劉佑榮中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院 第5章工程巖體分類 一 概述二 工程巖體分類三 我國(guó)的工程巖體分類四 工程巖體分類的應(yīng)用 方法 通過(guò)巖體的一些簡(jiǎn)單和容易實(shí)測(cè)的指標(biāo) 把工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來(lái) 并借鑒已建工程設(shè)計(jì) 施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 對(duì)巖體進(jìn)行歸類的一種工作方法 目的 通過(guò)分類 概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞 預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問(wèn)題 為工程設(shè)計(jì) 支護(hù)襯砌 建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù) 一 概述 巖體條件巖體類型巖體力學(xué)參數(shù)和工程設(shè)計(jì) 施工參數(shù) 分類因素 巖性 結(jié)構(gòu)面特征 巖體完整性 地下水特征等 分類方法 單因素分類 多因素分類 定性 定量分類 專用分類 通用分類等 二 工程巖體分類一 巖塊工程分類1 Deere Miller雙指標(biāo)分類分類指標(biāo) 巖塊抗壓強(qiáng)度 c 模量比 Et c 2 國(guó)標(biāo) 巖土工程勘察規(guī)范 分類分類指標(biāo) 新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度 cw 二 巖體的工程分類 1 RQD分類2 巖體地質(zhì)力學(xué)分類 RMR分類 3 巴頓巖體質(zhì)量分類 Q分類 1 RQD分類迪爾 Deere 1964 根據(jù)金剛石鉆進(jìn)的巖芯采取率 提出用RQD值來(lái)評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量的優(yōu)劣 RQD值的定義是 大于10cm的巖芯累計(jì)長(zhǎng)度與鉆孔進(jìn)尺長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù) 據(jù)RQD值將巖體分類5類表5 5RQD分類表 RQD分類由于沒(méi)有考慮巖體中結(jié)構(gòu)面性質(zhì)的影響 也沒(méi)有考慮巖塊性質(zhì)的影響及這些因素的綜合效應(yīng) 因此 僅運(yùn)用這一分類 往往不能全面反映巖體的質(zhì)量 2 巖體地質(zhì)力學(xué)分類 RMR分類 分類指標(biāo) 巖塊強(qiáng)度 RQD值 節(jié)理間距 節(jié)理?xiàng)l件及地下水方法 1 根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值 按表中A的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分 求和得總分RMR值 2 按表的規(guī)定對(duì)總分作適當(dāng)?shù)男拚?3 用修正后的總分對(duì)照表中C求得巖體的類別及相應(yīng)的無(wú)支護(hù)地下洞室的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo) c 值 3 巴頓巖體質(zhì)量 Q 分類分類指標(biāo) Q值RQD為巖石質(zhì)量指標(biāo) Jn為節(jié)理組數(shù) Jr為節(jié)理粗糙系數(shù) Ja為節(jié)理蝕變系數(shù) Jw為節(jié)理水折減系數(shù) SRF為應(yīng)力折減系數(shù) JW SRF表示水與其它應(yīng)力存在對(duì)巖體質(zhì)量的影響RQD Jn為巖體的完整性 Jr Ja表示結(jié)構(gòu)面 節(jié)理 的形態(tài) 充填物特征及其次生變化程度 分類方法 確定各參數(shù)的數(shù)值 求得Q值 以Q值為依據(jù)將巖體分為9類 三 我國(guó)的工程巖體分類1 巖體結(jié)構(gòu)分類2 巖體質(zhì)量分級(jí)3 洞室圍巖分類 1巖體結(jié)構(gòu)分類 2 巖體質(zhì)量分級(jí) 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) GB50218 94 分級(jí)指標(biāo) 巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ BQ 90 3 cw 250Kv當(dāng) cw 90Kv 30時(shí) 以 cw 90Kv 30和Kv代入上式計(jì)算BQ值 當(dāng)Kv 0 04 cw 0 4時(shí) 以Kv 0 04 cw 0 4和 cw代入上式計(jì)算BQ值 Jv與Kv對(duì)照表 分級(jí)方法 首先 按巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行初步分級(jí) 然后 考慮天然應(yīng)力 地下水和結(jié)構(gòu)面方位等的影響對(duì)BQ進(jìn)行修正 再按修正后的 BQ 進(jìn)行詳細(xì)分級(jí) 當(dāng)?shù)叵露词覈鷰r處于高天然應(yīng)力區(qū)或圍巖中有不利于巖體穩(wěn)定的軟弱結(jié)構(gòu)面和地下水時(shí) 巖體BQ值應(yīng)進(jìn)行修正 修正值 BQ 按下式計(jì)算 BQ BQ 100 K1 K2 K3 K1 地下水影響修正系數(shù) K2 主要軟弱面產(chǎn)狀影響修正系數(shù) K3 天然應(yīng)力影響修正系數(shù) 影響修正系數(shù) K1 K2 K3 表 根據(jù)修正值 BQ 的工程巖體分級(jí)仍按表進(jìn)行 各級(jí)巖體的物理力學(xué)參數(shù)和圍巖自穩(wěn)能力可按表確定 3 洞室圍巖分類 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 GBJ86 85 分類指標(biāo) 巖體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征 巖石強(qiáng)度及巖體聲學(xué)性質(zhì) 優(yōu)點(diǎn) 給出了毛洞自穩(wěn)性的工程地質(zhì)評(píng)價(jià) 給出了各類圍巖的噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)及圍巖物理力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算指標(biāo) 四 工程巖體分類的應(yīng)用 工程巖體分類廣泛應(yīng)用于巖體參數(shù)估算 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理設(shè)計(jì) 舉應(yīng)用實(shí)例位于地下200m處的泥巖包含3組主要的結(jié)構(gòu)面第一組結(jié)構(gòu)面為層面 其特點(diǎn)為強(qiáng)風(fēng)化 表面較粗糙 產(chǎn)狀為180 10 該組節(jié)理?xiàng)l件評(píng)分為15 第二組結(jié)構(gòu)面為節(jié)理面 其特點(diǎn)為中等風(fēng)化 表面較粗糙 產(chǎn)狀為185 75 該組節(jié)理?xiàng)l件評(píng)分為21 第三組結(jié)構(gòu)面為節(jié)理面 其特點(diǎn)為中等風(fēng)化 表面較粗糙 產(chǎn)狀為90 80 該組節(jié)理?xiàng)l件評(píng)分為21 巖石抗壓強(qiáng)度為55Mpa RQD值為60 平均裂隙寬度為0 4m 試用RMR系統(tǒng)為巖體進(jìn)行分類 估算巖體力學(xué)參數(shù) 評(píng)估由東向西開(kāi)挖10m隧道的穩(wěn)定性 若隧道圍巖穩(wěn)定性差 并提出初期支護(hù)方案 根據(jù)以上條件 查巖體地質(zhì)力學(xué)分類表可得到各組節(jié)理的RMR值如下表 該巖體RMR值為40 55 由表5 6可知 該巖體為一般巖體 巖體的內(nèi)聚力為200 300kPa 內(nèi)摩擦角為25 35 根據(jù)RMR評(píng)分與巖體變形模量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 可知 巖體的變形模量為5 62 13 34GPa 在該巖體中開(kāi)挖5m直徑的隧道 平均自穩(wěn)時(shí)間為1周 而在該巖體中開(kāi)挖直徑為10m的隧道 隧道圍巖有發(fā)生失穩(wěn)的可能性較大 建議對(duì)其進(jìn)行支護(hù)如