围岩类别
围岩的定义和分类

围岩的定义和分类围岩是指围绕着矿井或隧道等地下工程的岩石体。
在地下工程中,围岩的稳定性和强度是保证工程安全的重要因素之一。
对围岩的定义和分类有助于工程师们更好地评估和处理地下工程中的围岩问题。
围岩的定义:围岩是指地下工程中与工程岩体相接触的岩石体,包括直接接触工程岩体的邻近岩石体以及与工程岩体之间存在一定间隙的岩石体。
围岩是地下工程中与工程岩体共同组成的整体,其稳定性和强度直接影响着地下工程的安全性。
围岩的分类:根据围岩的不同特性和性质,可以将其分为以下几类:1. 岩石类别:根据围岩所属的岩石类别进行分类,如花岗岩、片麻岩、石灰岩、页岩等。
不同类型的岩石具有不同的物理力学性质,对地下工程的影响也不同。
2. 岩性特征:根据围岩的结构、组成和质地等特征进行分类,如坚硬岩石、软弱岩石、节理发育的岩石等。
坚硬的围岩具有较高的强度和稳定性,而软弱的围岩则容易发生变形和破坏。
3. 岩体结构:根据围岩的结构特征进行分类,如均质结构、节理结构、褶皱结构等。
不同结构类型的围岩在受力和变形过程中表现出不同的力学行为。
4. 岩体裂隙:根据围岩中裂隙的密度、宽度和走向等特征进行分类,如无裂隙、少裂隙、多裂隙等。
裂隙对围岩的稳定性和强度有着重要影响,多裂隙的围岩容易发生塌方和滑坡等地质灾害。
5. 岩体应力:根据围岩所受到的应力状态进行分类,如单向应力、多向应力、应力集中区等。
不同应力状态下的围岩表现出不同的变形和破坏特征,对地下工程的安全性产生不同影响。
6. 岩体含水量:根据围岩中含水量的大小和分布进行分类,如干燥围岩、湿润围岩、饱水围岩等。
含水量对围岩的强度和稳定性有着重要影响,饱水围岩容易发生涌水和溶洞等地质问题。
以上是对围岩的一般定义和分类,实际工程中还需要根据具体情况进行详细分析和评估。
通过对围岩的定义和分类,可以更好地了解和处理地下工程中可能遇到的围岩问题,从而确保工程的安全性和可靠性。
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!。
围岩分类

围岩分类地峡工程围岩分类是依据地下工程围岩稳定的主要影响因素,将围岩的稳定性及主要的支护措施分成若干级序,便于地下岩土工程勘察,设计、施工及监测部门之间有关参数的互相对接,为地下工程的综合处理提供简要的方法。
由于影响围岩的因素较多,尤其是在时间和空间上表现出的非线性,使得围岩分类难于确定统一标准,因此在我国的不同行业、根据长期实线经验的总结,出现了不同的分类方法,他们既互相区别,又相互关联,但本质上是一致的。
下面列出几个主要的分类。
1.《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)地下洞室围岩分类地下洞室围岩的质量分级应与洞室设计采用的标准一致,无特殊要求时可根据现行国家标准《工程岩体分级标准》(GB50218)执行。
1)洞室围岩应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ两者相结合,按表14.2-1确定其基本质量级别。
a、岩体基本质量分级应符合表14.2-1的规定。
岩体基本质量分级表14.2-1注:1、岩石坚硬程度可按表14.2-2划分2、岩体完整程度定量指标应采用实测的岩体完整性系数Kv值按表14.2-3划分;当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数Jv按表14.2-4确定Kv值。
b、岩石按饱和单轴抗压强度ƒr划分其坚硬程度应符合表14.2-2的规定。
c、岩体按完整性系数Kv划分其完整程度应符合表14.2-3的规定。
d、Jv与Kv对照应符合表14.2-4的规定。
岩石坚硬程度表14.2-2a、有地下水;b、围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;c、存在表14.2-5所列高初始应力现象。
应对岩体基本质量指标值BQ修正,并以修正后的[BQ]值按表14.2-1确定围岩质量级别。
3)高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象,可按表14.2-5的规定,判定其应力情况。
高初始应力区岩体开挖时主要现象表14.2-5铁路隧道围岩分类,见表14.2-10和表14.2-11。
铁路隧道围岩分类表14.2-10注:1、层状岩层的层厚划分;厚层:大于0.5m;中厚层:0.1~0.5m;薄层:小于0.1m;2、风化作用对围岩分类的影响可从以下两方面考虑:结构完整状态方面:当风化作用使岩体结构松散、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;岩石类别方面;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类别;3、遇有地下水时,可按下列原则调整围岩类别:在Ⅵ类围岩或属于V类的硬质岩中,一般地下水对其稳定影响不大,可不考虑降低;在Ⅳ类围岩或属于V类的软质岩石,应根据地下水的类型、水量大小和危害程度调整围岩类别,当地下水影响围岩稳定产生局部坍塌或软化软弱面时,可酌情降低1级;Ⅲ类、Ⅱ类围岩已成碎石状松散结构,裂隙中并有黏性土充填物。
围岩等级划分

(1)公路隧道围岩分类
围岩级别划分:
围岩等级划分是根据围岩的坚硬程度和完整性来划分的,支护衬砌等级是按照围岩的完整性,稳定性来划分的。
444,地下水的侵蚀程度,以及原岩的构造影响。
坚硬程度,可分为
1.坚硬岩,锤击清脆,回弹,振手,可溶性差,放入水中不易产生水解反应。
(当然不包括灰岩以及盐岩,可溶性较强的岩类)
2. 较坚硬岩,锤击声清脆,轻微回弹,稍震手,浸水后有轻微吸水反应。
3.较软岩,锤击声不清脆,无回弹,较易击碎,浸水后指甲可刻出印痕。
4. 软岩,锤击声哑,无回弹,易击碎,浸水后可掰开。
5. 极软岩,锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,浸水后可捏成团。
完整性是根据围岩受风化剥蚀程度来判定的:
1.完整:节理裂隙不发育
2.较完整:节理裂隙略微发育—稍发育
3.较破碎:节理裂隙较发育
4.破碎:节理裂隙发育
5.极破碎:节理裂隙极发育
稳定性受岩石的坚硬程度,完整性,以及地下水状况影响。
围岩完整性越好,坚硬程度越高,地下水发育程度越低,稳定性越好。
节理的密集程度,节理面的张度,受风化作用的影响,观察节理面的张度、密度,判定围岩的完整性。
张度分为:
紧闭、微张、张开、宽张
在做超前预报的时候,需要详细的描述掌子面破碎带的位置时,可按照掌子面周边位置来划分如:
拱腰左侧,拱腰右侧
拱脚左右侧
拱顶处,拱腰处,拱脚处。
拱顶至拱腰处,拱腰至拱脚处。
掌子面右侧约3分之一处,掌子面拱腰左侧约3分之一处…
学习TSP的操作方法需要看,TSP使用手册。
TSP结合地勘报告才能把超前预报做好,多看地勘报告。
围岩等级划分

(1)公路隧道围岩分类
围岩级别划分:
围岩等级划分是根据围岩的坚硬程度和完整性来划分的,支护衬砌等级是按照围岩的完整性,稳定性来划分的。
444,地下水的侵蚀程度,以及原岩的构造影响。
坚硬程度,可分为
1.坚硬岩,锤击清脆,回弹,振手,可溶性差,放入水中不易产生水解反应。
(当然不包括灰岩以及盐岩,可溶性较强的岩类)
2. 较坚硬岩,锤击声清脆,轻微回弹,稍震手,浸水后有轻微吸水反应。
3. 较软岩,锤击声不清脆,无回弹,较易击碎,浸水后指甲可刻出印痕。
4. 软岩,锤击声哑,无回弹,易击碎,浸水后可掰开。
5. 极软岩,锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,浸水后可捏成团。
完整性是根据围岩受风化剥蚀程度来判定的:
1.完整:节理裂隙不发育
2.较完整:节理裂隙略微发育—稍发育
3.较破碎:节理裂隙较发育
4.破碎:节理裂隙发育
5.极破碎:节理裂隙极发育
稳定性受岩石的坚硬程度,完整性,以及地下水状况影响。
围岩完整性越好,坚硬程度越高,地下水发育程度越低,稳定性越好。
节理的密集程度,节理面的张度,受风化作用的影响,观察节理面的张度、密度,判定围岩的完整性。
张度分为:
紧闭、微张、张开、宽张
在做超前预报的时候,需要详细的描述掌子面破碎带的位置时,可按照掌子面周边位置来划分如:
拱腰左侧,拱腰右侧
拱脚左右侧
拱顶处,拱腰处,拱脚处。
拱顶至拱腰处,拱腰至拱脚处。
掌子面右侧约3分之一处,掌子面拱腰左侧约3分之一处…
学习TSP的操作方法需要看,TSP使用手册。
TSP结合地勘报告才能把超前预报做好,多看地勘报告。
围岩类别

围岩分类classification of rock mass围岩分类的目的是为了对隧道及地下建筑工程周围的地层进行工程地质的客观评价,判断坑道或洞室的稳定性,确定支护的荷载和设计参数,确定施工方法,选择钻孔和开挖等施工机械,以及确定施工定额和预算等。
发展概况隧道及地下工程围岩分类是在长期实践的基础上发展起来的,并与地质科学、岩土工程和量测技术的发展密切相关。
初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标。
例如1949年前中国采用的坚石、次坚石、软石、硬土、普通土和松软土的分类法,以及中华人民共和国成立后广泛应用的“”值分类法(即普罗托季亚科诺夫分类法,1907年)。
这类方法在评价坑道或洞体稳定性方面是不充分的;但在选择钻孔机械,确定掘进机类型,尤其是确定松散围岩的地压值等方面仍有一定意义。
1970年后,以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。
如泰尔扎吉分类法(1974年)、巴顿分类法(1974年)、别尼亚夫斯基分类法(1974年)、法国隧道协会(AFTES)分类法(1975年),以及中国铁路隧道围岩分类(1975年)和水工隧洞围岩分类(1983年)等。
这些分类法多数是根据经验的定性分类,但由于反映了围岩的地质构造特征、围岩的结构面状态、风化状况、地下水情况以及洞室埋深等,因此在评价坑道或洞体稳定性、确定支护结构参数和选择施工方法等方面得到了广泛的应用。
近期的围岩分类中,引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法,如考虑初始应力场、坑道周边位移值,以及量测信息等,使围岩分类逐渐从定性分类向定量分类方向发展。
如拉布采维茨-帕赫分类(1974年)、日本地质学会的新奥法围岩分类(1979年)、奥地利阿尔贝格隧道的围岩分类(1979年)、苏联顿巴斯矿区的围岩分类(1979年)等。
围岩分类的重要发展是把量测信息引进到分类之中,即根据量测的初期位移速度,拱顶下沉和洞体水平向的收敛、变形等进行分类。
这也为隧道及地下工程的信息设计和施工打下了基础。
第2章 隧道工程地质环境-第四节围岩分级

即:
f 岩体 K f 岩石
式中 f 岩石 值是由岩石强度决定的,K 是考虑地质条件的折减 系数,一般情况下,K <1.0。
二、以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法
60 年代,我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上, 提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分级法”, 并于1975年经修正后被我国“铁路工程技术规范(隧道)”所采 用。该分级法将隧道围岩分为6级 。 这类方法的优点是正确地考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多种因素对隧道围岩稳定性的影响,并建 议了各类围岩应采用的支护类型和施工方法。此外,这种分
围岩 级别 Ⅰ 岩体特征 土体特征 围岩弹性纵波 速度(km/s) >4.5
极硬岩,岩体完整
-
Ⅱ
极硬岩,岩体较完整; 硬岩,岩体完整
极硬岩,岩体较破碎; 硬岩或软硬岩互层,岩体较完整; 较软岩,岩体完整
-
3.5~4.5
Ⅲ
-
2.5~4.0
Ⅳ
极硬岩,岩体破碎; 硬岩,岩体较破碎或破碎; 较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主 ,岩体较完整或较破碎; 软岩,岩体完整或较完整
>4.5
四、以多种因素进行组合的分级方法
这种分级法认为,评价一种岩体的好坏,既要考虑地 质构造、岩性、岩石强度,还要考虑施工因素,如掘进方 向与岩层之间的关系、开挖断面的大小等,因此就需要建 立在多种因素的分析基础之上。 在这类分级法中,比较完善的是 1974 年挪威地质学家 巴顿 (N.Barton) 等人所提出的“岩体质量 —Q”分级法。 Q 与六个表明岩体质量的地质参数有关,表达如下:
1.5~3.0
Ⅴ
1.0~2.0
Ⅵ
<1.0(饱和状态 的土<1.5)
围岩分级

按照节理(裂隙)发育程度的不同又分为:节理不
发育、节理较发育、节理发育及节理很发育。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为:风化轻微、 较重、严重、极严重四级。
岩体完整程度划分
完整程度 完整 结构面状态 结构类型 岩体完整性指数 结构面 1~2 组,以构造型节理或层面为主,密闭性 巨块状整体结构 >0.75 结构面 2~3 组,以构造型节理、层面为主,裂隙多呈密闭型, 较完整 块状结构 0.55~0.75 部分为微张型,少有充填物 较破碎 破碎 极破碎 结构面一般为 3 组,以节理及风化裂隙为主,在断层附近受 层状结构、块石 构造作用影响较大,裂隙以微张型和张开型为主,多有充填 碎石结构 物 结构面大于 3 组,多以风化型裂隙为主,在断层附近受构造 碎石角砾状结构 作用影响大,裂隙宽度以张开型为主,多有充填物 结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影响大,宽张裂隙 散体状结构 全为泥质或泥夹岩屑充填,充填物厚度大 0.35~0.55 0.15~0.35 ≤0.15
S =Rc Kv m
S =Rc Kv 1
式中,Rc——岩石饱和单轴抗压强度; Kv——岩体完整性系数; σm——围岩的最大主应力; σ1——垂直洞轴线的较大主应力。 (4)国标《工程岩体分级标准》(GB 50218-94)也 采用了两个复合指标——岩体基本质量指标BQ 和修正的岩体基本质量指标[BQ].
呈大块状砌体结构 呈巨块状整体结构 呈块(石)碎(石)状镶 嵌结构 呈大块状砌体结构 呈碎石状压碎结构
3.5-4.5
2.5-4.0
呈块(石)碎(石)状镶 Ⅳ 软质岩(Rc= 5~30MPa):受地质构造影响严重,节理发育 嵌结构 土体:1.略具压密或成岩作用的粘性土及砂类土 1 和 2 呈大块状压密 2.黄土(Q1,Q2) 结构;3 呈巨块状整 3.一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土 体结构 岩体: 软岩, 岩体破碎至极破碎; 全部极软岩及全部极破碎岩(包 呈角(砾)碎(石)状松 围岩易坍塌,处理 括受构造影响严重的破碎带) 散结构 不当会出现大坍 塌,侧壁经常小坍 Ⅴ 非粘性土呈松散结 塌,浅埋时易出现 土体:一般第四系坚硬,硬塑的粘性土,稍密及以上、稍湿或 构,粘性土及黄土呈 地表下沉(陷)或坍 潮湿的碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土(Q3,Q4) 松软结构 塌至地表 岩体:受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层 围岩极易坍塌变 呈松软结构 带 形,有水时土砂常 Ⅵ 粘性土呈易蠕动的 与水一齐涌出,浅 土体:软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土 松软结构,砂性土呈 埋时易坍塌至地 表 潮湿松散结构
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围岩分类classification of rock mass围岩分类的目的是为了对隧道及地下建筑工程周围的地层进行工程地质的客观评价,判断坑道或洞室的稳定性,确定支护的荷载和设计参数,确定施工方法,选择钻孔和开挖等施工机械,以及确定施工定额和预算等。
发展概况隧道及地下工程围岩分类是在长期实践的基础上发展起来的,并与地质科学、岩土工程和量测技术的发展密切相关。
初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标。
例如1949年前中国采用的坚石、次坚石、软石、硬土、普通土和松软土的分类法,以及中华人民共和国成立后广泛应用的“”值分类法(即普罗托季亚科诺夫分类法,1907年)。
这类方法在评价坑道或洞体稳定性方面是不充分的;但在选择钻孔机械,确定掘进机类型,尤其是确定松散围岩的地压值等方面仍有一定意义。
1970年后,以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。
如泰尔扎吉分类法(1974年)、巴顿分类法(1974年)、别尼亚夫斯基分类法(1974年)、法国隧道协会(AFTES)分类法(1975年),以及中国铁路隧道围岩分类(1975年)和水工隧洞围岩分类(1983年)等。
这些分类法多数是根据经验的定性分类,但由于反映了围岩的地质构造特征、围岩的结构面状态、风化状况、地下水情况以及洞室埋深等,因此在评价坑道或洞体稳定性、确定支护结构参数和选择施工方法等方面得到了广泛的应用。
近期的围岩分类中,引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法,如考虑初始应力场、坑道周边位移值,以及量测信息等,使围岩分类逐渐从定性分类向定量分类方向发展。
如拉布采维茨-帕赫分类(1974年)、日本地质学会的新奥法围岩分类(1979年)、奥地利阿尔贝格隧道的围岩分类(1979年)、苏联顿巴斯矿区的围岩分类(1979年)等。
围岩分类的重要发展是把量测信息引进到分类之中,即根据量测的初期位移速度,拱顶下沉和洞体水平向的收敛、变形等进行分类。
这也为隧道及地下工程的信息设计和施工打下了基础。
到目前为止,已经提出的和正在应用的围岩分类约有50多种,但其中绝大多数仍处于定性描述或经验判别的阶段,尚需进一步研究和完善。
分类要素在围岩分类中,最有影响的要素有:①围岩的构造。
指围岩被各种地质结构面切割的程度以及被切割的岩块的尺寸和组合形态,在分类中它是一个起主导作用的因素。
视裂缝间距,即被结构面切割的岩块的大小,可将围岩分成如表[围岩类型]所示的几种类型。
②原岩或岩体的物理力学性质。
包括单轴或三轴强度和变形特性,如抗压强度、抗剪强度以及弹性模量或变形模量等。
一般说,在完整岩体中,原岩的指标是基本的;在非完整(裂隙)岩体中,岩体的指标是主要的。
③地下水。
地下水的水量和水压等对分类有重大影响,尤其是对软岩和破碎、松散围岩,它们导致岩质软化、降低强度。
在有软弱结构面的围岩中,地下水会冲走充填物或使夹层液化等。
因而在一些分类法中,都考虑了它的定性的或定量的影响。
④围岩的初应力场。
在现代围岩分类中,尤其是对于深埋隧道和软弱围岩而言,这一要素占有重要的地位。
初应力场通常以上覆岩(土)体的重力来决定,并视为静水应力场;也可通过实地量测大致判定原岩应力场的大小及其方向。
分类依据①单一岩性指标。
如岩石抗压强度和弹性模量等物性指标,以及诸如抗钻性、抗爆性、开挖难易度等工艺指标。
在为某些特定目的的分类中,如确定钻孔工效、炸药消耗量等,可采用相应的工艺指标(钻孔速度等)进行分类。
②综合岩性指标。
指标是单一的,但反映的因素是综合的。
如岩体弹性波速度,既可反映围岩的软硬程度,又可反映围岩的破碎程度。
岩芯复原率是在反映岩体破碎程度的同时,还表示围岩软、硬分级的一个指标。
这类指标,还有修正后的普氏系数、坑道自稳时间、围岩强度等。
③复合岩性指标。
是用两个或两个以上的单一岩性指标或综合岩性指标表示。
例如,已确定分类要素为、、,则复合岩性指标可用下述方法之一来确定:和差法=±±积商法[606-01]然后用进行分类。
目前,许多分类都采用了这个方法。
④量测数据。
是用量测到的位移(坑道周边收敛值、拱顶下沉值、初始位移速度等),或荷载信息作为分类的指标,如苏联顿巴斯矿区、日本的新奥法设计和施工细则中所采用的。
这类指标可以避免许多不确定的因素和影响,并能较好地反映坑道围岩的力学状态的变化。
关宝树水利水电地下工程围岩综合分类(2)岩体的工程分类工程应用分类是以岩体稳定性或岩体质量评价为基础的分类,为综合性分类。
目前主要考虑三方面因素的指标:即与岩石工程性质有关的指标(力学性质)、岩体后期改造有关的指标(岩体结构)和岩体赋存条件方面的指标(如地下水或地应力等)。
通常有:RMR(宾尼亚斯基分类,Bieniawski);巴顿的Q分类;谷德振的岩体质量指标Z系统分类(1979)。
不同工程目的岩体稳定性评价中的一些基本问题见表1-3。
(3)分类标准的定量化—岩体质量指标70 年代以来岩体分类中采用了“岩体质量指标”或“综合特征指标”来判别岩体性能的优劣,因而含有这类指标的分类又被称为岩体质量分级,如上所述的RMR、Q和Z系统。
分类中有了定量指标作为依据,更便于将做过详细勘探测试研究的场地的经验和成果应用于研究程度较差或处于勘探初级阶段的工地,从而达到简化或减少勘探程序和工作量的目的。
分类中,为了探讨不同分类方案之间的相关性,鲁弗里奇等根据新西兰多个工程的经验,对RMR、RSR和Q系统三者得出如下关系式:RMR=1.35lgQ+43RSR=0.77RMR+12.4RSR=13.3lgQ+46.5表1-3 岩体质量分类代表性方案第四节地下工程的围岩分类围岩分类是为解决地下洞室的围岩稳定和支护问题而建立的。
因而围岩分类是围绕地下洞室的稳定性和支护的影响因素而作为分类原则,这些因素主要有:岩体的结构特征和完整状态;岩体强度;岩石的风化程度;地下水的影响;区域构造影响和地震影响等。
在实际制定围岩分类时,一般主要考虑岩体强度、岩体结构特征和完整程度以及地下水活动等方面的因素。
国内外的围岩分类所选取的基本因素大致都是这样,但在综合反映基本因素的指标上是不同的。
一、“普氏”分类普氏分类在我国曾应用较广。
主要是考虑岩性,而未考虑岩体构造和围岩完整性。
围岩压力公式是把坚硬地层视作松散介质,形式上套用了松散地层中的压力拱理论和公式,即垂直压力为:P=γ0h1 (8-26)式中P——垂直压力;h1——压力拱拱高,h1=a1/fkp ;a1——压力拱半跨;fkp——岩石坚硬系数;γ0——围岩的重度。
工程地质勘测工作基本上是根据地质条件和经验确定fkp值。
见表8-16。
或按下面的经验公式确定fkp值:fkp=Rc/10(8-27)式中Rc——岩石的单轴抗压强度(MPa)。
普氏岩石分类表8-16这种方法曾在我国较长时期内得到广泛的应用。
目前有些单位仍应用此分类。
但在长期工程实践中,发现这种分类与其计算方法存在严重的缺陷。
1.它主要是为估计土石工程的工作量、确定施工开挖定额服务的。
因此它只能说明岩石开挖的难易程度,不能全面反映岩体的稳定性。
2.fkp值以岩石强度为基础,大量工程实践证明,决定岩体稳定性的主要因素是岩体结构特性,即它的完整性,在分类中虽然也规定要根据岩石的物理状态(风化的、破碎的)划归于较低一类去,这样给确定fkp值带来了很大的主观臆断性。
我国各部门由于工程特点不同,确定fkp值标准也不同。
甚至在同一地点对同一洞室的岩石,不同的人可以得出相差很大的fkp值。
3.分类等级较多,给使用上带来不便。
由于选用的fkp值不同,相应计算得到的围岩压力也相差很大。
当fkp=2和fkp=4时,则压力可相差近一倍。
4.普氏压力计算公式根据松散体理论而得,而地下洞室多位于坚硬及中等坚硬以上较完整的岩体中,理论假设前提与客观实际相差太大。
一般来说,在坚硬地层中围岩压力公式计算结果偏大,而在松散地层中计算结果偏小。
二、泰沙基分类泰沙基于1946年提出使用钢拱支撑的隧道围岩分类方法。
他考虑了岩体的构造、岩性以及影响建筑物稳定的其他一些性质(如受化学侵蚀、膨胀性等),推荐了不同岩性的支撑与衬砌上的荷载计算公式(表8-17)。
泰沙基分类在英美等国应用较广。
我国有关单位在订规范时也参考了这种分类。
K·泰沙基分类(1946年)表8-17据我国水电有关部门在一些塌方地段曾用泰沙基分类表所订的土荷载高度进行核算后认为,凡符合泰沙基分类所指的地质条件,一般还较接近于实际情况。
但是,这种分类也是建立在岩体塌脱成自然平衡拱的概念基础上。
三、按岩体质量等级的围岩分类岩体质量是受岩石质量、岩体完整程度、地应力的大小、地下水的作用、软弱结构面产状等因素所影响,因而岩体质量等级也以此为标准。
近年国际上在进行围岩分类时,普遍采用岩体质量等级作为围岩分类的标准。
如岩体质量评分的地质力学围岩分类(RMR)、岩体结构评价的RSR围岩分类,以及岩体基本质量分级(BQ)的围岩分类。
(一)RMR分类本分类是比尼奥斯基(1973)根据矿山开采掘进的经验提出的岩体质量评分的地质力学围岩分类。
该分类考虑了六个方面的影响因素作为衡量岩体质量的评分标准。
这六个因素为:岩石强度、岩体质量指标RQD、不连续面的间距、状态和方向条件、地下水等。
其中岩体质量指标RQD是用来表示岩石的完整性、RQD的确定方法是:采用直径为75mm的双层岩心管金刚石钻进,提取直径为54mm的岩心,将长度小于10cm的破碎岩心及软弱物质剔除,然后测量大于或等于10cm长柱状若心的总长度(Lp)。
用这一有效的岩心长度与采集岩心段的钻孔总进尺(L)之比,取其百分数就是RQD。
其表示式如下:RQD=(Lp/L)×100%(8-28)RQD值按其大小可分为五个质量等级,如表8-18所示。
岩石质量等级表8-18RQD的岩石质量等级只是考虑了岩块的大小,也就是岩体的完整性,但它并没有考虑岩石的质量和其他地质因素的影响,因而RMR分类中将RQD作为一项的影响因素来对待。
RMR分类是将上述各因素单项分数后累加起来,得到岩体质量总评分。
根据这个评分划分岩体质量等级。
如表8-19和表8-20所示。
上述二种按岩体质量分类的结果,它们之间的关系已由茹夫莱泽(T.C.Rufledgc)根据新西兰的经验作了对比求得下式:RSR=0.77RMR+22.4RMR分数计算表表8-19按RMR值划分的质量等级表8-20(评分与5个因素间能否用函数表示)(二)RSR分类本分类也称岩体结构评价的分类,它是1974年威克霍姆提出的以岩体结构特征作为围岩分类的主要影响因素。
此法考虑了地质(参数A)、节理(参数B)和地下水(参数C)三个因素,并按表8-21所列的标准进行评分。
RSR值为该三项评分之和,其变化范围在25~100之间。