关于工程岩体分级方法的综述

关于工程岩体分级方法的综述

摘要：综合分析我国现行的工程岩体分级特征，重点介绍岩体分级标准在根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素下进行岩体分级，从而指导实地工程建设，并讨论与Ｑ分类法和RＭR分类法的关系，在发展中他们有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。

关键字：工程岩体分级；国标；岩体基本质量

1.1 岩体分级的重要性

随着科学技术的不断进步和土地资源的日益减少，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑等各种类型、不同用途的岩体工程逐渐增多。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，就可以保证工程施工和使用的安全；质量差、稳定性不好的岩体，常常会给工程的施工和使用带来诸多的安全隐患，甚至会在工程的施工和使用过程中出现地质灾害，需要采取复杂加固措施来保证工程施工和使用的安全[8]。因此，在工程建设中，准确而及时地进行工程岩体的稳定性判断，对于保证工程施工和使用的安全具有十分重要的意义。

１.２经过岩土工程界半个世纪的努力，目前岩体分级指标已形成了国标体系。

自上世纪50～60年代开始，工程岩体分级问题引起了国外岩土工程界的广泛关注。国外学者提出了许多工程岩体分级方法，并在工

程中得到了不同程度的应用。自上世纪70年代以后，国内的岩土工程界也开始了工程岩体分级方法的研究，以谷德振、黄鼎成[6]等为代表，在学习和消化国外研究成果，总结工程经验的基础上，提出了一些工程岩体分级方法，制定了相应的工程岩体分级行业标准，为我国经济建设的快速和健康发展作出了很大的贡献。自上世纪90年代以来，对国内外的研究成果及工程经验进行了系统的总结，形成了现在《工程岩体分级标准》

它是由水利部、建设部、铁道部等部门组织有关单位共同起草制定的适用于各种岩体工程的统一分级方法。属于国家最高层次的基础标准，适用于各行业、各种类型岩石工程的岩体分级，是制定各行各业岩体分级标准的基本依据。

1.3 岩体分级标准多属于综合分级，考虑岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素。

岩体分级标准是一种多因素多指标、定性与定量相结合的分级方法,它分两步对工程岩体定级，即：先对岩体的基本质量划分级别，根据岩体固有并独立于工程类型的地质属性—岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素确定岩体基本质量的定性特征和定量指标,进而综合确定岩体质量级别,按照其稳定性分为5级,Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>>Ⅳ>Ⅴ；再针对岩体的具体条件做出修正，根据各类工程特点,考虑影响工程岩体基本质量的其他重要因素，利用地下水条件、岩体主要软弱结构面产状和初应力状态对岩体基本质量的影响等修正系数,对岩体基本质量(BQ值)进行修正,再确定具体工程岩体级别。

1.4 《工程岩体分级标准》国家规范的制定过程中均已考虑到了同国际接轨[8]。

国外工程岩体分级较早，在进入20世纪70年代后,岩体的分类就已由定性向定量、由单因素(单指标)向多因素(或多指标)方向发展。我国对岩体质量评价研究开展的比较晚，工程岩体分级国标标准在制定时，充分综合考虑国内与国外岩体分级发展成果，避免单因数的局限性及定性的不确定性，同国际接轨。

２综述《岩体分级标准》特征

２.1《岩体分级标准》考虑因素

国标分级采用分两步走的方法进行工程岩体分级，即:先对岩体的基本质量划分级别;再针对岩体的具体条件作出修正，确定工程岩体级别。国标分级采用定性与定量相结合、经验判断与测试计算相结合的方法进行。

基本质量分级主要考虑岩石的坚硬程度和岩体的完整程度2个分级因素。岩石的坚硬程度的定量指标用岩块的饱和单轴抗压强度Rc表征；其定性指标是在现场通过锤击岩石声音的清脆程度、击碎难易程度、锤击回弹情况以及吸水反映情况来确定。岩体的完整程度的定量指标用岩体完整性系数Kv值，即岩体与岩块弹性波波速之比的平方来表征；定性指标是在现场通过调查结构面的组数、平均间距、张开度、充填物情况来确定。

各种工程岩体在初步定级时，可直接采用按基本质量确定的级

别，详细定级时，应结合不同工程类型的特点，考虑各种影响因素进行修正。因而需要考虑的修正因素还有：地下水、主要软弱结构面及其产状与地下酮室轴线的关系、初始应力状态的影响等等。根据各方面的工程经验，分别列表对这些影响因素给出修正系数：k1，k2，k3，按照下列公式计算岩体基本质量指标的修正值，由此修正值就可以最终确定地下工程岩体的级别。

k1通过对地下水的渗漏状态，并进一步根据水压大小和单位出水量，结合所在ＢＱ范围，查表计算。主要软弱结构面及其产状与地下酮室轴线关系的影响因素k2根据现场实地勘察岩石结构面产状和与洞轴线夹角得出。初始应力影响修正因k3素也要通过现场测定查表计算，因测试技术要求很高，花费较大，在无实测资料时应如何评估岩体初始应力状态，除少数重大工程项目外，只能靠分析、评估来确定。如上图1分级因素。

图1 岩体分级考虑因素

２.２《岩体分级标准》定级方法

对岩体进行初步定级，岩体基本质量指标BQ值计算公式：BQ=90+3Rc+250Kv。岩石单轴饱和抗压强度Rc，当无法取得实测值时，可根据实测的岩石点荷载强度指数I 0.75S(50) [1] , R C=22.82I 0.75S(50)，

R C=30～60MPa较硬, 15～30较软, 5～15软岩, <5 极软。

岩体完整程度的定量指标采用的是岩体完整性指数Kv的实测

值，即K V=(V pm/ V pr)2 , 其中V pm ——岩体中纵波波速(km/s), V pr ——岩石中纵波波速(km/s) ；但有些工程中，没有条件取得实测值时，可采用岩体体积节理数Jv按表一确定。岩石完整性系数K V=(V pm/ V pr)2 , V pm ——岩体波速(km/s), V pr ——岩石波速(km/s) 也可用采岩体体积节理数Jv确定，如下表一。

表一：K V分级状态与Jv的关系：

由BQ=90+3Rc+250Kv，岩体初步分为Ⅰ(BQ >550)、Ⅱ(BQ=50~451)、Ⅲ0~351）、Ⅳ（BQ=350~251）、Ⅴ（BQ≤250）共五级。当工程中遇到地下水、岩体稳定性受软弱结构面影响时，应该结合不同工程类型的特点，进行详细分级，考虑各种影响因素进行修正——K1：地下水影响修正系数,K2：主要软弱结构面产状影响修正系数, K3：初始应力状态影响修正系数等。[BQ]=BQ一100(k1+k2+k3)，凭

此判断岩体所处分级，并在实际工程中对岩体进行处理。其中K1

、K2、K3分别按表二、表三、表四来确定。[BQ]出现负值时，应按特殊情况处理。