地下洞室围岩分类综述

浅谈地下洞室围岩分类

（锦屏建设管理局工程一部周洪波）

【题记】

2005年是锦屏一级水电站前期工程和主体工程全面搭接的一年，这一年中，进场及场内公路工程将基本完工，导流洞工程开挖基本完成，地下厂房辅助洞室等工程将开工。在锦屏一级工程施工中，公路隧道与水电工程地下洞室采用的是不同的围岩分类方法。笔者拟通过本文对“地下洞室围岩分类方法”及现行规范中水电工程地下洞室与公路隧道围岩分类的系统介绍，让读者对其有一个清晰和全面的认识。

围岩是指因开挖，地下洞室周围初始应力状态发生了变化的岩体。地下工程所遇到的围岩是一种极其复杂的地质体，围岩分类的实质就是正确认识和反应这个客观实际。从工程地质的角度，对围岩的各种差异进行一定概括、简化和归纳，然后加以分类，并结合工程特征进行稳定性分析和评价，能为设计、施工提供科学的依据。现行水电与公路工程规范正是遵循这种原则，综合考虑影响围岩稳定的多种指标后，确定了各自的围岩分类标准。

1 洞室围岩分类方法

六十年代以前，围岩质量评价主要是以岩石强度这一单一指标为基础的。如前苏联的以普氏岩石坚固系数为依据的分类法，以抗压强度为依据的捷克分类法，太沙基的载荷分类法，日本围岩准抗压强度分类法，法国隧道围岩分类法。单指标分类不能反应岩体质量的本质，可靠度很低。六十年代至七十年代，逐渐引入了岩体完整性的概念。如Deere（1964）岩石质量指标RQD的提出，日本学者的RMR体系和Barton（1974）的Q体系的提出，展示了岩体质量评价的前景。在国外还有威克霍姆的RSR分类，德国John（1980）的围岩分类RCT，葡萄牙（1980）的岩体工程分类，印度（1980）的隧道围岩分类，日本Otakar（1985）的QTS围岩分类等。我国的围岩分类方案也很多，如谷德振的岩体质量系数Z分类法，杨子文的岩体质量指标M分类法，陈德基的块度模数分类法，东北大学林韵梅、王维纲（1983）提出的一种以围岩强度为指标可将岩体划分为五级的分级方法等。目前，总结国内外关于围岩分类的方法主要有以下几种。

1.1 国内洞室围岩分类常用方法

①隧道工程岩体分级探讨（铁道部科学研究院西南研究所论文集（第一集），中国铁道出版社，1987年）。其分级依据是岩体质量分级RMQ值，又称岩体质量指标（RMQ）分类法，简称为M法，它是1978年由我国水利电力部岩石试验规程修订小组提出的。这种通过RMQ值的大小来划分岩体质量优劣的具体方法是：根据M值的大小可将围岩质量分为5级，即好、较好、中等、较坏和坏。

②坑道工程围岩分类。其分类依据是围岩体质量Rs或Rm，它的大小主要由准围岩抗压强度R e、围岩相对完整性系数T e、地下水影响系数C及工程因素S e等四个因素决定。根据围岩体质量指标值的大小，可将围岩划分为五个等级，即稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定和很不稳定。

③鲁布革水电站（地下厂房围岩分类）。分类依据为围岩质量Q，并按该值的大小可将围岩分为

5级。

④《岩体工程地质力学基础》（谷德振，1979年），分类依据是岩体质量系数Z ，决定Z 值大小的因素有岩体的完整系数（I ）、结构面的摩擦系数（f ）及岩块的坚硬系数（S ）。根据岩体质量系数值的大小，将岩体质量分为五级：特好、好、一般、坏及极坏。

⑤《地下工程》（1981年，关宝树）。其分级依据是围岩质量Q 值，并根据该值的大小将岩体质量分为六级。围岩质量Q 由应力岩体强度比、岩体完整性和地下水影响这三者的乘积来决定。由围岩的完整性决定的岩体质量分级为：极好、好、一般、稍差、差和极差。地下水的影响按经验评定，根据现有资料分析，在确定地下水影响时必须考虑：由前两因素决定的岩体质量、水量大小和结构面状态，必要时还要考虑水压值。

⑥ 岩体力学介质属性分级方法，又称岩体基本质量指标（BQ ）法。（《工程岩体分级标准》，水利部主编，1995.7实施）。根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标两者相结合，可将岩体基本质量分为I ～V 级。

⑦ 水电工程地下洞室围岩分类法（水利水电工程地质勘察规范，水利部主编，1999.8实施）。 ⑧ 公路工程地下洞室围岩分类法（公路工程地质勘察规范，交通部发布，1999.5实施）。 1.2 国外洞室围岩分类常用方法

① RQD 分类法。岩石质量指标（RQD ）是美国学者Deere 于1964年提出，用钻取直径54mm 的岩芯分析岩体完整性和评价岩石质量的定量指标。RQD 定义为所有长度大于10cm 岩芯段的累计长度与钻取岩芯总长度之比的百分数。即

钻孔长度

长度以上的整段岩芯的累计＝mm 100100(%)⨯

RQD （1）

根据该值的大小将岩体质量分为五级：极劣（0-25）；劣（25-50）；可以（50-75）；好（75-90）及极好（90-100）。

② 地质力学分类法。该方法是由南非学者宾尼亚夫斯基（Z.T.Bieniawski ）于1973年提出的RMR 分类法，考虑的主要因素有岩石强度、节理间距、地下水、结构面与洞轴组合关系及结构面状态等。根据节理化岩体的RMR 值大小，将岩体划分为5个等级：I 级，属于非常好的岩体；II 级，属于好岩体；III 级，属于一般岩体；IV 级，属于差的岩体；V 级，属于非常差的岩体。

③ 巴顿分类法。该方法是挪威学者巴顿（Barton ）等于1974年为隧道支护设计提出的岩体工程分类。该分类综合考虑岩石质量指标RQD 、节理组数、节理面粗糙度、节理面蚀变程度、裂隙水折减系数及地应力的影响等六个因素。根据围岩岩体质量值的大小，将围岩岩体质量划分为九级：特别好、极好、良好、好、中等、不良、坏、极坏和特别坏。 1.3 其它有代表性的方法

① Wickham 的岩石结构评价方法（RSR ）。该方法考虑了岩石强度、岩体完整程度、地下水以及结构面与洞轴组合关系的影响。C B A RSR ++=，其中A 指一般地质状态，包括岩石类型、软硬及地质构造影响，评价数为6-30；B 指节理产状，包括节理状态、隧道轴线与走向关系等，评价数为9-45；C 指地下水影响，包括计算预计涌水量、岩石质量等，评价数为6-25。RSR 评价数约在25-100间不等。