铁路隧道围岩分级资料
隧道工程第二章-围岩分级
可采用定性划分和定量指标两种方法确定。
隧道工程
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 1 岩石坚硬程度 将岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类按岩性、 物理力学参数、耐风化能力划分为硬质岩和软质 岩两大类。然后根据单轴饱和极限抗压强度再分 为5级，即极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极 软岩。
隧道工程
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岩体的基本工程性质
（三）力学性质
试件尺寸(cm):15×15×30
3 裂隙岩体的强度性质 试件强度(MPa):32.8~34.6
表中数值为试件的强度 与岩石试件强度的比值
结构面强度：c=0.11MPa;φ=38
隧道工程
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围岩分级概述
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分 布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产 生影响的那部分岩体（这里所指的岩体是土体与 岩体的总称）。 依据各种围岩的物理性质之间存在的内在联
隧道工程
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围岩的分级方法
（二）以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法 1 以岩石强度为基础的分级方法
该方法单纯以岩石的强度为分级依据。该方法认
为：坑道开挖后，它的稳定性主要取决于岩石的
强度。岩石愈坚硬，坑道愈稳定；反之岩石愈松
软，坑道的稳定性就愈差。该法不全面！
隧道工程
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围岩的分级方法
节理较发育、节理发育、节理很发育4级。 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4级。
隧道工程
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素
围岩完整程度
指标1：结构面发育程度 指标2：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别，见下表：
隧道工程施工技术：围岩基本分级
Tunnel Engineering
目录
01岩石坚硬程度02岩体完整程度03岩石基本质量指标
课前导学
风火山隧道纵断面图拉萨端洞口DIK 1160+338格尔木端洞口DIK 1159+000ⅥⅤⅤⅤⅣⅤⅥ
围岩级别推测多年冻土上限
隧道位置
推测多年冻土下限
推测多年冻土下限
一、铁路隧道围岩分级的基本思路
围岩基本分级基本分级
的修正
施工阶段
一、围岩基本分级
分级因素及确定方法符合下列规定：
围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
岩石坚硬程度和岩体完整程度采用定性划分和定量指标两种方
法综合确定。
岩石坚硬程度
岩体完整程度
二、岩体完整程度
围岩被各种结构面切割成单元体的特征及其被切割后的块度大小。
岩石基本质量
指标
三、岩石基本质量指标
B=100+3R+250K
B围岩基本质量指标
R单轴饱和抗压强度
K岩体完整性指数
围岩基本分级
岩石坚硬程度，岩体完整程度
=100+3
+250
岩性类型，弹性纵波速度
小 结围岩基本分级岩体特征岩石坚硬程度
岩体完整程度
基本质量指标BQ 单轴饱和抗压强度岩体完整性指数
弹性纵波速度岩性类型划分
弹性纵波速度
思考题
某铁路隧道围岩较坚硬，呈巨块状整体结构，其围岩
基本分级应该是几级？
某铁路隧道开挖后，岩石单轴饱和抗压强度为56，岩体完整性指数0.57，计算基本质量指标BQ？
Tunnel Engineering。
铁路地质勘察-围岩分级
附录8!铁路隧道围岩分级8"+"(!铁路隧道围岩分级应根据围岩基本分级!受地下水"高地应力及环境条件等影响的分级修正!综合分析后确定#8"+"$!隧道围岩基本分级划分!应符合表N+)+"F!的规定#其中!岩石坚硬程度及岩体完整程度的划分应符合表N+)+"F"及表N+)+"F#的规定#表8"+"$0(!铁路隧道围岩的基本分级级别岩体特征土体特征纵波速度$I’%O&#极硬岩!岩体完整’&$+% $极硬岩!岩体较完整(硬岩!岩体完整’#+%!$+%%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’"+%!$+)&极硬岩!岩体破碎(硬岩!岩体较破碎或破碎(较软岩或软硬岩互层!且以软岩为主!岩体较完整或较破碎(软岩!岩体完整或较完整具压密或成岩作用的黏性土"粉土及砂类土!一般钙质"铁质胶结的碎"卵石土"大块石土!7!"7"黄土!+%!#+)’软岩!岩体破碎至极破碎(全部极软岩及全部极破碎岩$包括受构造影响严重的破碎带&一般第四系坚硬"硬塑黏性土!稍密及以上"稍湿"潮湿的碎"卵石土"圆砾土"角砾土"粉土及7#"7$的黄土!+)!"+)(受构造影响很严重呈碎石角砾及粉末"泥土状的断层带软塑状黏性土"饱和的粉土"砂类土等#!+)$饱和状态#!+%&表8"+"$0$!岩石坚硬程度的划分岩石单轴饱和抗压强度+3!456"+3&&)&)%+3&#)#)%+3&!%!%%+3&%+3$%坚硬程度极硬岩硬岩较软岩软岩极软岩!!表8"+"$0%!岩体完整程度的划分完整程度结构面特征结构类型岩体完整性指数!,P"完整结构面!!"组#以构造型节理或层面为主#密闭型巨块状整体结构,P&)+*%较完整结构面"!#组#以构造型节理$层面为主#裂隙多呈密闭型#部分结构面!!"组#以构造型节理$为微张型#少有充填物块状结构)+%%#,P$)+*%较破碎结构面一般为#组#以节理及风化裂隙为主#在断层附近受构造受构造影响较大#裂隙以微张型和张开型为主#多有充填物层状$块石碎石状结构)+#%#,P$)+%%破碎结构面大于#组#多以风化型裂隙为主#在断层附近受构造作用影响大#裂隙宽度以张开型为主#多有充填物碎石角砾状结构)+!%#,P$)+#%极破碎结构面杂乱无序#在断层附近受断层作用影响大#宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填#充填物厚度大散体状结构,P$)+!%8"+"%!隧道围岩受地下水影响时#应进行分级修正%当围岩无水时#采用其围岩基本分级&当有少量地下水时#围岩基本分级%!A级者应对应修正为&!(级&当地下水量较大时#围岩基本分级#!’级者应对应修正为$!(级%8"+"&!隧道围岩受高地应力影响时#应按表N+)+$进行分级修正%表8"+"&!高地应力影响对隧道围岩分级修正基本分级#$%&’(!!修正级别应力状态极高应力#$%或&)’(!高应力#$%&或’*(!!!注")围岩岩体为较破碎的极硬岩#较完整的硬岩时定为%级$围岩岩体为完整的较软岩#较完整的软硬互层时定为&级%*围岩岩体为破碎的极硬岩#较破碎及破碎的硬岩时定为&级$围岩岩体为完整及较完整软岩$较完整及较破碎的较软岩时定为’级&8"+"#!隧道洞身埋藏较浅$应根据围岩受地表的影响情况进行分级修正&当围岩为风化层时应按风化层的围岩基本分级考虑%围岩仅受地表影响时$应较相应围岩降低!!"级&附录9!岩土试验项目9"+"(!岩土试验项目和试验方法应根据岩土性质#试样性质#工程性质选定&为保证试验资料的可靠性$岩土力学性质试验应与其在工程中所处的环境和状态基本一致或相似&试验项目和方法应符合表D+)+!F!及表D+)+!F"的规定9"+"$!多年冻土的试验项目$应根据冻土特性和工程性质选定&试验项目和方法应符合表D+)+"的规定&9"+"%!不良地质环境及特殊岩土条件下的铁路工程所选用的岩土试验项目$应根据需要并对照表D+)+!F!及表D+)+!F"确定&。
铁路隧道围岩级别划分
隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。
国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。
定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。
以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。
采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。
定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。
如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks 的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。
但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。
影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。
这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。
国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。
(整理)铁路隧道围岩分级
强风化
全风化
简要说明
地
下
水
状
态
渗水量[L/（min·10m）]
＜10
干燥或湿润
10~25
偶有渗水
25~125
经常渗水
干燥或湿润
偶有渗水
经常渗水
初
始
地
应
力状Leabharlann 态埋深H= m地质构造应力状态
其他
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
备注
记录者
复核者
日期
硬岩
30＜Rc≤60
弱风化的极硬岩；未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩
软质岩
较软岩
15＜Rc≤30
强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；未风化或微风化的云母片岩、千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等
软岩
5＜Rc≤15
强风化的极硬岩；弱风化至强风化的硬岩；弱风化的软岩；未风化或微风化的泥质岩类；泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等
硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；
较软岩，岩体完整
——
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，岩体较完整或破碎；
软岩，岩体完整或较完整
1.5~3.0
Ⅴ
软岩，岩体破碎至极破碎；
全部极软岩及全部极破碎岩
1.0~2.0
Ⅵ
受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带
软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土
铁路隧道围岩分级
（铁路隧道设计规范）
1、围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整性程度两个因素确定；
铁路隧道围岩分级01
3．断层水
z 断层水即断层裂隙水，有其独特特征。断层通过脆性 岩层时．常在破碎带中形成断层角砾岩，往往裂隙发 育，有利于地下水的储存和运动。这种断层如与强含 水层相遇连通．或者与较大水源体连通时，隧道隧洞 一旦揭露，大量的地下水将源源不断地流入隧道隧洞 内。因此，我们对于这样的断层要提高警惕。
下（早）泥盆统（世） D1
（续表）
界（代）
系（纪）
统（世） 上（晚）志留统（世） S3
志留系（纪） S 中志留统（世） S2
下（早）志留统（世） S1
古生界 （代）
Pz
下古生界 （早古生代）
Pz1
奥陶系（纪） O
上（晚）奥陶统（世） O3 中奥陶统（世） O2 下（早）奥陶统（世） O1
上（晚）寒武统（世） ∈3
寒武系（纪）∈ 中寒武统（世） ∈2
下（早）寒武统（世） ∈1
（续表）
界（代）
系（纪）
统（世）
上（晚）震旦统（世）Z3或Zh
震旦系（纪） Ptz 中震旦统（世） Z2
上元古界
下（早）震旦统（世） Z1 或Za
元古界（代） Pt
（晚元古代） Pt2
青白口系（纪） 蓟县系（纪） Ptj
Ptq
长城系（纪） Ptch
下元古界（早元古代）Pt1 太古界（代）Ar 远古界（代）
节理与劈理概念
z 节理是岩石中的构造型隙，属于断裂构造 的一种。
z 劈理是将岩石按一定方向分割成平行密集 的簿片或薄板的构造
岩层产状三要素
z 产状要素由走向、倾向和倾角三要素组成 z 产状的表达方式：
隧道工程地质环境—隧道围岩分级(铁路隧道施工)
（1）围岩的结构特征和完整状态 围岩体通常是被各种结构面切割成大小不等、形态各异、种类
不同的岩石单元体（即结构体），围岩结构特征是指结构面和结构 体的特征。
当遇有地下水时，按下列原则调整围级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小
和危害程度，调整围岩级别。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1级。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时， 可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情 况，判断对围岩的危害程度，酌情降1－2级。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间 存在着一定的内在联系和规律，因而根据岩体完整程度和岩石坚硬 程度等重要指标，按坑道开挖后的围岩稳定性对围岩进行等级划分， 这就是围岩分级。
（2）围岩分级的目的：为隧道设计和施工提供依据。 ①可以据此选择适当的施工方法； ②确定支护结构上的荷载（松散荷载）； ③确定衬砌结构的类型及其尺寸；
项目2 隧道工程地质环境
任务2.3 掌握隧道围岩分级
任务2.3 掌握隧道围岩分级
工作任务： （1）掌握围岩分级方法，能够对围岩进行分级；
1.概 述 （1）围岩：隧道周围一定范围内对洞身产生影响的的岩土体。 隧道的围岩是特征状态千变万化，有松散的流沙和和坚硬的花
岗岩。
流沙、管涌现象
花岗岩
围岩自稳时间：是指围岩在开挖暴露后，在未进行任何支护情 况下，自行达到持续稳定的时间。
Ⅵ
Ⅰ
差 围岩的结构特征和完整状态
好
大 地质变动的剧烈程度、规模大小、次数少 小
隧道围岩分级
铁路隧道围岩分级一、铁路隧道围岩分级类型根据《铁路隧道工程施工技术指南》铁路隧道围岩分级判定的内容将不同岩石性质和岩体结构的隧道围岩分为Ⅰ～Ⅵ六个基本级别。
铁路隧道围岩分级表注：表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。
二、围岩级别判定的一般步骤1、收集整理隧道场地的区域地质资料，分析研究设计图纸上详细的地勘报告，明确隧区主要的岩层、岩性、岩体构造、不良地质以及水文地质条件。
特别是要详细研究不良构造体和不良地质作用对隧道区围岩的岩石强度、岩体完整性的影响。
从整体上把握该区域工程地质条件。
2、按照编制的实施性超前地质预报组织进行隧道掌子面前方地质预测预报，并根据真实的预报结论分析判断掌子面前方的围岩情况。
一方面根据预报结论初步判断围岩基本分级的级别，并将其与设计时提供的围岩分级进行比对，另一方面作为围岩级别和支护方案变更的依据之一。
3、实时记录掌子面地质素描表和围岩级别判定卡中的内容，特别是要客观填写掌子面围岩的岩性指标、岩体完整性情况和地下水状况，这些指标均是作为围岩基本分级的理论依据。
如果难以明确围岩的地质条件，可通过实验和理论计算来确定围岩的各项力学性能和构造特点，来加以判断围岩级别。
4、根据得出的围岩岩性特征、构造特征以及其它相关资料并按照隧道围岩分级的标准进行围岩级别的判定。
三、围岩判定主要依据1、岩石的坚硬程度①从定性划分硬质岩包括坚硬岩和较硬岩，软质岩包括较软岩、软岩和及软岩。
坚硬岩:锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，基本无吸水反应。
代表性岩石如未风化～微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。
较硬岩:锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应。
代表性岩石有1、微风化的坚硬岩石；2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。
较软岩:锤击声不清脆，无回弹，轻易击碎，浸水后指甲可刻出印痕。
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铁路隧道围岩分级
注：1 表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊；
2 关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正，可按本规范附录A的方法确定。
附录A 铁路隧道围岩基本分级
A.1 围岩基本分级
A.1.1 分级因素及其确定方法应符合下列规定：
1 围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定；
2 岩石坚硬程度和岩体完整程度，应采用定性划分和定量指标两种方法综合确定。
A.1.2 岩石坚硬程度可按表A.1.2划分。
表A.1.2 岩石坚硬程度的划分
A.1.3岩体完整程度可按表A.1.3划分。
A.1.4岩体基本分级可按表A.1.4确定。
表A.1.4 围岩基本分级
说明表A.2 结构面发育程度分级
说明表A.4结构面结合程度的划分
说明表A.5 岩体按节理宽度分级
说明表A.7岩体结构与块度尺寸的关系
注：
1、kf是同一岩体中风化岩石的单轴饱和抗压强度与未风化岩石的单轴饱和抗压强度的比值；
2、kp是同一岩体中风化岩体的纵波速与未风化岩体的纵波速的比值；
说明A.8洞轴线与主要结构面产状的不同夹角关系对围岩稳定性的影响l 岩层倾角大于45°为陡立；
l 岩层倾角小于20°就认为水平；
l 围岩走向与隧道轴线夹角小于30°就认为是与隧道轴线平行；
l 围岩走向与隧道轴线夹角大于70°就认为是与隧道轴线垂直；
l 在隧道设计中，尽量避免以上三种情况，由于地质勘测的局限，施工时极有可能遇到以上情况。
说明A.8表洞轴线与主要结构面产状的不同夹角关系对围岩稳定性的影响
A.2 隧道围岩分级修正
A.2.1 隧道围岩级别的修正应符合下列规定：
1 围岩级别应在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。
2 地下水状态的分级宜按表A.2.1-1确定。
表A.2.1-1 地下水状态的分级
3 地下水对围岩级别的修正，宜按表A.2.1-2进行。
表A.2.1-2 地下水影响的修正
4 围岩初始地应力状态，当无实测资料时，可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象，按表A.2.1-3评估。
表A.2.1-3 初始地应力场评估基准
注：RC为岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；σmax为最大地应力值（MPa）。
5 初始地应力对围岩级别的修正宜按表A.2.1-4进行。
表A.2.1-4 初始地应力影响的修正
注：①围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时定为Ⅲ级；围岩岩体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时定为Ⅳ级；
②围岩岩体为较破碎的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时定为Ⅳ级；围岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时定为Ⅴ级。
6 隧道洞身埋藏较浅，应根据围岩受地表的影响情况进行围岩级别修正。
当围岩为风化层时，应按风化层的围岩基本分级考虑；围岩仅受地表影响时，应较相应围岩降低1～2级。
A.2.2 施工阶段隧道围岩级别的判定宜按表A.2.2的判定卡进行。
表A.2.2施工阶段围岩级别判定卡。