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1、第7章 岩土工程地质分级与分类,工程地质,,工程地质 第7章 岩土分级分类,主要内容,1. 工程岩体分级,2. 土的工程分类,,工程地质 第7章 岩土分级分类,7.1 工程岩体分级,一、分级的目的,岩体 rock mass,地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用、构造运动以及风化、地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体。,结构面：岩体中各种具有一定方向，延展较大，厚度较小的二维地质界面均称为结构面。 软弱结构面：工程上把力学强度明显低于围岩的结构面称为软弱结构面。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,7.1 工程岩体分级,一、分级的目的,岩体 rock mass,岩体赋存于一定地质环
2、境之中，地应力，地温，地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。 岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合，褶皱，断层，节理，裂隙等等。 一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据解决问题的需要来圈定范围。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,7.1 工程岩体分级,一、分级的目的,岩体 rock mass,根据上述特征，岩体是地质体的一部分，并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体，也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组成的。,岩体强度远远低于
3、岩石强度； 岩体变形远远大于岩石本身； 岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,（1）通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。 （2）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。 （3）便于施工方法的总结,交流,推广，为便于行业内技术改革和管理。,一、分级的目的,目的：评价工程岩体的稳定性,,工程地质 第7章 岩土分级分类,岩石分级方法早在1774年欧洲人罗曼就提出来了。他首先对石灰岩作了系统分类。以后，18世纪末俄国人维尔涅尔(Bepuep)又将岩石
4、定性地分成五类：松软岩、软岩、裂隙破碎岩、次坚硬岩和坚硬岩。而真正把岩石分级同工程联系起来还是从19世纪后期才开始。20世纪50年代以后，岩体分级促进了工程建设的发展，越来越受到重视，从而加快了发展的步伐，取得了重大进展。据统计，迄今各种各样的岩体分级方法已有百余种之多。如何正确认识和选取合理的分级方法，是人们普遍关注的问题。,一、分级的目的,,工程地质 第7章 岩土分级分类,任何一种岩体分级方法都是为一定的目的服务的，因此它必然存在一定的局限性，而且由于岩体客观存在的复杂性，同样一种岩体分级方法，在某一场合适用，在另外一个场合又未必适用，因为这些方法都是针对某种类型岩石工程或专门需要而制定的
5、。例如用于锚杆支护的围岩分级；地铁岩层分级；坝基岩体分级以及工程地质的岩石分级等等。,一、分级的目的,按用途：,通用分级 专用分级,,工程地质 第7章 岩土分级分类,二、影响岩体工程性质的主要因素,岩石质量 岩石的强度和变形室内单轴抗压强度指标。 单轴抗压：岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 岩体完整性 各种结构面的影响结构面的调查统计、试验。 水的影响 水对岩石的软化；渗流的影响。 软化系数：岩石浸水饱和前后的单轴干、湿抗压强度之比。 风化程度 分化的分级分类,,工程地质 第7章 岩土分级分类,20世纪70年代至今，多种分级方案，反映岩体的结构特征、所处的环境特征、力学特征。 P9697表7.1
6、 影响较大的：RMR、RSR、Q、Z系统等 我国工程岩体分级标准-强制性标准(1994),三、工程岩体分级的代表性方案,,工程地质 第7章 岩土分级分类,三、工程岩体分级的代表性方案,,工程地质 第7章 岩土分级分类,三、工程岩体分级的代表性方案,岩芯采取率（core extraction）:钻孔中取得的岩芯长度与钻探进尺的比值，用百分数表示。,岩石质量指标RQD（rock quality designation）:,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。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,三、工程岩体分级的
7、代表性方案,岩石质量指标RQD（rock quality designation）:,,工程地质 第7章 岩土分级分类,三、工程岩体分级的代表性方案,岩土工程勘察规范(GB500212001) 根据岩石质量指标RQD分类：,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准（GB50218-94),概述： 各部门分级方法不尽相同，为了在有岩石工程的各部门间建立可比性和统一性，国家制定了工程岩体分级标准。 分级指标： 岩体基本质量：由岩石的坚硬程度和岩体完整程度所决定，是岩体所固有的属性，是有别于工程因素的共性。 工程因素：地下水、初始应力、软弱结构面等。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,
8、四、工程岩体分级标准,分级方法： 初步定级：从定性判别与定量测试两个方面分别确定岩石的坚硬程度和岩体的完整性，计算岩体基本质量指标Q； 详细定级：结合工程特点，考虑地下水、初始应力以及软弱结构面走向与工程轴线的关系等因素，对岩体基本质量指标Q进行修正，以修正后的岩体基本质量Q作为划分工程岩体级别的依据。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（1）岩石坚硬程度 I. 岩石坚硬程度的定性划分。根据对岩石风化情况、锤击手感、浸水后的反应等方面的观察来判断岩石的坚硬程度。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（1）岩石坚硬程度 .岩石坚硬程度
9、的定量指标。单轴抗压强度（测试按国家标准进行，也可通过点荷载试验用点荷载强度指数Is(50)作为替代指标）。,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可按下表确定。,Rc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（2）岩体完整程度的确定 结构面的组数、分布及性质都影响岩体的完整性。,I. 岩体完整性的定性划分。根据岩体中结构面发育程度和结合程度以及岩体结构类型来认识和区分岩体的完整性。,岩体完整程度定性划分,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（2）岩体完整程度的确定 结构面的组数、分布
10、及性质都影响岩体的完整性。,结构面结合程度取决于结构面张开度、粗糙度、贯通性及充填物性质。,结构面结合程度的划分,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（2）岩体完整程度的确定,II. 岩体完整性的定量指标。最常用的是完整性系数Kv，不具备测试条件时也可用岩体体积节理系数Jv作为替代指标。,Jv与Kv对照表,Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（3）岩体基本质量分级的确定,在大量测试数据基础上筛选出最佳分级判据，并以103个典型工程为抽样总体，采用多元回归和判别分析法建立了岩体基本质量指标计算式：
11、,限制条件： I. 当Rc 90Kv +30时，应以Rc = 90Kv +30计算； II. 当Kv 0.04 Rc+0.4时，应以Kv =0.04 Rc+0.4计算。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,初步分级,（3）岩体基本质量分级的确定,如果定性描述与定量分级不一致，相差一级以定量分级结果为准，若相差一级以上，需重新进行。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,四、工程岩体分级标准,详细分级,岩体基本质量分级是各类岩体工程分级以及选择工程参数的基础。在工程可行性研究或初步设计阶段，可作为工程岩体的初步分级。 工程岩体除与岩体基本质量好坏有关外，还受初始应力、地下水、工程
12、尺寸以及施工方法等因素的影响。按国标，应结合工程特性修正岩体基本质量指标。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,7.2 土的工程分类,土是由固、液、气三相组成的松散沉积物。 土是岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积形成的堆积体， 不同成因的土的工程性质不同。,,工程地质 第7章 岩土分级分类,7.2 土的工程分类,,工程地质 第7章 岩土分级分类,一、土的工程分类概述,土的工程分类的目的,土的工程分类的原则,土的工程分类体系,,工程地质 第7章 岩土分级分类,一、土的工程分类概述,根据土类，可以大致判断土的基本工程性质，并可结合其他因素评价地基的承载力、抗渗流与抗冲刷稳定性，在振动作用下的可液化性以及
13、作为建筑材料的适宜性等 根据土类，可以合理确定不同土的研究内容与方法 当土的性质不能满足工程要求时，也需根据土类（结合工程特点）确定相应的改良与处理方法。,土的工程分类的目的,,工程地质 第7章 岩土分级分类,一、土的工程分类概述,以成因、地质年代为基础的原则 因为土是自然历史的产物，土的性质受土的成因（包括形成环境）与形成年代控制。 是工程特性差异的原则 土的分类体系采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土得不同特性，即同类土的工程性质最大程度相似，异类土的工程性质显著差异。 是简明的原则 土的分类体系采用的指标，既要能综合反映土的主要工程性质，又要其测定方法简单，且使用方便。,土的分类原
14、则,,工程地质 第7章 岩土分级分类,一、土的工程分类概述,普通分类 对粗粒土按粒度成分来分类；对细粒土按土的Atterberg界限来分类 土的成因分类 专门分类 以某一种特定的建筑工程为对象，按某一个或几个单项指标所提出的分类。,土的分类体系,国家标准土的分类标准（GBJ145-90） 行业标准建筑地基基础设计规范 （GB 500072002) 岩土工程勘察规范 (GB 500212001),,工程地质 第7章 岩土分级分类,二、土的工程分类方案简介,土的分类标准（GBJ-90）,1. 工程用土的类别应根据下列土的指标确定: 一土颗粒组成及其特征；二土的塑性指标：液限wL塑限wP和塑性指数IP；三土中有机质存在情况,2. 土的粒组划分标准：土颗粒粒径范围,一般规定,,工程地质 第7章 岩土分级分类,二、土的工程分类方案简介,土的分类标准（GBJ-90）,3. 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Cc数确定并应符合下列规定,,工程
