第五章 工程岩体分类
第5章工程岩体分类

• 根据修正值的[BQ]进行重新分级。确定 各级岩体的物理力学参数和围岩自稳能力 。 2020/6/2
地下水影响修正系数(K1)表
K1
BQ
>450 450~350 350~250 <25
2020/6/2
(三)Q分类
由巴顿(Barton,1974)等人提出,其分类 指标为岩体质量指标:
式中:RQD为岩石质量指标,定义为大于10cm的岩心累计长度与钻 孔进尺长度之比的百分数;Jn为节理组数;Jr为节理粗糙系数;Ja为 节理蚀变系数;Jw为节理水折减系数;SRF为应力折减系数。
2020/6/2
当σcw>90Kv+30时,令σcw=90Kv+30 当Kv>0.04σcw+0.4时,令Kv=0.04σcw+0.4
Jv(条/ m3)
Kv
2020/6/2
<3 >0.75
3~10
0.75~ 0.55
10~20
0.55~ 0.35
20~35
0.35~ 0.15
>35 <0.15
• 分级方法:
(1)按岩体基本质量指标BQ进行初步分级 (2)根据天然应力、地下水和结构面方位等对
类 别 硬质 岩石
软质 岩石
亚类
极硬岩 石
次硬岩 石
次软岩 石
极软岩 石
饱和单轴抗压强度 (MPa) >60
30~60
5~30
<5
代表性岩石
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
粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片 岩、云母片岩等
2020/6/2
5 工程岩体分类

式中: c , t
岩石试件的抗压强度和抗拉强度。
(2) Hoek-Brown经验方程
Hoek和Brown根据岩体性质与实践经验,用试验
方法导出了岩块和岩体破坏时主应力之间的关系为:
1 3 m c 3 s c2
1 —岩体破坏时的最大主应力; 3 —岩体 式中:
25~50 差
50~75 一般
75~90 好
90~100 优秀
RQD 指标在美国及欧洲有广泛应用,它是评估岩芯质量 的简单、费用省并能再现的方法。尽管其本身并不是岩体的充 分描述,但该指标仍然作为分类参数,在隧道工程中用作选择 隧道支护时的参考,发现非常有用。
尽管RQD花费不多,但由于它并不考虑不连续 面的刚度、方向、连续性及充填材料的影响,因而 不能单独提供对岩体的充分描述。
(4)围岩松动圈分类
围岩类别 小松 动圈 分类名称 围岩松动圈 /cm 支护机理及方法 备注 围岩整体性好,不 易风化的可不支护 局部锚杆支护 刚性支护有局部破 坏,采用可缩性支护 刚性支护大面积破 坏,采用可缩性支护 围岩变形有稳定期
I
Ⅱ
稳定围岩
较稳定围岩 一般围岩 一般不稳定围岩 (软岩) 不稳定围岩 (较软围岩)
3. 围岩松动圈分类法
(1)概念 开巷后:(1)巷道周边应力集中;(2)围岩强度降 低(三向应力状态→两向应力状态)(3)开挖扰动等 围岩应力与围岩强度的关系发生变化(超过则破坏, 等于为极限平衡,小于则稳定)
(2)理论分析
(3)松动圈声测方法及原理 声测法测试围 岩松动圈的物理基础,是各类岩石中声波速度不 同,同种岩石则随破裂程度的增加,声速降低。
mt c m m 2 4s
工程岩体分类分级课件

岩体基本质量分级。按计算的 BQ值和 岩体基本质量的特性2将0 岩体划分为五级如
表1-12
岩体基本质量分级
21
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B因Q值此,,作对BQ了工不程B同Q岩工体10程B0(Q岩K值1 体修K分2正级值K的3按) 定下量式依计据。
算
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2物2 理力学参数和岩体自
表1-12
岩体基本质量分级
23
表1-13
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
衡量。
cl
11
表1-6
岩体结构类型分类表
12
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。
13
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
6
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。
工程岩体分类

2.1 按岩块的单轴抗压强度(Rc)分类
表5-1 岩块按抗压强度分类
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
岩石单轴抗压强Rc (MPa) 250~160
160~100
100~40
<40
岩石类别 特坚岩 坚岩 次坚岩 软岩
2019/11/21
8
2.2 RQD(rock quality designation)分类
表5-5 Rc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系
Rc(MPa)
>60
60~30
30~15
15~5
<5
坚硬程度 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩
软岩
极软岩
注意:Rc≥60坚硬岩, Rc<5极软岩,与表5-1 Rc=160~100有区别
2019/11/21
18
(2)岩体完整性指标Kv[>0.75~0.15]
RQD(岩体质量指标): 用直径为75mm的金刚
钻头,双层岩芯管在岩 石中钻进,连续取芯。 长度大于10cm的岩芯总 长度与钻进总进尺的比 值,以百分数表示。
岩石质量指标RQD(rock quality designation):
RQD
LP
( 10cm的岩芯断块长度 Lt (岩芯进尺总长度 )
)
100 %
用RQD值来描述岩石的质量分级:
表5-4 类别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
按RQD大小的岩石工程分级
RQD(%)
工程分级
90~100
极好的
75~90
好的
50~75
中等的
25~50
差的
0~25
极差的
5级分级,极好的~极差的。
11
第五章工程岩体的分类-PPT精品文档

2019/3/26
山东科技大学
5
2)分类种类
原则的、大致的分类,未针对专门的工程领域, 供各学科领域各部门安全使用的分类。 (2)专用分类:
(1)通用分类:
专为某项工程目的服务的分类,考虑因素少一些, 深入、细致。
2019/3/26
山东科技大学
6
二、工程岩体分类原则
(1)确定种类。
(2)定量—便于使用。
范 围 采用值 最小值
>0.8 0.8 0.6
0.5~0.8 0.65 0.5
0.3~0.6 0.45 0.3
<0.4 0.3 —
可接收距离 ( m)
范 围 最小值
5~10 3
3~5 2
1~3 1
<1 —
2019/3/26
山东科技大学
16
表5-6 日本铁路隧道围岩分类
围 岩 强 度 分 类 1 岩 质
和夹层等的关系。 孔隙率、吸水率 各向异性,平行层面>垂直层面(<1.67) 变化(压力大,速度)
结构面的存在使波速下降。
中科院地质所分类(见下表5-5)
4 类:块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。 指标:波速Vp;岩土体/岩块,Vp之比;波可接收距 离(m)。
2019/3/26 山东科技大学 15
主要是强度和变形性质,一般用室内岩块试验的单 轴抗压强度Rc 来反映 。
(2)岩体的完整性
反映结构面的产生及面内充填物法,一般2种方法或 指标。
①直接法:结构面的充填物及结构面形状、分布规律。
2019/3/26 山东科技大学 8
例:节理组数、间距、切割度Xe、裂隙度K、体积裂隙率。
②间接法:岩体弹性纵波速度。
岩体工程地质性质

散介质的岩体结构,一般是工程清
挖的对象。
三、岩体的工程地质质量分类
作为工程建筑的地基、围岩或是材料的岩体,因为
其岩石质量不同,岩体结构类型不同,岩体结构面类型也
有差异,再加上水的参与,风化作用的影响等等,使岩体
质量的评定因素十分复杂。但为了满足工程建设的实际需
要必须对岩体的工程地质质量进行分类。
1.岩石质量指标(R、Q、D—Rock, quality designation)分类
一、岩体结构面类型
指切割岩石的所有地质界面,如岩层面、断层面、节理面等。 依据结构面成因将其分为三种类型。 1.原生结构面:与岩石同时形成,如层面、片理,收缩裂隙。
2.次生结构面:岩石形成后叠加形成的,节理面,断层面等。
3.软弱结构面:是一类特殊的结构面,特指岩体中具有一定
厚度的结构面。它可以是原生的,也可以是次生的,工程地质 勘察中应予以特别重视。如砂岩中的泥岩夹层,花岗岩中的裂 隙风化带等。
弹塑性变形 --褶皱
弹脆性变形 --断层
(1)微裂隙压密阶段:岩石中微裂隙 在荷重下压密,此阶段δ 变化小而ε 变 化大 (2)弹性变形阶段:裂隙进一步密合, 不产生新裂隙,δ 、ε 近乎同步增加(曲 线外切线近45°),最高点称弹性极限抗
δ
屈服点
ε
压强度,亦称屈服点。
(3)裂隙发展和破坏阶段:新裂隙产生并发展,δ 增加不 多,而ε 快速增加,直至最高点,岩石发生整体破坏,此点的 δ 值称单轴极限抗压强度。 (4)峰值后阶段:岩石大变形,δ 下降至稳定。
(1)整体结构:即完整岩体,强度高、力学性质稳定。 (2)块状结构:整体强度高、
块度均匀,与完整岩体相近。 (3)镶嵌结构:块度具有显著两分性,但整体强度仍较高。
工程岩土与测试:我国常用的岩体分类

岩体工程分类
附录:地下工程岩体自稳能力的确定
注:小塌方:塌方高度<3m,或体积<30m3; 中塌方:塌方高度3~6m,或体积30~100m3; 大塌方:塌方高度>6m,或体积>100m3;
按岩体的基本质量指标BQ进行 初步分级
对BQ值进行修正
按修正后的BQ值进行详细分级
地应力 地下水 结构面
岩体工程分类
1)岩体基本质量分级:
• 认为岩石的坚硬程度和岩体完整程度所决定的岩体基本质 量,是岩体固有的属性,是有别于工程因素的共性。岩体 基本质量好,则稳定性也好;反之则差。
• 岩石的坚硬程度和岩体的完整程度,应采用定性划分和定 量指标两种方法确定。
较软岩,岩体破碎; 软岩,岩体较破碎或破碎; 全部极软岩及全部极破碎岩
>550 550~451 450~351
350~251
<250
岩体工程分类 2)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。结合工 程特点,考虑各种影响因素来修正岩体基本质量指标BQ值, 作为不同工程岩体分级的定量依据。
软岩
<5 极软岩
• 岩体完整程度的定量指标:采用实测岩体完整性指数Kv来确定,而岩体完整性 指数是用弹性波试验资料确定。
岩体完整程度划分表
岩体完整性系数(Kv) >0.75
0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15
岩石的工程分类

第五节岩体的工程分类二、岩体的工程分类1、岩体质量分级(《工程岩体分级标准》GB50218-94)分级指标:岩体基本质量指标BQBQ=90+3σcw +250 Kv当σcw>90Kv+30时,令σcw=90Kv+30当Kv>0.04σcw+0.4时,令Kv=0.04σcw+0.4 Jv与Kv对照表Jv(条/m3)<33~1010~2020~35>35Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15分级方法:(1)按岩体基本质量指标BQ进行初步分级;(2)根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行修正;(3)按修正后的[BQ]进行详细分级。
岩体质量分级基本质量级别岩体质量的定性特征岩体基本质量指标(BQ)Ⅰ坚硬岩,岩体完整>550Ⅱ坚硬岩,岩体较完整;较坚硬岩,岩体完整550~451Ⅲ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450~351Ⅳ坚硬岩,岩体破碎;较坚硬岩,岩体较破碎破碎;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350~251Ⅴ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<250岩石坚硬程度按下表划分。
岩石坚硬程度划分表岩石饱和单轴抗压强度σcw(MPa)>6060~3030~1515~5<5坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩岩体破碎程度按下表划分。
岩石完整程度划分表岩体完整性系数Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎当地下洞室围岩处于高天然应力区或围岩中有不利于岩体稳定的软弱结构面和地下水时,岩体BQ值应进行修正,修正值[BQ]按下式计算:[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)K1-地下水影响修正系数;K2-主要软弱面产状影响修正系数;K3-天然应力影响修正系数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
4
不采用
5~25
2
不采用
1~5
1
不采用
﹤1
0
第二节 工程岩体代表性分级简介
(2)岩石质量指标RQD由修正的岩芯采取率确定
对应于RQD的岩体评分值R2
表5-8 由岩芯质量指标所确定的岩体评分值R2
RQD(%) 90~100 75~90 50~75 25~50
评分值
20
17
50
8
﹤25 3
第二节 工程岩体代表性分级简介
3.分类的独立因素 (1)岩石材料的质量(强度指标)。 (2)岩体的完整性,密集度、切割度、连续性等。 (3)岩体结构面产状与岩体工程的相对空间位置关系等。 (4)地下水(软化、冲蚀、降低有效正应力、c、φ) (5)地应力(大小、最大主应力方向) (6)其它因素(自稳时间、位移率)
其中1.2是岩石基本质量,3-6是考虑工程岩体特点的其它因素。
第一节 工程岩体分级目的与原则
二.工程岩体分级原则
1.针对工程性质的不同,应采用不同的 分级体系; 2.尽可能采用定量分级; 3.分级不宜太多,常用(4-6)级; 4.分级方法简捷;
第一节 工程岩体分级目的与原则
三、工程岩体分类的独立因素分析 5.采用独立的因素作为分级依据:
1)岩石材料的质量 2)岩体的完整性 3)水的影响 4)地应力 5)某些综合因素
第二节 工程岩体代表性分级简介
(1)与岩石抗压强度相关的岩体评分值R1可以用标准试件
进行单轴压缩来确定,也可由点荷载试验确定。
表5-7 由岩石单轴抗压强度所确定的岩体评分值R1
点荷载指标
单轴抗压强度
(Mpa)
(MPa)
评分值
>10
>250
15
4~10
100~250
12
2~4
50~100
7
1~2
25~50
﹤15°
第二节 工程岩体代表性分级简介
Q = RQD × Jr × J w Jn J a SRF
RQD—岩体的质量指标
Jn—节理的组数系数
Q分类的优点: 1)考虑因素相对全面;2)
Jr—节理的粗糙度系数
适用于各种岩石(软、
Ja—节理的蚀变系数
硬); Q分类的缺点:
Jw—地下水的影响系数
没有考虑节理方位(怕失去
1
2013/10/16
4.6 岩体分类
1、岩体分类的目的和意义 2、岩体分类的原则 3、分类的独立因素 4、几种典型的分类理论和方法
1.分类的目的与意义 (1)分析、评价工程岩体稳定性的需要。 (2)为岩石工程的勘察、设计、施工和编制定额和概预算提 供必要的基本依据。 (3)便于设计、施工方法的总结,交流,推广。 (4)为便于行业内技术改革和管理。
表5-10 由节理面壁的几何状态所确定的岩体评分值R4
说明
评分 值
尺寸有限的很粗糙的表面,很坚硬
30
略微粗糙的表面,张开度小于1mm,硬岩壁
25
略微粗糙的表面,张开度小于1mm,软岩壁
20
光滑表面,由断层泥填充厚度小于5mm;张开度1~5mm,节理延伸超过数米 10
由厚度大于5mm的断层泥充填的张开节理,张开度大于5mm的节理,节理延伸
体现安全、经济、发展的思想,岩石力学研究领域的重要基础性课题。
2. 分类原则
(1)有明确的类级和适用对象(专题性的、综合性的)。 (2)根据适用对象选择考虑因素(单因素、多因素)。 (3)有定量的指标。 (4)类级一般分五级为宜。 (5)分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。
发展趋势:“多因素、综合特征值”分类法
表5-13 类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
岩体的岩土力学分类 岩体的描述 很好的岩石 好的岩石 较好的岩石 较差的岩石 很差的岩石
岩体评分值RMR 80~100 61~80 41~60 21~40 0~20
第二节 工程岩体代表性分级简介
本分类还给出了对岩体稳定性(隧洞岩体自稳时间) 以及对应的岩体c,φ值,建议值见表5-14。
2013/10/16
第五章:岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 第二节 • 工程岩体代表性分级简介 第三节 • 我国工程岩体分级标准
第一节 工程岩体分级目的与原则
一.工程岩体分级目的 1.概念
在工程建设的各个阶段(规划、勘察、 设计和施工)中,正确地对岩体的质量 和稳定性作出评价,具有十分重要的意 义。
第二节 工程岩体代表性分级简介
1、按岩石的单轴抗压强度RC分类
用岩块单轴抗压强度进行分类,简单,因
此在工程上采用了较长的时间(普氏系数)。 (一)岩石单轴抗压强度分类
类别
岩石单轴抗压强度Rc (MPa)
岩石类别
Ⅰ
250~160
特坚岩
Ⅱ
160~100
坚岩
Ⅲ
100~104
次坚岩
Ⅳ
<40
软岩
2
2013/10/16
Kv 级次 岩体类别
0.8~1 Ⅰ
非常好
0.8~0.6 Ⅱ 好
0.6~0.4 Ⅲ
较好
0.4~0.2 Ⅳ
不好
0.2~0 Ⅴ
非常不好
第二节 工程岩体代表性分级简介
日本池田和彦提出了日本铁路隧道围岩强度分类。先将岩质分 六类,在根据弹性波在岩体中的速度,将围岩强度分为七类。
第二节 工程岩体代表性分级简介
4、按岩体综合指标分类 (一) 富兰克林岩石工程分类 根据岩块强度(点荷载强度指标)和岩体结构面间距综合考虑
第二节 工程岩体代表性分级简介
(二)以点荷载强度指标分类
岩石点荷载试验可在现场测定,数量多而简便,所以用点 荷载强度指标分类得到重视。用Is表示。
低 极低 的
中等 高
很高 极高的
第二节 工程岩体代表性分级简介
2、按巷道岩石稳定性分类 (一)斯梯尼(Stini)分类
根据巷道围岩的稳定性进行分类,如表5-2所示。
表5-14 岩土力学分类与岩体自稳时间一览表
岩体分类级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
平均自稳时间
15m跨,20年 10m跨,1年 5m跨,1星期 2.5m跨,10h 1m跨,30min
岩体的内聚力(KPa)
﹥40
300~400 200~300
100~200
﹤100
岩体的摩擦角
﹥45° 35°~45° 25°~35° 15°~25°
第二节 工程岩体代表性分级简介
(二)前苏联巴库地铁分类
根据岩石抗压强度、工程地质条件和开挖时岩体稳定破坏现象, 分四类,并有相应的施工措施,见表5-3
第二节 工程岩体代表性分级简介
3、按岩体完整性分类
(一)按岩石质量指标 RQD 分类 (Rock Quality Designation)
岩芯采取率是指采取岩芯总长度与钻孔在岩层中的长 度之比。
第五章:岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 √
第二节 • 工程岩体代表性分级简介 第三节 • 我国工程岩体分级标准
第二节 工程岩体代表性分级简介
20世纪5060年代以来,在国外提出了许 多工程岩体的分级方法,如美国RQD法、南 非地质力学法、挪威Banon法等。20世纪70 年代以来,国内有关部门在各自工程经验 的基础上制定了一些岩体分级方法,如谷 德振岩石质量系数法、关宝树围岩质量Q值 、鲁布革地下厂房围岩分类法、总参坑道 工程围岩分类法等,在此基础上总结编制 了我国工程岩体分级标准(GB50218-94)。
第一节 工程岩体分级目的与原则
对工程岩体稳定性作分析判断的数值计算和 物理模型试验,要求事先进行相当详尽的地质勘 察和岩石力学试验研究,花费人力和财力很多。 地质条件复杂时,前期工作往往拉得很长,这种 方法一般用于大型或重要的工程。
针对不同类型岩体工程的特点,根据影响 岩体稳定性的各种地质条件和岩石物理力学特性 ,将工程岩体分成稳定性程度不同的若干级别, 以此为标尺作为评价岩体稳定的依据,是岩体稳 定性评价的一种简易快速的方法。
3
2013/10/16
第二节 工程岩体代表性分级简介
用RQD值来描述岩石的质量--分级(表5-4)
表5-4 按RQD进行的工程岩体分类
等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
RQD(%) 90~100 75~90 50~75 25~50
0~25
工程分级 极好的 好的 中等的 差的 极差的
第二节 工程岩体代表性分级简介
RQD是选用坚固完整的、其长度大于或等于10cm的岩芯 总长度与钻孔长度的比,百分数表示为:
RQD = ∑ l(l ≥ 10) ×100%
L
工程实践说明,RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。
按岩体完整性分类 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。RQD是选用坚固完整的、其 长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长度的比, 百分数表示。工程实践说明RQD是一种比岩芯采取率
第五章:岩体工程分级
第一节 • 工程岩体分级目的与原则 √ 第二节 • 工程岩体代表性分级简介 √
第三节 • 我国工程岩体分级标准
第三节 我国工程岩体分级标准 (GB50218-94)
第一节 工程岩体分级目的与原则
2.目的
工程岩体分类的目的,是从工程的 实际需求出发,对工程建筑物基础或围岩 的岩体进行分类,并根据其好坏,进行相 应的试验,赋予它必不可少的计算指标参 数,以便于合理地设计和采用相应的工程 措施,达到经济、合理、安全的目的。因 此,工程岩体分类是以岩体工程建设的勘 察、设计、施工和编制定额提供必要的基 本依据。