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1、第五章第五章 工程岩体分类工程岩体分类 第一节 概述第二节工程岩体分类的目的与原则第三节工程岩体代表性分类第四节我国工程岩体分级标准 （GB5021394）2024/8/51工程岩体的分类教学目的： 了解工程岩体的分类目的和原则， 有代表性的分类方法。学时分配：学时分配：4学时2024/8/52工程岩体的分类第一节第一节 概述概述一.对岩体性质的好坏怎样进行概括的认识。u建立一个评价体系。从定性和定量2方面评价岩体的工程性质，根据工程类型及其使用目的对岩体进行分类，也是岩体力学的最基本的研究课题之一。u简单的分类到多参数的分类，定性的分类到定量的分类。处于发展过程中。2024/8/53工程岩体
2、的分类二.目前，代表性的分类u岩石饱和单轴强度分类根据强度值，坚硬到极软等级区分岩石质量的好坏。u岩石RQD分类根据修正的岩心采取率,评价岩体中结构面的发育程度，评价岩体的完整性。u巴顿的Q分类法隧道工程的岩体分类。u我国的工程岩体分类标准。u不下几十种分类方法。u各有优缺点，各有适用条件。2024/8/54工程岩体的分类一、分类的目的u1）分类目的为工程施工机设计提供计算参数和依据，达到工程经济、合理和安全之目的。因为用前面学过的简单的岩石、岩体力学指标参数不足以全面指导岩石工程，保证安全经济；另外，分类要给定范围，不是一个像岩石、岩体那样的单一确定指标。第二节第二节 工程岩体分类的目的与工
3、程岩体分类的目的与原则原则2024/8/55工程岩体的分类u2）分）分类种种类（1）通用分类：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：专为某项工程目的服务的分类，考虑因素少一些，深入、细致。2024/8/56工程岩体的分类二、工程岩体分类原则（1）确定种类。（2）定量便于使用。（3）级数适合一般五级。（4）分类方法和计算步骤应简单明了，便于记忆应用。（5）因素要独立基本因素：结构面、岩块质量（力学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规模。（6）指标应是综合的。2024/8/57工程岩体的分类三、工程岩体分类的独立因素的分析从工程观点看，影
4、响岩体工程性质的因素，起主导和控制作用的因素有以下几方面。（1）岩石材料的质量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）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。 直接法：结构面的充填物及结构面形状、分布规律。2024/8/58工程岩体的分类例：节理组数、间距、切割度Xe、裂隙度K、体积裂隙率。间接法：岩体弹性纵波速度。（3）水）水水使岩石及结构面内充填物的力学性质恶化。水沿结构面形成渗透，影响稳定性。（4）地）地应力力是一个独立的因素，但测量较难，一般用其他的参数代替，例波速，岩体位移。l总结：主要是质量、结构面、水和地应
5、力等综合因素反映。2024/8/59工程岩体的分类第三节第三节工程岩体代表性分类工程岩体代表性分类 一、按岩石的单轴抗压强度（c c）分类u（一）单轴强度l 表5-1岩石按抗压强度分类类别岩石单轴抗压强Rc（MPa）岩石类别250160特坚岩160100坚岩10040次坚岩垂直层面（1.67）变化（压力大，速度）u结构面的存在使波速下降。l中科院地质所分类（见下表5-55-5）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）。2024/8/515工程岩体的分类类别弹性波指示块状结构层状结构碎裂结构散体结构波速Vp（m/s）范 围采用值最小
6、值4000500045003500300040003500250020003500275015000.80.80.60.50.80.650.50.30.60.450.30.40.3可接收距离（m）范 围最小值51033521315.04.84.2好1开挖面有涌水时，分类要降一级；2膨胀性岩石（蛇纹岩，变质安山岩、石墨片岩、凝灰岩、温泉余土）的弹性波速值。要特殊考虑这种 情 况 其 速 度 值 小 于4.0km/s，泊松比大于0.3；3对风化岩层泊松比小于0.3时，分类要提高一级到两级；4单位：km/s25.04.44.84.24.23.634.64.04.84.24.43.83.83.22.6
7、中等44.23.04.43.84.03.43.42.82.62.053.83.24.03.43.63.03.02.42.21.61.81.2差63.43.62.62.61.81.40.871.41.02024/8/517工程岩体的分类四、综合指标分类一般按多种参数进行综合指标分类u（一）Franklin岩石工程坚固性分类指标，点荷强度；结构面间距，双因素分类。u（二）岩体的岩土力学分类参数：五个通用参数，一个修正参数。给定总的岩体评分值（RMR）作为衡量岩体工程质量的“综合特征值”，0100。2024/8/518工程岩体的分类第四节第四节我国工程岩体分级标准我国工程岩体分级标准（GB50213
8、94） 一、工程岩体分级的基本方法l（一）确定岩体基本质量坚硬度和完整性（分类 5类）6060603030151555坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩2024/8/519工程岩体的分类lRc60坚硬岩, Rc0.750.15m-mass r-rockVpm岩体弹性纵波速度（km/s）Vpr岩石弹性纵波速度（km/s）or用Jv来核算Kv2024/8/520工程岩体的分类 表5-16Jv与Kp对照表结论：K Kv v与定性划分的岩体完整程度对应。完整性分5 5类 完整极破碎表5-17Kp与定性划分的岩体完整程度的对应关系Jv（条/m3）35Kp0.750.750.550.550.250.3
9、50.1507530.750.550.550.350.350.150.15完整程度完 整较完整较破碎破 碎极破碎2024/8/521工程岩体的分类（二）岩体基本质量分级u1岩体基本质量指标（BQ）式中，式中，BQ岩体基本质量指标； Rc岩石单轴饱和抗压强度（MPa）； K Kv v岩体完整性指数值。l注：两条限制，Rc与Kv关系，Kv与Rc关系，有矛盾。2024/8/522工程岩体的分类u2按计算所得的BQ值按表5-18进行岩体基本质量分级，共分5级，BQ值550550坚硬岩，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整550451坚硬岩，岩体较破碎较坚硬岩或软硬岩岩层，岩体较完整较软岩，岩体完整45035坚
10、硬岩，岩体较破碎软坚硬岩，岩体较破碎破碎较软岩或软坚硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎；软岩，岩体完整较完整350251软软岩，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450450351350251250潮湿或点滴状出水00.10.20.30.40.6淋雨状或涌流状出水，水压小于等于0.1MPa或单位出水量10L/(minm)0.10.20.30.40.60.70.9淋 雨 状 或 涌 流 状 出 水 ， 水 压 大 于0.1MPa或 单 位 出 水 量 大 于10L/(minm)0.20.40.60.70.91.0 表5-195-19地下水影响修正系数k k1 12024/
11、8/525工程岩体的分类 表5-20 5-20 主要软弱结构面产状影响修正系K K2 2结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角30结构面倾角3075结构面走向与洞轴线夹角75其他组合K20.40.600.20.20.42024/8/526工程岩体的分类 表5-21 5-21 初始应力状态影响修正系数K K3 3K3BQ初始应力状态55055045145035135025126.5602.1330.260502.11.533200.20.2526.524.550391.50.72060.250.324.522.539270.70.261.30.30.3522.5270.20.35
12、2024/8/529工程岩体的分类表5-23岩体结构面抗剪断峰值强度序号两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角粘聚力C（MPa）1坚硬岩，结合好370.222坚硬较坚硬岩，结合一般；极软岩，结合好37290.220.123坚硬软坚硬岩，结合差；较软岩软岩，结合一般29190.12E0.084软坚硬软软财，结合差结合很差；软岩、结合差；软质岩的泥化面19130.080.055软坚硬岩及全部软质岩，结合很差；软质岩泥化层本身130.052024/8/530工程岩体的分类u（二）地下工程岩体自稳能力的确定表5-24地下工程岩体自稳能力岩体级别自 稳 能 力跨度小于20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方跨方1020m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度小于10m，可长期稳定，偶有掉块跨度1020m，可稳定数日至一个月，可发生小至中塌方；跨度510m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小至中塌方；跨度小于5m，可基本稳定跨度大于5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中至大塌方。埋深小时，以拱部松破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度小于5m，可稳定数日至一个月无自稳能力2024/8/531工程岩体的分类工程岩体的分类
