公路隧道围岩分级将围岩分为六级，给出了各级围岩的主要工程地质特征、结构特征和完整性等指标并预测了隧道开挖后，可能出现的坍方、滑动、膨胀、挤出、岩爆、突然涌水及瓦斯突出等失稳的部位和地段，给出了相应的工程措施。
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。
隧道围岩分级方法—围岩分级各项指标(隧道施工课件)
(2)岩体的完整程度
主要是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。它是评价围岩稳定程 度最直接、最重要的指标。 为了衡量围岩的完整程度要考虑的因素：
➢按照软弱面的产状、贯通性以及充填物的情况， 可将围岩分为：完整、较完整、较破碎、破碎、 极破碎。
移显著，持续时间长，成洞性差
评估基准 Rc/σmax <4
4~7
初始地应力影响的修正
初始地应力状
态
Ⅰ
极高应力
Ⅰ
高应力
Ⅰ
围岩级别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅲ或Ⅳ*
Ⅴ
Ⅵ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ或Ⅴ**
Ⅵ
•风化作用的影响
隧道洞深埋深较浅，应根据围岩受地表的影响情 况进行围岩级别修正。当围岩为风化层时应按风 化层的围岩基本分级考虑。围岩仅受地表影响 时，应较相应围岩降低1~2级。
示为
Q= RQD Jr Jw
Jn Ja SRF
式中，RQD为岩石质量指标；Jn为节理组数 目；Jr为节理粗糙度；Ja为节理蚀变值； Jw为节 理含水折减系数；SRF为初始应力折减系数。
(2)我国总参工程兵坑道工程围岩分类中所采用 的岩体质量指标Rm和应力比S。
Rm =Rc Kv Kw KJ
式中，Rc——岩石单轴饱和极限抗压强度； Kv——岩体完整性系数，岩体愈完整，取
动过大易坍塌
软质岩(Rc＝5~30MPa)：受地质构造影响轻重，节理较发育；层 状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般
呈大块状砌体结构
硬质岩(Rc>30MPa)：受地质构造影响很严重，节理很发育；层 状软弱面(或夹层)已基本被破坏
隧道工程总结
第一章绪论1.隧道的概念：狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。
广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。
2.隧道的分类：第二章隧道工程地质环境及围岩分类1.岩体的基本工程性质特点：（1）岩体处于一定的天然应力作用之下；（2）岩体的物理力学性质的不均匀性；（3）岩体是由结构面分割的多裂隙体；（4）岩体具有各向异性；（5）岩体具有可变性。
2.RQD方法：以岩石质量为指标的分级方法——RQD方法3.我国铁路隧道围岩分级方法（2018书）采用以围岩稳定性为基础的分级方法，由岩石坚硬和岩体完整度两个因素确定，然后给出各类围岩的主要工程地质性质，结构特征和完整性以及围岩弹性纵波等要素分为6级，然后基于地下水影响，围岩初始地应力，风化状态等进行修正。
第三章隧道线路及断面设计1.越岭线隧道位置的选择的依据：选择垭口和确定隧道高程两大因素为依据2.地质条件对隧道位置的影响：3.选择隧道洞口位置时的原则：(1)洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。
(2)洞口应避开不良地质地段(3)当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。
这时洞口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。
需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。
(5)洞口线路宜与等高线正交(6)隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。
(7)边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全。
避免“经济洞口”选择，应根据开挖控制高度及坡度决定洞口位置。
(8)当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。
(9)长大隧道在洞口附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位置。
4.坡道形式：单面坡：紧坡地段隧道、水少隧道、单口掘进的隧道人字坡：长大隧道、越岭隧道、地下水丰富的隧道5.坡度大小：6.直线隧道净空：机车车辆限界< 基本建筑限界<隧道建筑限界7.加宽原因：(1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。
隧道工程-围岩分级
(4) 围岩的初应力状态
●初始应力是隧道围岩变形、破坏的根本作用力。 ●已初步将初始应力考虑进围岩分级之中。 在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。
⑸ 地下水的影响 ● 软化围岩； ● 减少层间摩阻力促使岩块滑动； ● 具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。
2、人为因素 ⑴ 隧道形状和尺寸 ⑵ 支护构造类型 ⑶ 施工方法
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
(4) 铁路隧道围岩分级表 根本分级+围岩弹性纵波速度=铁路隧道围岩分 级表 见教材P82-83。
围岩节理〔裂隙〕发育程度划分
等级
地质构造作用特征
节理不发育
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
节理较发育
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
节理发育 节理很发育
(六)问题及研究方向 1.问题
指标定性的多、定量的少。如何做到准确、方便、 好用？ 2.研究
⑴开展物探手段，增加定量指标。 ⑵开展分析理论 模糊数学～围岩分级； 隧道位移～围岩分级； 人工智能专家系统～围岩分级等。
4.4 围岩压力
4.4.1 岩体初始应力状态
自重应力 构造应力 地下水压力 温度应力
剥离和掉块现象，新生裂纹较多，成洞性较差
高应力
4-7
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。
注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。
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。