工程岩体分类分级.ppt
工程岩体分类分级 ppt课件
CSIR分类从现场应用来看，使用较简便，大多数场合岩体评分值（RMR） 都有用，但在处理那些造成挤压、膨胀和涌水的极其软弱岩体问题时，此法 较难应用。
2020/12/27
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按岩体结构类型分类
按岩体结构类型进行分类是中国科学院地质 研究所的谷德振教授提出的，它主要是根据岩体 的结构类型、完善程度、结构面特征以及岩块单 轴强度指标等因素的综合指标对岩体分类。
RQD
10cm(
度 100%
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根据岩芯质量指标大小，将岩体分为五类，如表1-1
表1-1
岩石质量指标
分类 很差 差 一般 好 很好
RQD/%
<25
25~50 50~75 75~90
>90
等级 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
优缺点：简单易行，经济，快捷评价岩石质量；RQD指 标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响，因此， 在更完善的岩体分类中，仅把RQD作为一个参数加以 利用。
工程岩体分类与分级
2020/12/27
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目录
❖工程岩体分类的目的和原则 ❖工程岩体分类 ❖我国工程岩体分级标准
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工程岩体分类的目的和原则
目的： ①对工程岩体质量的优劣给予明确的区分和定性评价； ②为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供
依据。 原则：
①确定分类的目的和适用对象； ②分类是定量的，便于技术计算和制定定额； ③分类的级数合适，一般分为五级； ④分类方法和步骤简单明了，便于记忆和应用； ⑤每个分类因素是独立的，有明确的物理意义。
单轴饱和抗压强 CW 来衡量。当无条件取得
的实测值时，cw 可采用实测掩饰的点荷载
岩土工程分类与分级
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岩土工程分类与分级
水理性质
•吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干 燥岩石质量之比。
•饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质 量与干燥岩石质量之比。
•饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值 越大，岩石的抗冻性越差。
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岩土工程分类与分级
变质岩 • 工程性质与其原岩密切相关。
• 动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。 • 片理构造使岩石具有各向异性特征。
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岩土工程分类与分级
•二、 岩体及岩体结构
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）：
包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质 首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的 岩石性质。
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岩土工程分类与分级
力学性质
• 强度指标： 抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 抗拉强度(tensile strength)：
• 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。 抗剪强度(shear strength)：
• 岩石抵抗剪切破坏的能力。
•强度特性
•最主要是抗剪强度
•c
m
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•
图 7—12 岩体抗剪强度包络线
•1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围 岩土工程分类与分级
•四、岩石和岩体的工程分类
1、分类的目的
（1）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编 制定额提供必要的基本依据。 （2）便于施工方法的总结,交流,推广。 （3）为便于行业内技术改革和管理。
5.3 ZSL我国工程岩体分级标准
§5.3 我国工程岩体分级标准（GB50218-94）主要内容：一、GB50218-94 分级标准的制定二、工程岩体分级的基本方法三、工程岩体分级标准的应用四、工程岩体分级举例重点：GB50218-94 分级的基本方法。
难点：分级指标的确定。
1、前面主要内容回顾分类目的、原则、指标（考虑的因素）代表性分类：岩块工程分类①迪尔和米勒的双指标分类②岩块强度分类，R c 、I s (50)③岩块质量系数S 分类岩体工程分类①岩体质量指标RQD 分类②岩体地质力学分类—RMR 分类（和差模型）③Barton 隧道围岩分类—Q 分类（积商模型）2、我国岩体分级分类的概况、存在的问题70年代以来，各部门相继制定了一些分类标准，这些分类原则、标准、测试方法等不尽相同，无可比性。
一、GB 50218-94 分级标准的制定21s cs tw cw E σE σS ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=3、分级标准(BQ标准)制定的原则、目的、方法BQ标准在总结现有各行业分类标准的基础上，编制统一分级标准。
分级的目的为评价工程岩体稳定性。
分类与分级的差别。
分类无序，分级则有序。
BQ标准采用定性与定量相结合的方法，分级过程中，定性与定量同时进行对比检验最后综合评定级别。
定性与定量的优劣。
定性体现经验，定量反映试验。
工程岩体—是指与岩石工程有关的岩体。
岩石工程就是岩体工程，即对岩体利用、治理、改造的工程。
它是工程建筑的一部分。
GB50218-94分级标准属于综合性分类。
4、BQ标准的分级因素各类工程岩体受力状态不同，破坏形式多样，稳定标准不同，如何兼顾各类工程的特点？BQ标准，分析研究众多分类方法及大量工程实践和岩石力学试验研究成果，按照共性提升的原则，将决定各类工程岩体质量和稳定性的基本共性抽出来，即考虑：①岩石作为材料存在的属性—岩石坚硬程度②岩石作为地质存在的属性—岩体完整程度为衡量各类工程岩体稳定性高低的基本尺度，作为分级的基本因素，进行岩体基本质量分级。
岩体分类与方法ppt课件
毕昂斯基(Bieniaski,1973)提出RMR(Rock Mass Rating)值分类法
南非科学和工业委员会（CSIR)
6
RMR Ri i 1
式中：R1-岩石抗压强度评分，R2-RQD评分，R3-节理间距评分，
R4-节理状态评分， R5-地下水状态评分，
R6-节理的方向对工程的影响修正评分，
优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、
概预算仍沿用。
缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此可推按单轴抗压强
度进行分类的方法均应予淘汰。
4
2.按岩体完整性分类
a.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1967, 1969 美国伊利诺斯大学（Illinois University）教授
级次
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0.2~0 Ⅴ
岩体类别 非常好 好
较好 不好 非常不好
8
② 中科院地质所根据岩体结构的分类，列出了 弹性波在各类岩体中传播特性。
9
③ 日本，池田和彦，1969年提出了日本铁路隧道围岩分类；
先将岩质分6类,再根据弹性波在岩体中的速度,将围岩分为7类
10
3.按岩体综合指标分类－1
① 岩体的地质力学分类（CSIR分类)
21
22
Q分类的优点： 1）考虑因素相对全面； 2）适用于各种岩石（软、硬）；
Q分类的缺点： 没有考虑节理方位（怕失去简单的特点，影响通用性）
23
3.按岩体综合指标分类－3 ③ 我国工程岩体分级标准 （GB50218-94） 分两步计算： 1）岩体基本质量分级－－计算BQ 2）岩体稳定性分级－－计算[BQ],判断分类。
岩石风化程度及岩体分级
岩石风化程度及岩体分级
一、《工程岩体分级标准》（GB50218-94）
岩石单轴饱和抗压强度（Rc）与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系
二、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
附录A
2、风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比；
3、岩石风化程度，除按表列野外特征和定量指标划分外，也可根据当地经验划分；
4、花岗岩类岩石，可采用标准贯入试验划分，N≥50为强风化，50＞N≥30为全风化，N＜30为残积土。
5、泥岩和半成岩，可不进行风化程度划分。
1、Ⅰ类岩体为软岩、较软岩时，应降为Ⅱ类岩体；
2、当地下水发育时，Ⅱ、Ⅲ类岩体可视情况降低一档；
3、强风化岩和极软岩可划为Ⅳ类岩体；
4、表中外倾结构面系指倾向与坡向的夹角＜30°的结构面；
5、岩体完整程度按附表A－2确定。
五、《公路工程地质勘察规范》（JTJ024-98）
）
六、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002
七、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录H 岩体风化带划分
八、《水力发电工程地质勘察规范》（GB50287-2006）
附录F 岩体风化带划分
风化程度划分。
工程岩体分级标准 (四)
3岩体基本质量的分级因素3.1分级因素及其确定方法3.1.1岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
3.1.2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确定。
3.2.1岩石坚硬程度，应按表3.2.1进行定性划分。
岩石坚硬程度的定性划分表3.2.1工程岩体分级标准（三）3.2.2岩石坚硬程度定性划分时，其风化程度应按表3.2.2确定。
岩石风化程度的划分表3.2.23.3 岩体完整程度的定性划分3.3.1 岩体完整程度，应按表3.3.1进行定性划分。
岩体完整程度的定性划分表3.3.1注：平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均值。
3.3.2 结构面的结合程度，应根据结构面特征，按表3.3.2 确定。
结构面结合程度的划分表3.3.23.4定量指标的确定和划分3.4.1岩石坚硬程度的定量指标，应采用岩石单轴饱和抗压强度（R C）。
R C应采用实用测值。
当无条件取得实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数（IS（50））的算值，并按下式换算：RC＝22.82I（3.4.1）3.4.2岩石单轴饱和抗压强度（R C）与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系，可按表3.4.2表确定。
R C与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系表3.4.23.4.3 岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指数（K v）。
K v应采用实测值。
当无条件取得实测值时，也可用岩体体积节理数（Jv ），按表3.4.3确定对应的Kv值。
J v与K v对照表表3.4.33.4.4岩体完整性指数（K v）与定性划分的岩体完整程度的对应关系，可按表3.4.4确定。
K v与定性划分的岩体完整程度的对应关系表3.4.43.4.5 定量指标K v、J v的测试，应符合本标准附录A的规定。
工程岩体分级标准（四）4岩体基本质量分级4.1基本质量级别的确定4.1.1岩体基本质量分级，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4.1.1确定。
隧道围岩分级ppt课件
在高的初始应力场条件下，围岩级别应适当降低。
SUI DAO GONG CHENG
隧 ⑸ 地下水的影响
道 工
程 ● 软化围岩；
● 减少层间摩阻力促使岩块滑动；
● 具膨胀性的围岩，遇水后产生膨胀等。
SUI DAO GONG CHENG
2、人为因素
隧
道
工
⑴ 隧道形状和尺寸
石英岩 150-350 10-30 50-60 20-60 石灰岩 50-200 5-20 35-50 10-50
SUI DAO GONG CHENG
片麻岩 50-200 5-20 30-50 3-5 白云岩 80-250 15-25 35-50 20-50
板 岩 60-200
7-15
45-60
2-20
土石块 归入土类
d为 裂 缝 间 距
松散状
松软状
⑵ 结构面性质和空间组合
隧
道
● 性质
工
程
1) 结构面的成因；
2) 结构面的光滑程度；
3) 结构面的物质组成；
4) 结构面的规模；
5) 结构面的密集度。
SUI DAO GONG CHENG
●空间组合
指结构面的相互位置状态。
问题： 软弱结构面有怎样的害处？ 什么是不利空间组合？
单轴抗拉强度、剪切强度等等。
1．单轴抗压强度
在单向压缩条件下，岩石能承受的最大压应力，称为单 轴抗压强度，简称抗压强度。
SUI DAO GONG CHENG
岩块的抗压强度通常是采用标准试件在压力机上加轴向
荷载，直至试件破坏。如设试件破坏时的荷载为Pc（N），
隧 横断面面积为A(mm2)，则岩石的单轴抗压强度Rc(MPa)为：
07岩土工程地质分级与分类
GM
粉土质砾
35
GBJ145-90 砂类土的分类
土代 号 SW
土类
粒组含量 Cu≥5且 Cc=1～３ 不同时满足上 述标准
土名称 级配良好 砂 级配不良 砂 含细粒土 砂 粘土质砂 粉土质砂
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砂
细粒含量 <5%
SP
含细粒 土砂 细粒土 质砂
细粒含量5%～15% 细粒为粘土 细粒为粉土
SF SC SM
40
5.我国主要特殊土的基本特性
42
5.我国主要特殊土的基本特性
（1）黄土 ①黄土的成因和分布 黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。颜 色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色。黄土按成因分为原生黄土和次生黄土。 原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土 。 ②黄土的成分和结构 i）黄土的颗粒组成 黄土以粉土(0.075－0.005)为主，平均含量达50％以上。这一粒级 又可分为细砂、粉土和粘粒。 ii）黄土的矿物成分 粗矿物一般为次棱角状到棱角状，表面比较新鲜，较少受到风化； 细粒矿物以伊利石、蒙脱石为主。 ⅲ）黄土的化学成分 黄土的化学成分与黄土的矿物成分和风化有关。主要有Si02、A1203、 CaO，其次为Fe2O3、MgO和K20，此外尚含微量分散元素。 黄土中的易溶盐类以碳酸盐为主，氯化物和硫酸盐次之。 iv）黄土的结构特征 黄土孔隙率高达40％－50％，除粒间小孔外，黄土中还发育各种特 有的大孔隙，如虫孔、植物根孔、裂隙、封闭空洞和巨大的潜蚀空洞等， 使黄土具有特殊的工程地质性质－湿陷性。一般地层越老，孔隙率越低； 坡积、残积黄土的孔隙率比冲积黄土高。
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ii)粒度成分的累计曲线 土颗粒组成特征应根据土的级配指标的不均匀系数(Cu)和 曲率系数(Cc)确定： d60——限定粒径：土样中小于该粒径的土粒重量占土粒总重量的 60%； d10——有效粒径：土样中小于该粒径的土粒重量占土粒总重量的 10%； d30：土样中小于该粒径的土粒重量占土粒总重量的30%。
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按岩体坚硬程度的定性划分如表1-7所示 按岩体完整程度的定性划分如表1-8所示
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15
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表1-9 表1-10 Iv与定性划分的岩石完整程度的对应关系
RQD
10cm(
含10cm）以上的岩芯 钻孔长度
累计长度 100%
5
根据岩芯质量指标大小，将岩体分为五类，如表1-1
表1-1
岩石质量指标
分类 很差 差 一般 好 很好
RQD/%
<25
25~50 50~75 75~90
>90
等级 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
优缺点：简单易行，经济，快捷评价岩石质量；RQD指 标没有反映岩体的节理方位、充填物的影响，因此， 在更完善的岩体分类中，仅把RQD作为一个参数加以 利用。
BQ 90 3CW 250IV
a当cw 90Iv 30时，以cw 90Iv 30和Iv代入上式求BQ值 b当Iv 0.04cw 0.4时，以Iv 0.04cw 0.4和cw代入上式求BQ值 岩体基本质量分级。按计算的BQ值和岩体基本质量的特 性将岩体划分为五级如表1-12所列
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岩体地质力学分类（CSIR）
CSIR分类指标值RMR由岩块强度、RQD值、节理 间距、节理条件及地下水等5种指标组成。分类时， 根据各种指标数值按表1-2的标注评分，求和总分 RMR值，然后按表1-3和表1-5的规定对总分做适当 修正，最后用修正的总分对照表1-4求得所研究岩 体的类别及相应的无支护地下工程的自稳定时间 和岩体强度指标（C，φ）值。
2 .8
2 I0.75 S(50)
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岩体完整程度定量指标的确定与划分
岩体完整度定量指标，采用实测岩体完整
I ( ml ) 2 cl
性系数Iv确定。
当无条件取得 Jv 实测值时，可选择有代表 性的露头或开
挖面，对不同的工程地质岩组进行节理裂隙统计，计算岩
体体积节理数
Jv
Hale Waihona Puke (条/m3 )Jv
S1
S2
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（2）岩体基本质量定量指标的确定与划分 岩体坚硬程度定量指标的确定与划分
岩石坚硬程度定量指标，采用实测岩石
单轴饱和抗压强 CW 来衡量。当无条件取得
的实测值时，cw 可采用实测掩饰的点荷载
强度指数 IS(50) 进行换算，IS(50) 是指直径50mm圆 柱形试件径向加压时的点荷载强度。
cw2
表1-12
岩体基本质量分级
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工程岩体质量指标BQ的修正与分级
工程岩体的稳定性，除与岩体基本质量的好坏有关外， 还受地下水、主要软弱结构面、初始地应力场的影响。应 结合工程特点，考虑各种影响因素修正岩体基本质量指标 BQ值，作了不同工程岩体分级的定量依据。
因此，对工程岩体BQ值修正值按下式计算
BQ BQ 100(K1 K2 K3)
根据修正值BQ进行工程岩体分级仍按表1-12进行各级 岩体的物理力学参数和岩体自稳定能力按表1-16确定。
边坡工程岩体详细定级时，应按不同坡度考虑地下水、 地表水、初始应力场、结构面间的组合、结构面的产状与 边坡面之间的关系等因素对边坡岩体级别的影响修正。
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表1-12
岩体基本质量分级
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表1-13
I ( ml )2 cl
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表1-6
岩体结构类型分类表
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我国工程岩体分级标准
我国《工程岩体分级标准》 （GB50218-94）提出两步分级法：1按岩体 基本质量指标BQ进行初步分级；2针对各类 工程岩体特点，考虑各因素的影响，对BQ 值进行修正，再详细分级。
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工程岩体基本质量的确定与分级 《工程岩体分级标准》指出：岩石的坚
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工程岩体分类
工程岩体分类现状：
按其所涉及的 因素多少分
单因素分类法 多因素分类法
按其目的分
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综合性 专题性
按岩石质量指标RQD分类
用直径大于或等于75mm的金刚石钻头和双层岩 芯管在岩石中钻进，连续取芯，将长度在10cm （含 10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长度的百分比， 称为岩石质量指标RQD
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按岩体结构类型分类
按岩体结构类型进行分类是中国科学院地质 研究所的谷德振教授提出的，它主要是根据岩体 的结构类型、完善程度、结构面特征以及岩块单 轴强度指标等因素的综合指标对岩体分类。
特点：充分考虑岩体中各种结构的地质成因， 突出岩体的工程地质特性。岩体的强度指标采用 岩块的饱和单轴抗压强度值来衡量。
Sn
Sk
表1-11
实测岩体体积节理数
J
与岩体完整性指数
v
I
对应表
v
Jv (条/ m3)
Iv
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（3）岩体基本质量分级
岩体基本质量分级应根据岩体的定性特征和岩体基本 质量指标BQ两者共同确定。 岩体基本质量指标BQ的确定。岩体基本质量指标BQ以 103个典型工程为抽样总体，采用多元逐步回归和判别分 析法建立岩体基本质量定量指标之间的关系式
地下水影响修正系数K1
表1-14 主要结构面产状影响修正系数K2
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表1-15 初始应力状态影响修正系数K3 表1-16 各级岩体物理力学参数和围岩自稳定能力表
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9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/92020/11/9Monday, November 09, 2020
工程岩体分类与分级
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目录
❖工程岩体分类的目的和原则 ❖工程岩体分类 ❖我国工程岩体分级标准
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工程岩体分类的目的和原则
目的： ①对工程岩体质量的优劣给予明确的区分和定性评价； ②为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供
依据。 原则：
①确定分类的目的和适用对象； ②分类是定量的，便于技术计算和制定定额； ③分类的级数合适，一般分为五级； ④分类方法和步骤简单明了，便于记忆和应用； ⑤每个分类因素是独立的，有明确的物理意义。
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表1-2
岩体地质力（RMR）分类表——分类参数及评分值
8
续表1-2
表1-3
岩体地质力学（RMR）分类表——按节理方向修正评分值
9
表1-4 岩体地质力学（RAR）分类表——按总评分值确定的岩体级别及岩体质量评价
表1-5
节理走向和倾角对隧道开挖的影响
CSIR分类从现场应用来看，使用较简便，大多数场合岩体评分值（RMR） 都有用，但在处理那些造成挤压、膨胀和涌水的极其软弱岩体问题时，此法 较难应用。