第五章 工程岩体分类

第二节 工程岩体代表性分级简介
1、按岩石的单轴抗压强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRC分类
用岩块单轴抗压强度进行分类，简单，因
此在工程上采用了较长的时间(普氏系数)。 （一）岩石单轴抗压强度分类
类别
岩石单轴抗压强度Rc （MPa）
岩石类别
Ⅰ
250～160
特坚岩
Ⅱ
160～100
坚岩
Ⅲ
100～104
次坚岩
Ⅳ
＜40
软岩
2
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第二节 工程岩体代表性分级简介
(二）以点荷载强度指标分类
岩石点荷载试验可在现场测定，数量多而简便，所以用点 荷载强度指标分类得到重视。用Is表示。
低 极低 的
中等 高
很高 极高的
第二节 工程岩体代表性分级简介
2、按巷道岩石稳定性分类 （一）斯梯尼(Stini)分类
根据巷道围岩的稳定性进行分类，如表5-2所示。
4
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第二节 工程岩体代表性分级简介
（二）岩体的岩土力学分类
由毕昂斯基(Bieniaski1974)提出“综合特征值”-RMR值（岩 体评分值）分类0<RMR<100 （在欧美流行）
6
RMR = ∑ R i i =1
式中的6个指标的相关因素分别为： R1-岩石抗压强度；R2-RQD ；R3-节理间距；R4-节理状态 R5-地下水状态 ； R6-修正系数，取决于节理的方向对工程 的影响 这6个指标分别由如下各表来确定。
第一节 工程岩体分级目的与原则
二.工程岩体分级原则
1.针对工程性质的不同，应采用不同的 分级体系; 2.尽可能采用定量分级; 3.分级不宜太多，常用（4-6）级; 4.分级方法简捷;
第一节 工程岩体分级目的与原则
三、工程岩体分类的独立因素分析 5.采用独立的因素作为分级依据:
1）岩石材料的质量 2）岩体的完整性 3）水的影响 4）地应力 5）某些综合因素
第二节 工程岩体代表性分级简介
（1）与岩石抗压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。
表5-7 由岩石单轴抗压强度所确定的岩体评分值R1
点荷载指标
单轴抗压强度
（Mpa）
（MPa）
评分值
＞10
＞250
15
4～10
100～250
12
2～4
50～100
7
1～2
25～50
超过数米
0
第二节 工程岩体代表性分级简介
（5）与地下水状态相关的岩体评分值R5见表5-11
表5-11 由岩体中地下水状态所确定的岩体评分值R5
每10米洞长的流入量（L/min ）
节理水压力与 最大主应力的
比值
总的状态
无
0
完全干的
﹤10
﹤0.1
潮湿的
10～25
0.1～0.2
湿的
25～125
0.2～0.5
1
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4.6 岩体分类
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
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。
第五章：岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 √
第二节 • 工程岩体代表性分级简介 第三节 • 我国工程岩体分级标准
第二节 工程岩体代表性分级简介
20世纪5060年代以来，在国外提出了许 多工程岩体的分级方法，如美国RQD法、南 非地质力学法、挪威Banon法等。20世纪70 年代以来，国内有关部门在各自工程经验 的基础上制定了一些岩体分级方法，如谷 德振岩石质量系数法、关宝树围岩质量Q值 、鲁布革地下厂房围岩分类法、总参坑道 工程围岩分类法等，在此基础上总结编制 了我国工程岩体分级标准(GB50218-94)。
表5-10 由节理面壁的几何状态所确定的岩体评分值R4
说明
评分 值
尺寸有限的很粗糙的表面，很坚硬
30
略微粗糙的表面，张开度小于1mm，硬岩壁
25
略微粗糙的表面，张开度小于1mm，软岩壁
20
光滑表面，由断层泥填充厚度小于5mm；张开度1～5mm，节理延伸超过数米 10
由厚度大于5mm的断层泥充填的张开节理，张开度大于5mm的节理，节理延伸
3.分类的独立因素 （1）岩石材料的质量（强度指标）。 （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。
Kv 级次 岩体类别
0.8~1 Ⅰ
非常好
0.8~0.6 Ⅱ 好
0.6~0.4 Ⅲ
较好
0.4~0.2 Ⅳ
不好
0.2~0 Ⅴ
非常不好
第二节 工程岩体代表性分级简介
日本池田和彦提出了日本铁路隧道围岩强度分类。先将岩质分 六类，在根据弹性波在岩体中的速度，将围岩强度分为七类。
第二节 工程岩体代表性分级简介
4、按岩体综合指标分类 （一） 富兰克林岩石工程分类 根据岩块强度（点荷载强度指标）和岩体结构面间距综合考虑
更好的指标。
RQD
=
∑ (l i ≥ 10 L (钻孔总长
cm
) ) 100
%
RQD（%） 90-100
等级
Ⅰ
岩石工程分级 极好的
75-90 Ⅱ
好的
50-75 Ⅲ
中等的
25-50 Ⅳ
差的
0-25 Ⅴ
极差的
第二节 工程岩体代表性分级简介
例:某钻孔的长度 为250cm，其中岩芯采 取 总 长度 为 2 00 cm, 而 大 于 1 0 cm 的 岩芯 总长 度 为 1 5 7 cm( 图 5 - 2 ) ， 则岩芯采取率： 200/250=80% RQD=157/250=63%
第五章：岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 √ 第二节 • 工程岩体代表性分级简介 √
第三节 • 我国工程岩体分级标准
第三节 我国工程岩体分级标准 （GB50218-94）
方向对工程师的评价 很有利 有利 较好 不利 很不利
对隧洞的评 分值修正 0 -2 -5 -10 -12
对地基的评 分值修正 0 -2 -7 -15 -25
对边坡的评 分值的修正
0 -5 -25 -50 -60
第二节 工程岩体代表性分级简介
根据以上六个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为五类， 见表5-13
第二节 工程岩体代表性分级简介
（二）前苏联巴库地铁分类
根据岩石抗压强度、工程地质条件和开挖时岩体稳定破坏现象， 分四类，并有相应的施工措施，见表5-3
第二节 工程岩体代表性分级简介
3、按岩体完整性分类
（一）按岩石质量指标 RQD 分类 （Rock Quality Designation）
岩芯采取率是指采取岩芯总长度与钻孔在岩层中的长 度之比。
第一节 工程岩体分级目的与原则
2.目的
工程岩体分类的目的，是从工程的 实际需求出发，对工程建筑物基础或围岩 的岩体进行分类，并根据其好坏，进行相 应的试验，赋予它必不可少的计算指标参 数，以便于合理地设计和采用相应的工程 措施，达到经济、合理、安全的目的。因 此，工程岩体分类是以岩体工程建设的勘 察、设计、施工和编制定额提供必要的基 本依据。
有中等水压力的
﹥125
﹥0.5
有严重水压力的
评分值 15 10 7 4 0
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第二节 工程岩体代表性分级简介
（6）岩体工程的稳定性与节理方向是否有利关系很大， 所以最后提出了表5-12，来考虑节理方向对工程是否有利 来修正前五个评分之和。(R6)
表5-12 节理方向对RMR的修正值R6
第一节 工程岩体分级目的与原则
对工程岩体稳定性作分析判断的数值计算和 物理模型试验，要求事先进行相当详尽的地质勘 察和岩石力学试验研究，花费人力和财力很多。 地质条件复杂时，前期工作往往拉得很长，这种 方法一般用于大型或重要的工程。
针对不同类型岩体工程的特点，根据影响 岩体稳定性的各种地质条件和岩石物理力学特性 ，将工程岩体分成稳定性程度不同的若干级别， 以此为标尺作为评价岩体稳定的依据，是岩体稳 定性评价的一种简易快速的方法。
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第二节 工程岩体代表性分级简介
用RQD值来描述岩石的质量--分级(表5-4)
表5-4 按RQD进行的工程岩体分类
等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
RQD（%） 90～100 75～90 50～75 25～50
0～25
工程分级 极好的 好的 中等的 差的 极差的
第二节 工程岩体代表性分级简介
表5-14 岩土力学分类与岩体自稳时间一览表
岩体分类级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
平均自稳时间
15m跨，20年 10m跨，1年 5m跨，1星期 2.5m跨，10h 1m跨，30min
岩体的内聚力（KPa）
﹥40
300～400 200～300
100～200
﹤100
岩体的摩擦角
﹥45° 35°～45° 25°～35° 15°～25°
表5-13 类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
岩体的岩土力学分类 岩体的描述 很好的岩石 好的岩石 较好的岩石 较差的岩石 很差的岩石
岩体评分值RMR 80～100 61～80 41～60 21～40 0～20
第二节 工程岩体代表性分级简介
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，建议值见表5-14。
SRF—应力折减系数
简单的特点，影响通用性）
各指标具体取值见表5-15，Q值与岩体质量之间的关系见表5-16
第二节 工程岩体代表性分级简介
第二节 工程岩体代表性分级简介
巴顿等人根据实际工程规律，提出了没有支护条件下隧道 最大安全跨度（D）与岩体分类Q值之间的联系
Q = 2.1D 0.387
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（二）以弹性波（纵波）速度分类
依据：弹性波变化能反映岩体结构特性和完整性。 中科院地质所根据他们对岩体结构的分类，列出了弹性波在各 类岩体中传播特性，如表5-5。
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。
⑴梅里特（Merritt)提出龟裂系数(Kv)：
Kv = (Vpm / Vpr )2
（3）对应于节理组间距的岩石评分值R3，（有现 场岩体露头统计测定，起关键作用的那一组的节 理间距）
表5-9 最具影响的节理组间距所确定的岩体评分值
节理间距 ﹥2
0.6～2
0.25～ 0.6
0.06～ 0.2
评分值
20
15
10
8
﹤0.06 5
第二节 工程岩体代表性分级简介
（4）与节理状态相关的岩体评分值R4，见表5-10
体现安全、经济、发展的思想，岩石力学研究领域的重要基础性课题。
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
﹤15°
第二节 工程岩体代表性分级简介
Q = RQD × Jr × J w Jn J a SRF
RQD—岩体的质量指标
Jn—节理的组数系数
Q分类的优点： 1）考虑因素相对全面；2）
Jr—节理的粗糙度系数
适用于各种岩石（软、
Ja—节理的蚀变系数
硬）； Q分类的缺点：
Jw—地下水的影响系数
没有考虑节理方位（怕失去
RQD是选用坚固完整的、其长度大于或等于10cm的岩芯 总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：
RQD = ∑ l(l ≥ 10) ×100%
L
工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。
按岩体完整性分类 按 岩 石 质 量 指 标 RQD 分 类 （Rock Quality Designation）: 迪 尔 （ Deere,D.U.)1963 提 出 , 又与裂隙特性联系。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。工程实践说明RQD是一种比岩芯采取率
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第五章：岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 第二节 • 工程岩体代表性分级简介 第三节 • 我国工程岩体分级标准
第一节 工程岩体分级目的与原则
一.工程岩体分级目的 1.概念
在工程建设的各个阶段(规划、勘察、 设计和施工)中，正确地对岩体的质量 和稳定性作出评价，具有十分重要的意 义。
4
不采用
5～25
2
不采用
1～5
1
不采用
﹤1
0
第二节 工程岩体代表性分级简介
（2）岩石质量指标RQD由修正的岩芯采取率确定
对应于RQD的岩体评分值R2
表5-8 由岩芯质量指标所确定的岩体评分值R2
RQD（%） 90～100 75～90 50～75 25～50
评分值
20
17
50
8
﹤25 3
第二节 工程岩体代表性分级简介