隧道围岩分级及其应用
隧道围岩分级及其应用
052105 汤武丰 20101003938一、我国公路隧道围岩分级经过长期的隧道工程实践，我国公路隧道以铁路隧道围岩分级的标准为基础，参考了国内外有关围岩分级的成果，提出了适合我国公路隧道实情的围岩分级标准，下面介绍围岩分级的出发点和依据。
1.公路隧道围岩分级的出发点主要考虑了以下几点：(1)强调岩体的地质特征的完整性和稳定性，避免单一的岩石强度指标分级的方法；(2)分级指标应采用定性和定量指标相结合的方式；(3)明确工程目的和内容，并提出相应的措施；(4)分级应简明，便于使用；(4)应考虑吸收其它围岩分级的优点，并尽量和我国其它工程分级一致。
2.分级需考虑的指标和因素主要考虑了以下几类影响围岩稳定性的指标和因素。
(1)岩体的结构特征与完整性岩体结构的完整状态是影响围岩稳定性的主要因素，目前主要是根据表4-6进行划分的，当风化作用使岩体结构发生变化，松散、破碎、软硬不一时，应结合因风化作用造成的各种状况，综合考虑确定围岩的结构完整状态；地质构造影响程度按表4-7确定。
表4-6 岩体完整程度的定性划分表4-7围岩受地质构造影响程度等级划分(2)岩石强度将岩浆岩、沉积岩、变质岩按岩性、物理力学参数、耐风化能力和作为建筑材料的要求划分为硬质岩石及软质岩石二级，依饱和抗压极限强度R c与工程的关系分为四种，其标准及代表性岩石见表4-8；当风化作用使岩石成分改变、强度降低时，应按风化后之强度确定岩石等级。
表4-8岩石等级划分(3)围岩基本质量指标BQ根据上述岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性、定量特征，根据公式（4-12）确定围岩基本质量指标BQ，并由此对围岩进行初步分级。
其中，岩体完整程度的定量指标用岩体完整系数K v表达。
K v一般用弹性波探测之，如无探测值时，可用岩体体积节理数J v按表4-9确定对应的K v。
此外，K v与定性划分岩体完整程度的对应关系可按表4-10确定。
表4-9 J v与K v对照表表4-10 K v与定性划分岩体完整程度的对应关系(4)地下水等影响因素在早期的围岩分级中，主要考虑地下水因素对围岩分级的影响。
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用
几种常用隧道围岩分类方法的综合运用隧道围岩是指隧道壁面周围的岩石体。
如何对隧道围岩进行分类是隧道工程设计和施工的重要任务之一、本文将综合介绍几种常用的隧道围岩分类方法及其运用。
一、工程地质分类方法工程地质分类方法是根据围岩的物理力学性质和工程性质对隧道围岩进行分类。
常用的地质分类法有ZT-RMR法、Q系统法和GSI系统法。
1.ZT-RMR法ZT-RMR法是采用岩石力学(Rock Mass Rating，简称RMR)作为分类基础的方法，包括围岩强度、岩层切理、围岩耐候性、地下水情况和围岩支护情况等5个方面，加权得出RMR值，进而划分围岩质量等级。
2.Q系统法Q系统法是根据岩体的er值（评估岩体性质的一种指标）和岩压条件进行分类。
Q值是由地质参数与地应力之间的关系确定的，可作为评价岩体质量的依据。
该方法常用于大断面软弱围岩的分类。
3.GSI系统法GSI系统法主要依据岩体透气性、风化程度、裂隙发育度等进行分类。
与RMR系统相比，GSI系统能够更准确地评估围岩的强度。
二、地质装置分类方法地质装置分类方法侧重于分析围岩的结构特征和变形特征，常用的方法有分级法、变形能力法和结构影响范围法。
1.分级法分级法是将围岩根据断裂、节理和裂缝等结构特征分为不同等级，进而评估围岩的稳定性。
等级越高，围岩越稳定。
2.变形能力法变形能力法是根据围岩的变形能力和岩体强度划分等级，以评估围岩的稳定性。
变形能力较大的岩体等级较高。
3.结构影响范围法结构影响范围法是划分围岩质量等级的一种方法，通过分析断层、节理等对隧道围岩稳定性的影响，判断结构影响的范围和等级。
三、地质力学分类方法地质力学分类方法是将围岩划分为若干力学单位块，并对每个力学单位块进行力学性质和破坏特征的分析。
常用的方法有块体理论法、松软加载法和相容加载法。
1.块体理论法块体理论法是将围岩划分为多个力学单位块，并对每个块体进行分析，如稳定性判断、破坏特征等，以评估围岩质量。
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。
隧道围岩级别划分和判定
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。
20231009公路隧道围岩分级
公路隧道围岩分级一、公路隧道围岩分级隧道围岩分级可以作为隧道开挖方法选用的前提条件。
公路隧道围岩级别一共分了六级，分别用罗马数字I、II、III、IV、V、VI来表示。
根据围岩或土体的主要定性特征（包括坚硬程度和完整程度）以及围岩基本质量指标BQ来确定围岩的级别。
I级围岩。
定性特征：坚硬岩（饱和抗压极限强度Rb>60MPa）,岩体完整、巨块状或巨厚层状整体结构。
围岩基本质量指标BQ>550MPa0II级围岩。
定性特征：坚硬岩（R b>3OMPa）,岩体较完整，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BQ=550-451MPa,In级围岩。
定性特征：坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩，岩体较完整；较软硬质岩，岩体较完整。
围岩基本质量指标BQ=450-351MPaoIV级围岩。
定性特征：坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎-破碎；较软岩或软硬岩互层，岩体较完整-较破碎。
黄土（QI,Q2）。
围岩基本质量指标BQ=350-251MPa.V级围岩。
定性特征：较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎-破碎；极破碎的各类岩体。
黄土（Q3,Q4）（,围岩基本质量指标BQW250MPa.VI级围岩。
土。
技巧归纳：坚硬岩有I、II、III、IV这四种围岩级别，岩体完整的为I级围岩，岩体较完整的为∏级围岩，岩体较破碎的为III级围岩，岩体破碎的是IV级围岩；较坚硬岩有IMI1IV这三种围岩级别，岩体完整的是∏级围岩，岩体较完整是In级围岩，岩体较破碎-破碎是IV级围岩。
较软硬质岩，岩体较完整的为HI级围岩。
较软岩或软硬岩互层（软岩为主），岩体较完整的是IV级围岩。
又软又破的是V级围岩。
【例题单选】隧道围岩为坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构，其围岩基本质量指标BQ为550-451MPa,该围岩属于O级。
AIBIICIIIDIv【参考答案】首先坚硬岩只有I到IV级围岩，其次岩体较完整的是II级围岩，通过围岩基本质量指标BQ为550451进行验证，得出该围岩属于II级围岩，答案选【例题单选】隧道进出口段的围岩为较坚硬岩，岩体较破碎-破碎，镶嵌碎裂结构，则该洞口围岩为O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。
公路隧道围岩分级标准
公路隧道围岩分级标准隧道围岩是隧道工程中一个非常重要的参数，对隧道的设计、施工和运营都有着至关重要的影响。
因此，对隧道围岩的分级标准是非常必要的。
本文将对公路隧道围岩分级标准进行详细介绍，以便工程师和相关人员在实际工作中能够更好地应用和理解。
一、围岩的分类。
根据围岩的稳定性和坚固程度，可以将围岩分为五个等级，优良、良好、一般、较差和差。
其中，优良围岩指的是岩石质地坚硬、稳定性好，几乎没有裂隙和变形的围岩；良好围岩指的是岩石质地较硬，稳定性较好，裂隙较少，变形较小；一般围岩指的是岩石质地一般，稳定性一般，有一定的裂隙和变形；较差围岩指的是岩石质地较软，稳定性较差，有较多的裂隙和变形；差围岩指的是岩石质地很软，稳定性很差，有大量的裂隙和变形。
二、分级标准。
1. 优良围岩，对于优良围岩的隧道，可以采用开挖支护一体化的施工方法，如全断面法、局部断面法等，施工难度较小，支护成本相对较低。
2. 良好围岩，对于良好围岩的隧道，可以采用局部开挖、局部支护的方法，如局部爆破法、喷射混凝土支护法等，能够有效控制开挖面的稳定性，减少支护结构的使用量。
3. 一般围岩，对于一般围岩的隧道，需要采用全面支护的方法，如锚杆喷射混凝土支护法、钢架木护法等，以确保隧道的稳定和安全。
4. 较差围岩，对于较差围岩的隧道，需要采用全面支护和加固的方法，如预应力锚杆喷射混凝土支护法、岩锚网加固法等，以应对围岩的不稳定性和变形。
5. 差围岩，对于差围岩的隧道，需要采用全面支护和大规模加固的方法，如大规模爆破法、悬臂法等，以确保隧道的安全施工和运营。
三、结论。
通过对公路隧道围岩分级标准的介绍，我们可以看出，隧道围岩的稳定性对隧道工程有着重要的影响。
在实际工程中，需要根据围岩的不同等级，采取相应的支护和加固措施，以确保隧道的施工质量和运营安全。
希望本文能够对相关人员有所帮助，谢谢阅读！。
公路隧道围岩分级
• 铁道部、总参305部队同年提出了 以围岩地质条件的定性描述，岩体结 构特征和岩石强度并考虑其他因素的 综合分级方法。随着地下工程锚喷支 护技术的发展，各部门都提出了为锚 喷支护设计、施工用的地下工程岩体 分级方法。70年代随着声波技术的推 广应用，以声波参数为分级参数的分 级相继出现。
• 表2例举了国内主要围岩分级方法， 纵观国内外主要围岩分级方法，从早 期以单指标单因素的分级方法，逐步 发展为多因素综合指标的分级方法和 多因素定性、定量指标结合的分级， 近年又提出了以多因素指标的复合指 标——岩体质量系数的岩体分级。
一般
分配点数 25
20
12
6
0
隧洞总每10米
岩 长段涌水量， 0
石
L/min
透
5水
性
＜25
隧洞干燥程度 干燥 稍潮湿
25～ 125
＞125
潮湿 涌水严重
分配点数
10
7
4
0
表3-2 按裂隙产状校正分配点数表
影响程度等级 最 有 利
有 利
一
般
不 利
最不利
隧洞
0
分配 系数
地
基
0
边坡
0
-2
-5 -10
-12
D. 节理为粉质粘土或砂质粘土覆盖，少量粘土、半软弱 3.0 岩覆盖
E. 有软弱的或低摩擦角的粘土矿物覆盖在节理表明（如 4.0 高岭土、云母绿泥石、滑石、石膏等）或含有少量膨胀性 粘土（不连续覆盖、厚度约1~2cm或更薄）的节理面
25°～30° 25°～35° 8°～16°
（b） 当剪切变形＜10cm时，节理面直接接触 F. 砂质微粒，岩石风化物充填 G. 紧密固结的半软弱粘土矿物充填（连续的或厚度小 于5mm） H. 中等或轻微固结的软弱粘土矿物充填（连续的或厚 度小于5mm） I. 膨胀性粘土充填，如连续分布的厚度小于5mm的蒙脱 土充填时 J. a值取决于膨胀性颗粒所占百分数，以及水的渗入情 况
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。
隧道围岩分级与围岩压力 围岩分级
第II类：与地质构造有关的要素。其分类指标采用诸如岩石 的质量指标、地质因素平分法等，这些指标实质上是对岩体完整 性或结构状态的评价。这类指标在划分围岩的级别中一般占有重 要地位；
第III类：与地下水有关的要素。
围岩分级
围岩分级
目前国内外围岩的分级方法，考虑上述三大基本要素，按其性 质主要分为：
⑴ 以岩石强度或物理指标为代表的分级方法 ⑵ 以岩体构造特征为代表的分级方法 ⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法 ⑷ 组合多种因素的分级方法 ⑸ 以工程对象为代表的分级法
围岩分级
围岩分级
4.我国公路隧道围岩分级 ⑴ 公路隧道围岩分级的出发点 ● 强调岩体的地质特征的完整性和稳定性； ● 分级指标应采用定性和定量指标结合方式； ● 明确工程目的和内容，并提出相应的措施； ● 分级应简明，便于使用； ● 考虑吸收其它围岩分级优点，并尽量和我国其它工程分级一致。
围岩分级
围岩分级
1.隧道围岩分级及其应用 目前，隧道围岩分级是隧道设计、施工的基础（工程类比法就
是建立在围岩分级的基础上的）。 认识事物的同一性和差异性的方法就是将事物进行分类和分级
● 围岩分类: 主要突出同一性,是质的定性评价,强调的是属性特征。 ● 围岩分级: 主要突出差异性,是量的界定,强调的是等级特征。
围岩分级
围岩分级
围岩分级
围岩
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。
围岩稳定性则是指坑道开挖后围岩自身在不支护条件下的稳定程度。
充分稳定
基本稳定
暂时稳定
不稳 定
围岩分级
围岩分级
RMR围岩分级方法在隧道施工现场的应用
粉笔、盐岩
表 2 岩石 ( 土 )强度指标 ( R1 )评分标准
T ab le 2 G rading standa rds fo r ro ck ( so il) strength index ( R1 )
强度 /M Pa > 200 200~ 100 100 ~ 50 50 ~ 25 25~ 10 10~ 3 < 3
裂开面很粗糙, 节理 不连通, 未张开
# 没有 间隙, 结合紧 密, 岩石未风化
表 5 节理状态 (R4 ) 评分标准 T able 5 G rad ing standards for jo int state ( R4 )
裂开面比较粗糙
裂开面稍粗糙
裂开面比较 平滑, 有填充
# 裂开宽度 < 1mm, # 裂开宽度 > 1 mm,
表 3 RQD 岩体质量指标 ( R2 ) 评分标准 T able 3 G rad ing standards fo r RQD ro ck m asses quality ind ices
(R 2 )
RQ D /% R2 评分
100~ 90 20
90~ 75 17
75 ~ 50 13
50~ 25 8
< 25 3
注: 现场不具备条件时, RQD 可通过现场计数单位体积中的节理数
量 J v后, 按下式进行换算: RQD = 115- 3. 3 J v ( Jv为每立方米岩体中的
节理总数 )。
1. 1. 3 节理间距
节理是岩石因构造断裂而产生的断面或异性结构
面, 通俗而言就是岩石裂开而裂面两侧无明显相对位
Abstract: In th is paper, the author introduces RMR m ethod and m akes contrasting analysis and discussion between RMR m ethod and GB50218- 94 Standard for Eng ineering C lassification of Rock M asses!. T he author conc ludes that RMR m ethod can be used as a reference standard fo r prim ary c lassif ication of surround ing rock m asses in the construction field and puts forw ard the item s to w hich spec ial atten tion should be pa id in the field classificat ion of surrounding rock m asses by RMR m ethod. K ey w ord s: RMR; classificat ion of surround ing rock m ass; fie ld judgm en t
隧道围岩分级及其应用(运用实操)
第三节 s 隧道围岩分级及其应用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。
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，出现了各种各样不同的围岩分类；但都是为一定的工程目的服务的。
如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度，确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。
人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的，因此，对围岩分类也有一个发展过程。
在早期，从国外情况来看，如日本，最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工，主要是根据开挖岩（土）体的难易程度（强度）来划分的。
前苏联在很长的时期内采用以岩石的坚固性来分类，采用一个综合注的指标f值，称为岩石坚固性系数。
理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力，不同于强度和硬度，而实际上只反映岩石抗压强度的性能，很少考虏岩体的构造特征。
在英、美等国，主要沿用泰沙基（K，Terzaghi）提出的分级法，其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响，比较好地反映隧道围岩的稳定状况。
目前美国也有用岩石质量指标（RQD）或隧道围岩在不支护条件下，暂时稳定的时间作为分级依据。
我国五十年代初期，铁路隧道围岩分级，基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础，这种分级仅运用上石方工程的土石分级法，没有适合隧道围岩的专门分类，只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。
以后，借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。
在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。
逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。
基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法及应用
（ ）ｔｔＫ ｙＬ ｂｒｔ ｙ ｆＧｏ ａａｄＰｅｅｔｎａｄＧｏｎｉ ｎ ｅｔ ｒｔ ｔ ｎ Ｃ ｅｇ ｕＵ ｉ ｒｔ ｏ ｃｎｌ ｙ Ｃｅｇ ｕ １０ ９ Ｏ Ｓ ｅ ｅ ａｏａｏ ｅｈｚｒ ｒｖ ｉ ｎ ｅｅｖ ｏｍ ｎ ｏ ｃｏ ， ｈｎ ｄ ｎｖ ｓｙｆ Ｔ ｈ ｏｏ ，ｈｎ ｄ ６ ０５ ） ａ ｒｏ ｎｏ ｒ Ｐ ｅｉ ｅ ｉ ｕ １００ （Ｓｃ ａ ａｉ ｐｅ ｗ ｙＣ ．Ｌｄ ，ｈｎ ｄ ６０ ５ ） ｈ Ｅ ｓ
杂的矛盾问题 ， 目前常用 的围岩分级方法是选取固定 的几个 指标 ， 然后采 用集商 、 求和 等方式进行评 分分级 。但 有些 围岩 分 级计算方法不能根据实际地 质情况灵 活地选取分级指标 ， 而且有些分 级指标 之间存在 相关影响 。可拓 学理论可将 矛盾 问题 转化为相容问题 ， 是一种值得探索和运用的方法。本文将可拓理论方法与高地 应力隧道 围岩分级 相结合 ， 立基于可拓理 论 建 的高地应力隧道围岩分级法。该方法 主要是通过选取能够反映和体现 围岩分级 的各项重要参数 指标—— 岩石单轴抗压 强度 Ｒ ，Ｑ Ｒ Ｄ指标 ， 岩石完整性指标 ， 地下水状态指标 ， 特别是考虑 了地应力值 ｏ这项重要指标 ， ｒ 然后在物元理论 、 可拓集 合论 和关联 函数运算的基础上 ， 建立 了隧道 围岩分 级的物元模 型 ； 过实 际的隧道 围岩级别关 联度的计算 ， 通 最终 确定 围岩级别 。 通过可拓理论 围岩分级的实际应用表明 ， 该方法在高地应力隧道围岩 分级 中具有较好 的适用性 。
基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法及应用值越低对于围岩稳定越有利围岩质量越好的思路来考虑和确定的该思路基本等同于公路隧道设计规范bq法对地应力值该项指标的考虑办法起一个修正指标项的作用该指标主要是说明该处围岩不论在何种情况和埋深条件下地应力值越高对于围岩的稳定性影响越不利可能产生岩爆或者大变形围岩质量相对于偏低围岩级别越差地应力值对于围岩质量的影响通常起到一个副作用的影响
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第三节 s 隧道围岩分级及其应用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。
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，出现了各种各样不同的围岩分类；但都是为一定的工程目的服务的。
如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度，确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。
人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的，因此，对围岩分类也有一个发展过程。
在早期，从国外情况来看，如日本，最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工，主要是根据开挖岩（土）体的难易程度（强度）来划分的。
前苏联在很长的时期内采用以岩石的坚固性来分类，采用一个综合注的指标f值，称为岩石坚固性系数。
理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力，不同于强度和硬度，而实际上只反映岩石抗压强度的性能，很少考虏岩体的构造特征。
在英、美等国，主要沿用泰沙基（K，Terzaghi）提出的分级法，其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响，比较好地反映隧道围岩的稳定状况。
目前美国也有用岩石质量指标（RQD）或隧道围岩在不支护条件下，暂时稳定的时间作为分级依据。
我国五十年代初期，铁路隧道围岩分级，基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础，这种分级仅运用上石方工程的土石分级法，没有适合隧道围岩的专门分类，只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。
以后，借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。
在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。
逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。
隧道围岩体的强度，对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。
从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，这个分类由稳定到不稳定共分六类，代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。
我国公路隧道围岩分级起步较晚，随着我国经济的发展，公路交通得到较大的发展，大量的公路隧道修建，需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级，于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”。
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；从按单参数分级转变到按多参数分级，并逐渐向多参数组成的综合指标法演变；从经验性很强的分级逐步过渡到半经验、半定量分级和定量化分级，并将围岩分级与岩体力学的发展相联系，随着岩体力学的发展，这一趋势更为明显。
在多参数综合分级法中，基本采用和差法或积商法。
围岩分级方法是随着地质勘查方法的进步而快速发展的。
围岩分级方法与隧道结构设计标准化、施工方法规范化的联系越来越密切。
土质围岩分级方法逐步与岩质围岩分级方法分离，将会形成专门土质围岩分级方法。
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，主要以隧道稳定性进行分级，并在已颁布的国标和部标中体现了这一成果。
此外，我国隧道围岩分级中更加重视施工阶段围岩级别的修正，即根据施工阶段获得的围岩分级信息对设计阶段的预分级进行修正。
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。
我国岩质围岩分级方法主要采用定量和定性相结合的办法；土质围岩采用定性分级方法，分级指标采用描述性语言。
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。
但与国际上有重要影响的围岩分级方法比，分级级数偏少。
除铁路隧道围岩分级方法与隧道结构设计标准化、施工方法规范化的联系较紧密外，其它国标和部标中，围岩分级方法与隧道结构设计标准化、施工方法规范化的联系还不够紧密。
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弹性波传播速度与岩体的强度和完整性成正比，其指标反映了岩石的力学性质和岩体的软硬、破碎程度的综合因素。
我国1986年施行的“铁路隧道设计规范”中将弹性波(纵波)速度引入隧道围岩分级中，将围岩分为6级(表4-2)。
表4-2 弹性波(纵波)速度分级（2）岩石质量指标（RQD）是综合反映岩体的强度和岩体的破碎程度的指标。
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是受岩体原始的裂隙、硬度、均质性的影响的，岩体质量的好坏主要取决于岩芯采取长度小于10cm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10cm以上的岩芯占有的比例来判断的。
即RQD（％）＝10cm以上岩芯累计长度×100 （4-8）单位钻孔长度岩石质量指标分级认为：RQD > 90％为优质；75％< RQD < 90％为良好；50％< RQD < 75％为好；25％< RQD < 50％为差；RQD < 25％为很差。
（3）围岩的自稳时间围岩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，不同的地质环境，自稳时间是不同的，劳费（uffer）认为隧道围岩的自稳时间t s可用下式表示：t s=常数×L－(1＋α) （4-9）式中：L—隧道未支护地段的长度(m)；α—视围岩情况在0～1之间变化，好的岩体可取α=0；极差的α=1。
劳费（uffer）根据围岩的自稳时间和未支护地段的长度，将围岩分为：稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、很破碎的、有压力的、有很大压力的七级。
具体的取值标准可参考有关专著。
单一综合岩性指标一般与地质勘察技术的水平有关，因此，其应用受到一定的限制。
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Q复合指标分级是巴顿（N.Barton）等人提出的岩体质量－Q指标，Q综合表达了岩体质量的六个地质参数，见下式：Q＝（RQD/J h）(J r/J a)(J w/SRF) （4-10）式中：RQD—岩石质量指标，其取值方法见式（4-8）；J h—节理组数目，岩体愈破碎，J h取值愈大，可参考下列经验数值；没有或很少节理，J h＝0.5～1.0；两个节理组时，J h＝4；破碎岩体时，J h＝20。
J r—节理粗糙度，节理愈光滑，J r取值愈小，可参考下列经验数值；不连续节理，J r＝4；平整光滑节理，J r＝0.5等。
J a—节理蚀变值，蚀变愈严重，J a取值愈大，可参考下列经验数值；节理面紧密结合，节理中填充物坚硬不软化，J a＝0.75；节理中填充物是膨胀性粘土，如蒙脱土，J a＝8～12等。
J w—节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，J w取值愈小，可参考下列经验数值；微量渗水，水压<0.1Mp a, J w=1.0；渗水量大，水压特别高，持续时间长，J w＝0.1～0.05等。
SRF—应力折减系数，围岩初始应力愈高，SRF取值愈大。
可参考下列经验数值；脆性而坚硬、有严重岩爆现象的岩石，SRF＝10～20；坚硬、有单一剪切带的岩石，SRF＝2.5。
以上六个参数的详细说明和取值标准可参考有关专著。
这六个地质参数表达了岩体的岩块大小（RQD/J h）、岩块的抗剪强度（J r/J a）、作用应力（J w/SRF）。
因此，岩体质量Q实际上是岩块尺寸、抗剪强度、作用应力的复合指标。
根据不同的Q值，岩体质量评为九级，见表4-3。
表4-3 岩体质量评估（2）RMR复合指标RMR复合指标由南非Z.T.Bieniiawski根据49个隧道案例的调查结果，于1973年提出，后又增加了多达300以上的工程案例对此指标进行了修正。
它给出了一个总的岩体评分值RMR作为衡量岩体工程质量的“综合特征值”。
它随岩体质量而从0递增到100。
岩体的RMR值取决于五个通用参数和一个修正参数，这五个通用参数取决于岩石抗压强度R1、岩石质量指标R2(RQD)、节理间距R3、节理状态R4和地下水状态R5。
修正参数取决于节理方向对工程的影响。
把上述各个参数的岩体评分值相加就得到岩体的RMR值，即RMR=R1+R2+R3+R4+R5 （4-11）根据RMR 的值相应的可以将岩体分为五类，见表4-4。
表4-4 RMR岩体分类（3）岩体基本质量指标该方法通过岩体的基本质量BQ来判断岩体质量。
确定BQ需要两个指标:岩体单轴饱和(湿)抗压强度Rc和岩体完整性指数Kv。
确定了Rc和Kv的值以后，可按下式计算岩体的基本质量指标，即BQ=90+3R c +250Kv （4-12）在使用(4-12)式时，应遵守以下限制条件:当Rc >90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30代入(4-12)式计算BQ值；当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4代入(4-12)式计算BQ值。
在计算出BQ 的值以后，可以根据表4-5对岩体基本质量进行分级。
表4-5岩体基本质量分级复合指标是考虑多种因素的影响，对判断隧道围岩的稳定性是比较合理可靠的，它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，带有较大的主观因素。
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。
总之，应有足够的实测资料为基础，能全面反映围岩的工程性质。