岩石力学工程岩体分级2.

Ⅲ
坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软硬岩互层， 岩体较完整；较软岩，岩体完整；
坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎～破 Ⅳ 碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体
较完整～较破碎；软岩，岩体完整～较完整；
Ⅴ
较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎； 全部极软岩及全部极破碎岩；
岩体基本质 量指标(BQ)
>550 550~451 450~351
350~251
<250
③ 基本质量指标BQ值的修正
结合工程具有情况，对BQ进行修正，修正值[BQ]按下 式计算：
[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)
式中： 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——初始应力状态修正系数。
隧道 0
有利
－2
一般
－5
不利
－10
很不利
－12
地基
0 －2 －7 －15 －25
边坡 0
－5 －25 －50
（7）节理走向与倾角对隧道掘进的影响
节理走向垂直于隧道轴线
顺倾向掘进
逆倾向掘进
倾角
节理走向平行于隧道 轴线
00～200
倾角 450～900
很有利
200～450 450～900 200～450
RMR R1 R2 R3 R4 R5 R6
（1）对应岩石强度的岩体评分值R1
点荷载指标 （Mpa）
>10
4~8 2~4 1~2 不采用 不采用 不采用
岩石单轴抗压强度 Rc(Mpa) >250
100~250 50~100 25 ~ 50 5 ~ 25
1~5 <1
评分值
15 12 7 4 2 1 0
A 地下水影响修正系数K1
地下水出水状态
BQ >450 450~351 350~251
<250
潮湿或点滴出水
0
淋雨状或涌流状出水，
水压≤0.1MPa或单位出 0.1
水量≤10L/(min.m)
淋雨状或涌流状出水，
水压＞0.1MPa或单位出 0.2 水量＞ 10L/(min.m)
0.1 0.2～0.3 0.4～0.6
工程岩体分类的参考影响因素
4. 岩体及结构面的风化程度。风化程度越高，岩体越破 碎，强度越低 。 5. 地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水 压力等。 6. 地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难 于确定，因此，其影响一般在综合因素中反映。
§7-2 岩石分级
1. 普氏分级法 以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚
分级的方法：通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把 工程地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工 程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体 进行归类的一种工作方法。
分级、分类
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
分类：主要突出的是同一性，是质的定性评价，强调 的是属性特征；
分级：主要突出差异性，是量的界定，强调的是等级 特征；是在分类的基础上进行的。
工程岩体分级：对工程岩体依据一定的特征指标进行 归类分级。
工程岩体分类的参考影响因素
1. 岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。 2. 岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。 可用结构面频率(裂隙度）、间距、岩心采取率、岩石质量指标 RQD以及完整性系数作为定量指标进行描述。这些定量指标是 表征岩体工程性质的重要参数。 3. 结构面条件。包括结构面产状、粗糙度和充填情况。岩体的 工程性质主要取决于结构面的性质和分布状态以及其间的充填 物性质。
Jv
<3
3~10
10~20
20~35 >35
Kv >0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 <0.15
② 岩体基本质量分级
A 岩体基本质量指标（BQ)的计算
BQ 90 3 c 250K v
式中：BQ——岩体基本质量指标；
注意：
σC——岩石饱和单轴抗压强度(Mpa); Kv——岩体完整性系数。
0.2～0.3 0.4～0.6 0.7～0.9
0.4～0.6 0.7～0.9
1.0
B 主要软弱结构面产状影响修正系数K2
结构面产状及 结构面走向与洞轴线的 结构面走向与洞轴线
其与洞轴线的 夹角<300
的夹角>600
组合关系
结构面倾角300～750 结构面倾角>750
其它组合
K2
0.4~0.6
0~0.2
3. 以弹性波速度分类
4. 宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类（ RMR分级系统）
宾尼奥夫斯基（ Bieniawski，1976)提出的分类指标 RMR(Rock Mass Rating)，由下列6种指标组成：
（1）岩块强度(R1) （2）RQD值(R2) （3）节理间距(R3) （4）节理条件(R4) （5）地下水(R5) （6）节理方向对工程的影响的修正参数（R6） 即：
要求：
1. 须掌握本章重点难点内容； 2. 理解几种有代表性的岩体分类方法； 3. 了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）
§7-1 概述
岩体分级是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和 维护的各种因素建立一些评价指标，对工程辖区岩体进行评 价，划分出不同的的级别或类别。
分级的目的：通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量 好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬 砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。
有利
一般
不利
450～900 很不利
200～450 一般
不考虑 走向
一般
根据总分确定岩体分级
RMR R1 R2 R3 R4 R5 R6
类别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
岩体描述
很好 好 较好 较差 很差
岩体评分值RMR
81~100 61~80 41~60 21~40 0~20
5. 巴顿岩体质量（Q）分级
RQD 为岩体的完整性；
Jn
Jr 表示结构面的形态、充填物特征及次生变化程度；
Ja
J w 表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。
SRF
（1）节理组数影响（Jn)
（2）节理粗糙度影响（Jr)
（3）节理蚀变程度影响（Ja)
（4）裂隙水影响（Jw)
根据Q值，可将岩体分为9类，如图：
跨度、直径或高度
挪威巴顿（Barton）等人于1974年根据隧道工程的调查，提
出一个用6个参数表达的岩体质量指标Q，作为岩体质量分级的
依据。
Q RQD J r J w J n J a SRF
式中：RQD——岩石质量指标；Jn——节理组数评分；Jr——节理面粗糙度 评分；Jw——按裂隙水条件评分；Ja——节理蚀变程度评分；SRF——按地 应力影响评分（应力折减系数）。Q反映了岩体质量的三个方面：
§7-3 工程岩体分级
1. 按岩体完整性系数Kv（龟裂系数）分级
Kv

V (
pm
)2
V pr
式中：Vpm、Vpr—岩体、岩石弹性纵波速度（m/s)。
Kv
完整程 度
>0.75 完整
0.75~0.55 较完整
0.55~0.35 0.35~0.15 <0.15
较破碎
破碎 极破碎
2. 按岩芯质量指标（RQD）分级
第 七 章 工程岩体分级
重庆交通大学土木建筑学院 隧道及岩土工程系
本章内容：
§2-1 概述 §2-2 岩石分级 §2-3 工程岩体分级
重点、难点:
1. 工程岩体分级的概念和意义； 2. 工程岩体分级的基本思想； 3. 工程岩体分级指标的选择原则；
关键术语:
分类；分级；普氏系数；完整性系数；岩 石RQD质量指标；BQ指标；RMR分级指标；Q 指标；RMI分级法
6. 国标（GB50218-94) BQ分级
(1) 工程岩体分级的基本方法 ◆ 按岩体基本质量指标BQ进行初步分级 ◆ 根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行 修正 ◆ 按修正后的［BQ］进行详细分级
① 确定岩体基本质量
《标准》认为岩石的坚硬程度和岩体完整程度决定 岩体的基本质量。岩体基本质量好，则稳定性好； 反之，稳定性差。
Kv
>0.75
完整程度 完整
0.75~0.55 较完整
0.55~0.35 较破碎
0.35~0.15 <0.15 破碎 极破碎
岩体体积节理数Jv(条/m3)：
Jv S1 S2 Sn Sk
式中：Sn——第 n组节理每米长测线上节理的条数； Sk——每立方米岩体非成组节理条数。 Jv与Kv的对照关系：
每米隧道的涌水 节理水压力与最 量（L/min） 大主应力的比值
无
0
总的状态 完全干燥
评分值 15
<10
<0.1
潮湿
10
10～25 25～125
>125
0.1～0.2 0.2～0.5
>0.5
湿
7
有中等压力水，
滴水
4
有严重地下水
问题，流水
0
（6）节理方位对RMR的修正值R6
方位对工程的影 响评价
很有利
当σC > 90Kv+30 时，应以σC=90Kv+30 代入上式计算BQ值； 当Kv > 0.04 σC+0.4时，应以Kv=0.04σC+0.4代入上式计算BQ值；
B 按BQ值进行岩体基本质量分级
基本质 量级别
岩体基本质量定性特征
Ⅰ 坚硬岩，岩体完整；
Ⅱ 坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整；
蒂尔（Deer,1964)提出根据钻探时岩芯完好程度来判断岩体 的质量，对岩体分类。
RQD li 100%
L
式中：li —所取岩芯中≥10cm长度的岩芯段的长度；
L—钻进岩芯的总程度，m。
RQD（％） 0～25
等级
Ⅰ
分类
很差
25~50 Ⅱ 差
50~75 Ⅲ
较好
75~90 Ⅳ 良好
90～100 Ⅴ 很好
地下开挖当量直径： Dr 巷道支护比ESR
Q分级法考虑的地质因素较全面，而且把定性分析与 定量评价结合起来了，软硬岩均适用，在处理极软弱的岩 层中推荐采用此分类法。
宾尼奥夫斯基（ Bieniawski，1976)在大量实测统计的基 础上，发现Q值与RMR值之间具有如下条件关系：
RMR 9lnQ 44
分级指标：岩块抗压强度（c）、模量比 （Et/c）
类别 A B
岩块分类 极高强度 高强度
σc(MPa) 岩石类型举例
＞200
石英岩、辉长岩、 玄武岩
100~20 大理岩、花岗岩、
0
片麻岩
类别
Et/σc分 类
Et/σc
H
高模量 比
＞500
C 中等强度 50~100 砂岩、板岩
D
低强度
25~50
煤、粉砂岩、片 岩
说明 尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁
略粗糙的表面、张开度<1mm，硬岩壁
略粗糙的表面、张开度<1mm，软岩壁 光滑表面；由断层泥充填厚度为1～5mm；张开度
1～5mm ，节理延伸超过数米 由厚度>5mm的断层泥充填的张开节理;张开度
>5mm的节理，延伸超过数米
评分值 25 20 12 6
0
（5）取决于地下水状态的岩体评分值R5
A 采用饱和岩石单轴抗压强度σC划分岩石坚硬程度
σ C (Mpa) >60 60~30 30~15 坚硬程度 坚硬 较坚硬 较软岩
15~5
<5
软岩 极软岩
σC与点荷载强度指数的关系：
c

22.82I
0.75 S ( 50)
I S(50) 是指直径50mm圆柱试件径向加压时的点荷载强度。
B 采用完整性系数Kv划分岩体完整程度
固性系数 f 将岩石分为十级。 f 值越大，岩体越稳定。
f Rc 10
式中：Rc——岩石单轴抗压强度，Mpa
f ≥20 为1级，最坚固； f ≤0.3为第10级，最软弱。
优点：形式简单，使用方便。 缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响， 故不能准确评价岩体的稳定性。
2. Deere &Miller 双指标分类
（2）对应于岩芯质量指标的岩体评分值R2
RQD（％） 91～100 76~90 51~75
26~50
<25
评分值
20
17
13
8
3
（3）对应于最有影响的节理组间距的岩体评分值R3
节理间距
（m）
>3
评分值
30
1~3
0.3~1 0.05~0.3 <0.05
25
20
10
5
（4）对于节理状态的岩体评分值R4
分类指标：新鲜岩块的饱和单轴抗压强度（cw）
类别Baidu Nhomakorabea
亚类
饱和单轴抗压强 度(MPa)
代表性岩石
硬质 岩石
极硬岩石 次硬岩石
＞60 30~60
花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄 武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、
大理岩、硅质砾岩等
软质 岩石
次软岩石 极软岩石
5~30 ＜5
粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片 岩、云母片岩等
E 极低强度 1~25
白垩、盐岩
M
中等模 200~50
量比
0
L
低模量 比
＜200
3. 岩石单轴抗压强度分类
我国工程界按岩石单轴抗压强度将岩体分为四类：
类别 Ⅰ
岩石单轴抗压强度 σc(Mpa)
250~160
坚固性 特坚固
Ⅱ
160~100
坚固
Ⅲ
100~40
次坚固
Ⅳ
<40
软岩
4. 国标《岩土工程勘察规范》分类