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1、结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法 中国地质大学（武汉）工程学院图赵连 摘要:岩体工程分类是岩体力学中的一个重要研究课题，它既是工程岩体稳定性分析的基础， 也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径。当前常用的岩体分类方法有很多，本文结合 笔者的实习经历，主要阐述了其中岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类 法（Q指标分类法）以及HC水电分类法及其具体操作方法，同时分析了它们之间的联系和 存在的问题，具有良好的实际指导意义和理论发展意义。关键字：岩体工程分类图RMR分类图Q指标分类图HC水电分类图联系图问题一. 引言岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程
2、地质条件和岩体 力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计，施工和处理等方面成功与失败的经验教训， 对岩体进行归类的一种工作方法。其目的是通过分类，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的选择等提 供参数和依据。目前国内外提出的岩体分类方案有数十种之多，其中以考虑各种地下洞室围 岩稳定性的居多。有定性的，有定量或半定量的，有单一因素分类，也有考虑多种因素的综 合分类。各种方案所考虑的原则和因素也不尽相同，但岩体的完整性和成层条件，岩块强度， 结构面发育情况和地下水等因素都不同程度的考虑到了。常用的岩体分类方法有迪尔和米勒 的双指
3、标分类发，国际岩土工程勘察规范GB50021-94中提出的岩石强度分类法，BQ岩 体质量分类法，国际锚杆喷射混凝土支护技术规范GBJ86-85中提出的洞室围岩分类法， 岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电 分类法等多种岩体分类方法。下面主要以岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质 量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法为例来简述岩体工程分类。二. 几种常用的岩体分类方法2.1岩体质量分类法（Q指标分类法）岩体质量分类 Q系统，简称Q系统，其英文名称为The Q-system for the rock mass classificatio
4、n （or characterization），是目前应用最广的岩体质量分类方法，其最初目的是为 了确定隧洞施工时的支护方案。该系统建立了岩体质量指标Q与支护类型之间的关系，并 在隧洞开挖实例验证的基础上建立了洞室开挖跨度与Q值的关系。Q系统是1974年挪威 的巴顿（Nick Barton）等人在研究了 212个隧洞工程实例的基础上建立起来的，它主要考虑 了岩体完整性、节理特性、地下水和地应力影响，并以六个参数（统称为Q参数）确定反 映隧洞围岩稳定性的岩体质量指标Q值。Q值按下式计算：Q=（ RQD / Jn） x （Jr/ Ja） x （Jw/ SRF）式中RQDDeere的岩石质量指标，定
5、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节理组数，这两者的比值粗略地代表岩石的块度。Jr 最脆弱节理的粗糙 度系数，Ja最脆弱节理面的蚀变程度或充填情况，这两者的比值代表了最脆弱节理的抗 剪强度。Jw裂隙水折减系数，SRF应力折减系数，这两者的比值反映围岩的主动应 力。这些标准的具体取值和评分标准如下：（1）RQD的取值一般以施工阶段现场实测统计数据为准，在某一段岩体中，如有n个RQD值则其值；（2）Jn取值：据野外实测与室内分析确定，具体取值如下表所列。Jn取值表节霍霍理霍图组霍图数Jn值A. 裂隙较少且发散，或只有少量隐裂隙0.51B. 1组或1组加零散裂隙23C.
6、 2组或2组加零散裂隙46D. 3组或3组加零散裂隙912E. 4组或4组以上1215（3）Jr取值：节理粗糙度系数取值标准如下表所列。Jr的取值情况节图理图粗图糙图度图系图数Jr值a. 不连续分布的裂面4b. 波状粗糙，或不规则34c. 波状光滑23d. 平直粗糙1.52e. 平直光滑11.5f. 镜面0.5（4）Ja取值：节理蚀变度系数取值标准如下表所列。Ja的取值节霍理霍蚀霍变霍程霍度Jaa. 裂面闭合，充填物为石英或绿帘石等坚硬，不软化，不透水矿物0.751b. 裂面仅有微蚀变痕迹12c. 裂面微蚀变，不含软化矿物薄膜，岩砾及无粘土岩屑等23d. 裂面壁有岩屑及未软化的粘土矿物等34e
7、. 裂面有软化或低抗剪强度的泥膜（如高岭土，石英等）4（5）Jw取值：考虑地下厂房区地下水丰富，多呈流水、局部涌水状。因此，本区节理水折 减系数Jw值根据不同情况，一般可取0.81.0。（6）SRF取值：厂房区岩石坚硬，地应力中等偏高（1220MPa），应力折减系数SRF结合 本区的情况，确定其具体取值如表下所列。应力折减系数的取值应图力图折图减图因图素SRF1bt/b 1 b c/b应图力图高团氐图情图况a. 靠近地表,低应力200 13 2.5b. 中应力 20010 130.66 12c. 高应力 105 0.660.33 0.52d. 中等岩爆 52.5 0.330.16 510根据上
8、述取值原则，按Q系统的计算公式，计算出Q值，再根据下表所列的分级标准即可 得出枢纽区Q系统的岩体分级结果如下。图由Q值确定的岩石级别Q 值 40 1040 110 0.11 8 48 24 12单轴抗压强度 200 100200 50100 2550 1025 310 3评霍霍分15 12 7 4 2 1 02 岩石质量指标 RQD（%） 90100 7590 5075 2550 200 60200 2060 620 6评霍图分20 15 10 8 54裂面特征粗霍糙图度很粗糙微粗糙微粗糙光滑/张图开霍度未张开1mm 5mm连图续霍性不连续弱连续弱连续连续连续岩石风化程度未风化微风化弱风化下段
9、 弱风化上段强风化胶图结图度好较好中等差极差评霍霍霍分25 20 12 6 05地霍下霍水干燥湿润潮湿渗水滴水涌水评霍霍分15 10 7 4 0在确定完上述各参数的权值和得分后，按RMR值的计算公式可求的所评价岩段的RMR值， 根据其大小，再运用Bieniwaski的岩体分级划分标准，可将地下厂房区岩体划分为五级，如 下表所列。由RMR值确定的岩体级别RMR 总评分 10081 8061 6041 4021 85 4不支护或局部锚杆或局部喷薄层混 凝土。大跨度时，喷凝土、系统锚杆加钢筋网II基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85T65 4III局部稳定性差。围岩强度不足
10、，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。 完整的较软岩，可能暂时稳定65T45 2喷混凝土、，系统锚杆加钢筋网。跨度为20至 25m时，并浇筑混凝土衬砌IV不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏可能发生45T25 2喷混凝 土、系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌V极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重T60 60Rb30 30Rb15 15Rb5岩石强度评分A 3020图2010图105图50霍注：1岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度的评分为30；2当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石评分大于20的，按20评分。(2) 岩体完整程度评分规定：霍霍
11、霍霍霍岩体完整程度评分表注：1当60MPaRb30MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和65时，按65评分；2当30MPaRb15MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和55时，按55评分；3当15MPaRb5MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和40时，按40评分；4当Rb5MPa，属特软岩，岩体完整性程度与结构面状态不参加评分。（3）结构面状态的评分表如下：结构面状态评分表注：1结构面的延伸长度小于3m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分另加3分，软岩加 2分；结构面延伸长度大于10m时，硬质岩、较软岩减3分，软岩减2分；2当结构面张开度大于10mm，无充填时，结构面状态的评分为零
12、。（4）地下水状态的评分表如下：修正后的地下水评分表注：基本因素评分T系前述岩石强度评分A、岩体完整性评分B和结构面状态评分C的和。（5）主要结构面产状的评分表如下：主要结构面产状评分表注：1按岩体完整程度分级为完整性差、较破碎和破碎的围岩不进行主要结构面产状评分的 修正。2本围岩工程地质分类不适用于埋深小于2倍洞径或跨度的地下洞室和特殊土、喀斯特洞穴 发育地段的地下洞室。3大跨度地下洞室围岩的分类除采用本分类外，尚应采用其他有关国家标准综合评定。对国 际合作的工程还可采用国际通用的围岩分类对比使用。三. 以上几种围岩分类方法的相互关系比尼威斯基的RMR分类法，Q系统分类发，HC水利水电围岩分类法都是采用多指标相结 合综合分析的围岩分类法。它们采用的指标体系既有相同点，又有区别。相同点是都考虑了 岩体的完整性、裂隙面的性
