1、3.2 巖體分類理論與方法主要內(nèi)容 1 巖體分類的目的和意義巖體分類的目的和意義 2 巖體分類的原則巖體分類的原則 3 分類的獨立因素分類的獨立因素 4 幾種典型的分類理論和方法幾種典型的分類理論和方法3.2 巖體分類的理論與方法3.2.1 3.2.1 分類的目的與意義分類的目的與意義（1 1分析、評價工程巖體穩(wěn)定性的需要。分析、評價工程巖體穩(wěn)定性的需要。（2 2為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計、施工和編制定為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計、施工和編制定額和概預(yù)算提供必要的基本依據(jù)。額和概預(yù)算提供必要的基本依據(jù)。 （3 3便于設(shè)計、施工方法的總結(jié)便于設(shè)計、施工方法的總結(jié), ,交流交流, ,推廣。推廣。（4

2、 4為便于行業(yè)內(nèi)技術(shù)改革和管理。為便于行業(yè)內(nèi)技術(shù)改革和管理。 表達：平安、經(jīng)濟、發(fā)展的思想，巖體分類是巖表達：平安、經(jīng)濟、發(fā)展的思想，巖體分類是巖石力學(xué)研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)性課題。石力學(xué)研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)性課題。舉例說明舉例說明3.2.2. 3.2.2. 分類原則分類原則 (1有明確的類級和適用對象專題性的、綜合性的)。（2根據(jù)適用對象，選擇考慮因素單因素、多因素）。（3有定量的指標。（4類級一般分五級為宜。（5分類方法簡單明了、數(shù)字便于記憶和應(yīng)用。發(fā)展趨勢：“多因素、綜合特征值分類法 3.2.3 3.2.3 分類的獨立因素分類的獨立因素（1巖石材料的質(zhì)量強度指標）。（2巖體的完整性，密集度、切

3、割度、連續(xù)性等。（3巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與巖體工程的相對空間位置關(guān)系等。（4地下水軟化、沖蝕、降低有效正應(yīng)力、c、）（5地應(yīng)力大小、最大主應(yīng)力方向）（6其它因素自穩(wěn)時間、位移率） 其中1）（2是巖石基本質(zhì)量，（3）（6是考慮工程巖體特點的其它因素 3.2.4 3.2.4 幾種典型巖體分類理論和方法幾種典型巖體分類理論和方法 1.1.按巖石的單軸抗壓強度按巖石的單軸抗壓強度cc分類分類 巖石普氏系數(shù)巖石普氏系數(shù)(f=c/10)(f=c/10)分類法分類法 （ ，1907 1907 ）極硬f20）、 很硬f15）、 堅硬f810）、較硬f56）、 普通f34）、 較軟f1.52）、軟層f0.81）、 松

4、軟f1等8類。優(yōu)點：簡單方便、工程早期，普氏系數(shù)在我國現(xiàn)行設(shè)計手冊、工程定額、 概預(yù)算仍沿用。缺點：小尺寸試件不能反映巖體強度，應(yīng)予淘汰。由此可推按單軸抗壓強 度進行分類的方法均應(yīng)予淘汰。2.2.按巖體完整性分類按巖體完整性分類a.a.按巖石質(zhì)量指標按巖石質(zhì)量指標 RQD RQD 分類分類 （Rock Quality DesignationRock Quality Designation）迪爾迪爾Deere,D.U.) , 1963Deere,D.U.) , 1963提出提出, , 又與裂隙特性聯(lián)系又與裂隙特性聯(lián)系1967, 1969 1967, 1969 美國伊利諾斯大學(xué)美國伊利諾斯大學(xué)Il

5、linois UniversityIllinois University教授教授規(guī)定：內(nèi)徑規(guī)定：內(nèi)徑56mm 56mm 金剛石鉆頭金剛石鉆頭RQDRQD是選用堅固完整的、其長度大于等于是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm10cm的巖芯總長的巖芯總長度與鉆孔長度的比，百分數(shù)表示為：度與鉆孔長度的比，百分數(shù)表示為： %10010鉆孔總長LcmlRQDi工程實踐說明，RQD是一種比巖芯采取率更好的指標。用用RQDRQD值來描述巖石的質(zhì)量分級值來描述巖石的質(zhì)量分級例例 某鉆孔的長度為某鉆孔的長度為250cm250cm，其，其中巖芯采取總長度為中巖芯采取總長度為200cm,200cm,而而大于大于1

6、0cm10cm的巖芯總長度為的巖芯總長度為157cm(157cm(如下圖如下圖) )，則巖芯采取率：則巖芯采取率：200/250=80% 200/250=80% RQD=157/250=63%RQD=157/250=63%巖體分類為：巖體分類為：類、中等巖體類、中等巖體b. b. 以彈性波縱波速度分類以彈性波縱波速度分類根據(jù)：彈性波速變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。根據(jù)：彈性波速變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。 梅里特梅里特Merritt)Merritt)提出龜裂系數(shù)提出龜裂系數(shù)(Kv)(Kv)：2)/(prpmvVVK Merritt的龜裂系數(shù)巖體分類Kv0.810.80.60.60.40.

7、40.20.20級次巖體類別非常好好較好不好非常不好 中科院地質(zhì)所根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)的分類，列出了中科院地質(zhì)所根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)的分類，列出了彈性波在各類巖體中傳播特性。彈性波在各類巖體中傳播特性。 日本，池田和彥，日本，池田和彥，1969年提出了日本鐵路隧道年提出了日本鐵路隧道圍巖分類；圍巖分類； 先將巖質(zhì)分先將巖質(zhì)分6類類,再根據(jù)彈性波在巖體中的速度再根據(jù)彈性波在巖體中的速度,將將圍巖分為圍巖分為7類類 巖體的地質(zhì)力學(xué)分類巖體的地質(zhì)力學(xué)分類CSIRCSIR分類分類) ) 畢昂斯基畢昂斯基(Bieniaski,1973)(Bieniaski,1973)提出提出RMR(Rock Mass Rating)R

8、MR(Rock Mass Rating)值分類法值分類法南非科學(xué)和工業(yè)委員會南非科學(xué)和工業(yè)委員會CSIR)CSIR)61iiRRMR式中：R1-巖石抗壓強度評分，R2-RQD評分，R3-節(jié)理間距評分， R4-節(jié)理狀態(tài)評分， R5-地下水狀態(tài)評分， R6-節(jié)理的方向?qū)こ痰挠绊懶拚u分， 這6個指標分別由如下各表來確定。3.按巖體綜合指標分類按巖體綜合指標分類11與巖石強度相關(guān)的巖體評分值R1可以用標準試件進行單軸壓縮來確定，也可由點荷載試驗確定。2 2巖石質(zhì)量指標巖石質(zhì)量指標RQDRQD評分評分R2R23 3對應(yīng)于節(jié)理組間距的巖石評分值對應(yīng)于節(jié)理組間距的巖石評分值R3R3節(jié)理間距評分值R3節(jié)理

9、間距/cm2006020020606206R3 評分值201510854與節(jié)理狀態(tài)相關(guān)的巖體評分值R45與地下水狀態(tài)相關(guān)的巖體評分值R5 1973 1973，南非科學(xué)和工業(yè)委員會，南非科學(xué)和工業(yè)委員會CSIR)CSIR) 畢昂斯基畢昂斯基(Bieniaski)(Bieniaski)提出提出RMRRMR計算式計算式 1979 1979年，提出修正年，提出修正RMRRMR計算式計算式 為什么要考慮節(jié)理方向?qū)こ淌欠駷槭裁匆紤]節(jié)理方向?qū)こ淌欠?有利有利R6 R6 ）修正前五個評分之和）修正前五個評分之和 ？ 看下面的幾幅圖的情況，如何？看下面的幾幅圖的情況，如何？ 51iiRRMR61iiRRM

10、R6 6考慮節(jié)理方向?qū)こ淌欠裼欣麃硇拚拔鍌€評分之和考慮節(jié)理方向?qū)こ淌欠裼欣麃硇拚拔鍌€評分之和R6 R6 根據(jù)根據(jù)6個參數(shù)之和個參數(shù)之和RMR值，把巖體的質(zhì)量劃分為值，把巖體的質(zhì)量劃分為五類五類61iiRRMR 本分類還給出了對巖體穩(wěn)定性隧洞巖體自穩(wěn)時間以及對應(yīng)的巖體c,值適用：堅硬、節(jié)理巖體，淺埋隧道適用：堅硬、節(jié)理巖體，淺埋隧道不適用：擠壓、膨脹、涌水的及軟巖體。不適用：擠壓、膨脹、涌水的及軟巖體。 巴頓巖體質(zhì)量分類巴頓巖體質(zhì)量分類Q Q分類分類) ) 巴頓巴頓(Barton,1974)(Barton,1974)提出提出Q Q值分類法值分類法挪威巖土工程研究所挪威巖土工程研究所Nor

11、wegian Geotechnical Institute)Norwegian Geotechnical Institute)（NGI)NGI)SRFJJJJRQDQwarn式中：RQD-巖石質(zhì)量指標，Jn-節(jié)理組數(shù)，Jr-節(jié)理粗糙系數(shù)， Ja-節(jié)理蝕變系數(shù)， Jw-節(jié)理水折減系數(shù)， SRF-應(yīng)力折減系數(shù)， 3.按巖體綜合指標分類按巖體綜合指標分類2Q Q分類的優(yōu)點：分類的優(yōu)點：1 1考慮因素相對全面；考慮因素相對全面；2 2適用于各種巖石軟、硬）；適用于各種巖石軟、硬）； Q Q分類的缺點：分類的缺點：沒有考慮節(jié)理方位怕失去簡單的特點，影響通用性）沒有考慮節(jié)理方位怕失去簡單的特點，影響通用性

12、） 我國工程巖體分級標準我國工程巖體分級標準 （GB50218-94GB50218-94） 分兩步計算：分兩步計算：1 1巖體基本質(zhì)量分級計算巖體基本質(zhì)量分級計算BQBQ2 2巖體穩(wěn)定性分級計算巖體穩(wěn)定性分級計算BQ,BQ,判斷分類。判斷分類。 3.按巖體綜合指標分類按巖體綜合指標分類31 工程巖體分級的基本方法1計算BQ(1確定巖體基本質(zhì)量 兩個指標：巖石的堅硬程度c； 巖體完整性指數(shù)Kv。 a.巖石堅硬程度的確定 巖石堅硬程度采用巖石單軸飽和抗壓強（ c ） c與定性劃分的巖石堅硬程度的關(guān)系b.巖體完整性指數(shù)Kv的確定。用彈性波測試，計算龜裂系數(shù)Kv。選擇有代表性露頭或開挖面，對不同的工程

13、地質(zhì) 巖組進行節(jié)理裂隙統(tǒng)計，節(jié)理數(shù)Jv）(條/m3)JvJv與與 Kv Kv的對照關(guān)系的對照關(guān)系Kv與巖體完整性程度定性劃分的對應(yīng)關(guān)系（2 2基本質(zhì)量分級基本質(zhì)量分級a.a.計算巖體基本質(zhì)量指標計算巖體基本質(zhì)量指標BQBQ BQ=90+3C+250KV BQ=90+3C+250KV式中：式中： C C巖石單軸飽和抗壓強度巖石單軸飽和抗壓強度,MPa;,MPa; KV KV巖體完整性指數(shù)值巖體完整性指數(shù)值注：當注：當C 90KV+30,C 90KV+30,代代C C 90KV+3090KV+30 當當KV0.04 RC+0.4,KV0.04 RC+0.4,代代KVKV0.04 RC+0.40.0

14、4 RC+0.4b.按計算所得的BQ值分級2 2結(jié)合工程情況，計算巖體基本質(zhì)量指標修正結(jié)合工程情況，計算巖體基本質(zhì)量指標修正 值值BQBQ BQ BQBQBQ100(K1+K2+K3)100(K1+K2+K3) K1 K1 地下水影響修正系數(shù)；地下水影響修正系數(shù)； K2 K2 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)； K3 K3 地應(yīng)力影響修正系數(shù)。地應(yīng)力影響修正系數(shù)。BQBQ100(K1+K2+K3)BQ=90+3C+250KV按計算所得的BQ值分級BQBQ100(K1+K2+K3)2.工程巖體分級標準的應(yīng)用工程巖體分級標準的應(yīng)用2條條（1巖體物理力學(xué)參數(shù)的選用巖體物理力學(xué)參數(shù)的選用（2 2地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定 注：小塌方：塌方高度注：小塌方：塌方高度3m，或體積，或體積6m，或體積，或