巖體的力學(xué)性能及分類第1頁/共84頁§4-1結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體、巖體§4-2巖體的結(jié)構(gòu)§4-3巖體的強(qiáng)度§4-4巖體破壞機(jī)理及破壞判據(jù)§4-5巖體的變形特性§4-6巖體質(zhì)量評價及其分類本章內(nèi)容：第2頁/共84頁授課學(xué)時：4本章重點(diǎn)難點(diǎn)：

1、巖體結(jié)構(gòu)；

2、巖體的強(qiáng)度特征

3、巖體的破壞機(jī)理

4、巖體分類。關(guān)鍵術(shù)語：巖體結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)度，準(zhǔn)巖體強(qiáng)度；巖體變形，巖石RQD質(zhì)量指標(biāo)；完整性系數(shù)；巖石堅(jiān)固性系數(shù)第3頁/共84頁

要求：1、掌握本課程重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容；2、了解幾種有代表性的巖體分類方法；3、了解我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218－94）。第4頁/共84頁§4-1結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體、巖體結(jié)構(gòu)面：是指巖體中存在著的各種不同成因和不同特性的地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面、不連續(xù)面如節(jié)理、片理、斷層、不整合面等。結(jié)構(gòu)體：由結(jié)構(gòu)面在巖體中切割而成的幾何體稱為結(jié)構(gòu)體（巖石）。巖體：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)統(tǒng)一體。第5頁/共84頁

一、結(jié)構(gòu)體的大小

按規(guī)模結(jié)構(gòu)體可分為：

I級結(jié)構(gòu)體：由I級結(jié)構(gòu)面切割成的結(jié)構(gòu)體(地質(zhì)體)。II級結(jié)構(gòu)體：由I級結(jié)構(gòu)體經(jīng)II級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體(山體)。III級結(jié)構(gòu)體：II級結(jié)構(gòu)體再經(jīng)III級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體。IV級結(jié)構(gòu)體：III級結(jié)構(gòu)體再經(jīng)IV級結(jié)構(gòu)面切割而成的結(jié)構(gòu)體（完整巖石或巖塊）。第6頁/共84頁

二、結(jié)構(gòu)體的塊度

結(jié)構(gòu)體的塊度通常指最小結(jié)構(gòu)體的尺寸。在巖體工程穩(wěn)定性分析中，結(jié)構(gòu)體的塊度決定了巖體工程圍巖的破壞方式，從而決定了支護(hù)和加固方法。在開挖過程中結(jié)構(gòu)體的塊度影響施工及臨時支護(hù)。第7頁/共84頁

二、結(jié)構(gòu)體的形狀1、板狀結(jié)構(gòu)體：2、柱狀結(jié)構(gòu)體：3、錐形結(jié)構(gòu)體：

結(jié)構(gòu)體的形狀與巖石類型有關(guān)；與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)度有關(guān)；與工程圍巖的破壞方式有關(guān)。第8頁/共84頁§4-2巖體的結(jié)構(gòu)

巖體的結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的形態(tài)和組合特征。按巖體被結(jié)構(gòu)面分割的程度或結(jié)構(gòu)體的形態(tài)特征，可將巖體結(jié)構(gòu)劃分為以下幾種基本類型：巖體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)鑲嵌結(jié)構(gòu)層狀碎裂結(jié)構(gòu)碎裂結(jié)構(gòu)第9頁/共84頁1、整體結(jié)構(gòu)

巖性單一，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱結(jié)構(gòu)面或夾泥，層面結(jié)合良好，滲流對巖體特性影響不大，結(jié)構(gòu)尺寸大于工程尺寸。完整性系數(shù)>0.75結(jié)構(gòu)面間距>1.5m巖土工程特征：整體性強(qiáng)度高，巖體穩(wěn)定，可視為均質(zhì)、各向同性的連續(xù)介質(zhì)。第10頁/共84頁2、塊狀結(jié)構(gòu)節(jié)理發(fā)育，有若干軟弱夾層或貫通微張裂隙將巖體切割成柱狀、塊狀或菱形等結(jié)構(gòu)體。工程范圍內(nèi)，有兩組以上節(jié)理明顯發(fā)育，構(gòu)成影響工程穩(wěn)定性的危險(xiǎn)巖塊，其尺寸小于工程幾何尺寸。完整性系數(shù)0.35～0.75結(jié)構(gòu)面間距0.7～1.5m巖土工程特征：整體性強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)面相互牽制，巖體基本穩(wěn)定，接近彈性各向同性體。第11頁/共84頁3、層狀結(jié)構(gòu)

由中厚（0.25～0.5m）及薄層（<0.25m）的均一、堅(jiān)硬、軟弱或軟硬相間的沉積巖或沉積變質(zhì)巖形成的巖體。結(jié)構(gòu)面以層理、片理、節(jié)理為主，往往有層間錯動，結(jié)構(gòu)體呈板狀、片狀互相緊密疊合。完整性系數(shù)：層狀0.3～0.6;薄層狀<0.4結(jié)構(gòu)面間距：層狀0.25～0.5m；薄層狀<0.25m巖土工程特征：工程范圍內(nèi)，一組節(jié)理明顯發(fā)育，在層內(nèi)具有均一的地質(zhì)特征與力學(xué)特性，屬各向異性、層內(nèi)均質(zhì)的連續(xù)介質(zhì)。其變形和強(qiáng)度特征受層面及巖層組合控制，巖體穩(wěn)定性較差。第12頁/共84頁4、碎裂結(jié)構(gòu)

構(gòu)造發(fā)育，各種結(jié)構(gòu)面與斷裂交叉發(fā)育，且多為泥質(zhì)充填。巖體破碎，呈塊狀或片狀，局部裹有堅(jiān)硬的大塊或條塊狀巖石，屬不均一的不連續(xù)介質(zhì)，穩(wěn)定性很差。

巖體完整性系數(shù)

結(jié)構(gòu)面間距

鑲嵌結(jié)構(gòu)<0.36<0.5m

層狀碎裂結(jié)構(gòu)<0.4<0.5m

破碎結(jié)構(gòu)<0.3<0.5m第13頁/共84頁5、散體結(jié)構(gòu)

主要為各種劇烈風(fēng)化或擠壓破碎的巖體或土體。結(jié)構(gòu)面相當(dāng)發(fā)育，呈網(wǎng)狀，巖體極度破碎，并混有斷層泥，呈松散堆積或壓密堆積。完整性系數(shù)：<0.2

巖土工程特征：穩(wěn)定性極差，巖體屬性接近松散體介質(zhì)。第14頁/共84頁§4-3巖體的強(qiáng)度

一、巖體強(qiáng)度特征巖體的強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和巖石的強(qiáng)度。1、巖體的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線介于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度包絡(luò)線和巖石強(qiáng)度包絡(luò)線之間。第15頁/共84頁2、巖體強(qiáng)度的各向異性

巖體強(qiáng)度受加載方向與結(jié)構(gòu)面夾角θ的控制，因此，表現(xiàn)出巖體強(qiáng)度的各向異性。第16頁/共84頁石墨片巖在三向壓縮下強(qiáng)度隨加載方向的變化。第17頁/共84頁巖體中只有一組結(jié)構(gòu)面：(1).當(dāng)σ1與結(jié)構(gòu)面垂直，巖體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)面無關(guān)，為巖石強(qiáng)度；(2).當(dāng)θ＝450－φj/2，巖體將沿結(jié)構(gòu)面破壞，其強(qiáng)度為結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度；(3).當(dāng)σ1與結(jié)構(gòu)面平行，結(jié)構(gòu)面的抗拉強(qiáng)度小，巖體將因結(jié)構(gòu)面的橫向擴(kuò)展而破壞。第18頁/共84頁巖體中有多組結(jié)構(gòu)面：巖體的強(qiáng)度圖像將為各單組結(jié)構(gòu)面巖體強(qiáng)度圖像的疊加，如圖中陰影部分。如果結(jié)構(gòu)面分布均勻、且強(qiáng)度大體相同時，則巖體表現(xiàn)出各向同性的特性，但強(qiáng)度卻大大削弱了。第19頁/共84頁二、巖體強(qiáng)度的測定（現(xiàn)場測試）1、巖體單向抗壓強(qiáng)度和準(zhǔn)巖體強(qiáng)度（1）單向抗壓強(qiáng)度σc試件:邊長(0.5～1.5）m，高度不小于邊長的立方塊。式中:P—試件破壞時的作用力，N;A—試件橫截面面積，m2。第20頁/共84頁(2)、

準(zhǔn)巖體強(qiáng)度完整性系數(shù)K：式中：V巖體、V巖石分別為彈性波在巖體和巖石中傳播的縱波速度。準(zhǔn)巖體抗壓強(qiáng)度:σcm=Kσc準(zhǔn)巖體抗拉強(qiáng)度:σtm=Kσt式中：σc、σt為巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度和單軸抗拉強(qiáng)度。第21頁/共84頁2、巖體抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場測定（1）雙千斤頂法式中：σ、τ—試件剪切面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；F—試件剪切面面積；N—法向力；Q—斜向力；α—橫向推力與剪切面的夾角，通常為150。第22頁/共84頁

(2)單千斤頂法

現(xiàn)場無法施加垂直荷載的情況下采用單千斤頂法。第23頁/共84頁3、現(xiàn)場三軸強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸：2.8m×1.4m×2.8m,一般

h>2a,矩形截面.加壓裝置：千斤頂，應(yīng)力枕。第24頁/共84頁§4-4

巖體破壞機(jī)理及破壞判據(jù)

一、巖體破壞的概念巖體在一定的應(yīng)力條件下喪失其結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)為巖體破壞（喪失承載力和穩(wěn)定性）。巖體在結(jié)構(gòu)喪失之后的運(yùn)動稱為巖體工程結(jié)構(gòu)的破壞（影響工程使用、報(bào)廢）。工程巖體破壞可分為兩個階段：1、巖體結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的喪失，包括結(jié)構(gòu)面開裂、錯動或滑移，結(jié)構(gòu)體拉伸破壞或剪切破壞；2、結(jié)構(gòu)體運(yùn)動。如邊坡滑動、傾倒、滾石、采場冒頂?shù)?。?5頁/共84頁二、巖體破壞機(jī)理（一）拉伸破壞1、垂直結(jié)構(gòu)面方向的拉伸破壞。

2、沿結(jié)構(gòu)面方向的拉伸破壞。3、完整巖體的拉伸破壞。第26頁/共84頁二、巖體破壞機(jī)理（二）剪切破壞1、沿結(jié)構(gòu)面的剪切破壞（取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度）2、切穿結(jié)構(gòu)面的剪切破壞（取決于巖石的強(qiáng)度）第27頁/共84頁臨空面臨空面第28頁/共84頁三巖體破壞判據(jù)1、耶格爾判據(jù)：耶格爾提出巖體沿結(jié)構(gòu)面剪切破壞的條件。節(jié)理面極限應(yīng)力平衡方程：（1）當(dāng)節(jié)理面傾角β滿足β1≤β≤β2,且φj

<β

<π/2時，節(jié)理才會對巖體產(chǎn)生影響，這時巖體的強(qiáng)度取決于節(jié)理的強(qiáng)度；（2）β＝450＋φj/2時，巖體強(qiáng)度最低，其莫爾圓直徑最小。（3）當(dāng)β<β1或β>β2時，巖體強(qiáng)度與節(jié)理無關(guān)，取決于巖石的強(qiáng)度。第29頁/共84頁耶格爾判據(jù)第30頁/共84頁如圖，圍壓σ3=c增加，即c1>c2,巖體的強(qiáng)度隨之增大。第31頁/共84頁2、霍克－布朗經(jīng)驗(yàn)判據(jù)式中:σc——完整巖石單軸抗壓強(qiáng)度；mb——霍克－布朗常數(shù)；s，α——取決于巖體特征的常數(shù)，對于完整巖石，s=1,α=0.5。第32頁/共84頁§4-5

巖體的變形特性

一、巖體的單軸和三軸壓縮變形特性1、現(xiàn)場巖體的單軸和三軸壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線第33頁/共84頁2、典型的巖體應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線4個階段：（1）裂隙壓密階段（OA）：曲線上凹（2）彈性變形階段（AB）:呈直線（3）塑性變形階段（BC）：曲線下凹（4）破壞后階段（CD）：殘余強(qiáng)度σD峰值強(qiáng)度σC第34頁/共84頁3、巖體變形曲線的基本形式（1）直線型：堅(jiān)硬、完整無裂隙巖體直線型下凹型上凹型S型（2）下凹型：節(jié)理裂隙發(fā)育，泥質(zhì)充填，巖性軟弱（3）上凹型：堅(jiān)硬但裂隙發(fā)育，多呈張開而無充填物其它形式可看成是這三種形式的組合，如S型。第35頁/共84頁4、巖石與巖體的應(yīng)力－應(yīng)變曲線第36頁/共84頁二、巖體剪切變形特征巖體的剪切變形是許多巖體工程特別是邊坡工程中最常見的變形模式。

在屈服點(diǎn)以下，變形曲線與壓縮變形相似。屈服點(diǎn)以后，巖體內(nèi)某個結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體可能首先被剪壞，隨之出現(xiàn)一次應(yīng)力降，峰值前可能出現(xiàn)多次應(yīng)力降。當(dāng)應(yīng)力增加到一定程度，沒被剪壞部位以瞬間破壞的方式出現(xiàn)，并伴有一次大的應(yīng)力降，然后可能產(chǎn)生穩(wěn)定滑移。第37頁/共84頁三、巖體各向異性變形特征1、特征：垂直層面方向巖體變形模量E⊥明顯小于平行層面方向巖體的變形模量E∥

。(a)垂直層面加力(b)平行層面加力第38頁/共84頁2、變形機(jī)制不同：3、構(gòu)成巖體變形各向異性的兩個基本要素：（1）物質(zhì)成分和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方向性（2）結(jié)構(gòu)面的方向性（1）垂直層面的壓縮變形量主要是由巖塊和結(jié)構(gòu)面（軟弱夾層）壓密匯集而成；層狀巖體不僅開裂層面壓縮變形量大，而且在成巖過程中，由于沉積規(guī)律的變化，層面出現(xiàn)在礦物連結(jié)力弱、致密度低的部位，這是垂直層面方向壓縮變形量大的另一個原因。（2）平行層面方向的壓縮變形量主要是巖塊和少量結(jié)構(gòu)面錯動而成。第39頁/共84頁四、原位巖體變形參數(shù)測定

常用的靜力法有：承壓板試驗(yàn)（千斤頂荷載試驗(yàn)）、徑向荷載試驗(yàn)、水壓法等。目的：測定巖體的變形指標(biāo)E、μ，測定σ－ε關(guān)系。巖體現(xiàn)場變形試驗(yàn)方法：靜力法、動力法（彈性波測量法）第40頁/共84頁1、表面承壓板試驗(yàn)(1)試驗(yàn)裝置由四部分組成：墊板（承壓板）、加荷裝置（千斤頂或壓力枕）、傳力裝置（傳力支柱、傳力柱墊板）、變形測量裝置（測微計(jì)）第41頁/共84頁采用何種加荷方式，可根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)和工程要求而定。完整巖體：可采用大循環(huán)加荷方式，以確定巖體在不同荷載下的變形特性；多裂隙巖體：可采用多循環(huán)或單循環(huán)加荷方式，以了解各種結(jié)構(gòu)面對巖體變形的影響。（2）加荷方式第42頁/共84頁設(shè)墊板總變形（位移）量為W0,其中彈性變形量為We,塑性變形量為Wp,則巖體的變形指標(biāo)：式中：p—受荷面單位面積上的壓力；b—承壓板直徑或邊長;ω與承壓板形狀和剛度有關(guān)的系數(shù)，方形板為0.88，圓形板為0.79；μ巖體泊松比。巖體變形模量：巖體彈性模量：第43頁/共84頁2、鉆孔承壓板法表面承壓板法測得的巖體變形模量偏低，這是由于工程巖體表面附近巖體大多發(fā)生了不同程度的松動。為了排除松動的影響，開始采用孔底承壓板法測定巖體變形模量。測定結(jié)果表明：孔底承壓板法測得的原位巖體變形參數(shù)比表面承壓板試驗(yàn)測定值高很多，甚至高達(dá)10余倍。第44頁/共84頁巖體動彈性模量Ed的測定：采用小量藥包爆炸激發(fā)地震波，在距震源一定距離設(shè)置檢波器，檢測彈性波。根據(jù)彈性波波速算出動彈性模量Ed和動泊松比μd。式中：vp,,vs縱波波速和橫波波速，ρ為巖體密度。一般而言：Ed>Ee,μd>μ。第45頁/共84頁§4-6巖體質(zhì)量評價及其分類

巖體分類是對影響巖體穩(wěn)定性和影響工程設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)的各種因素建立一些評價指標(biāo)，對工程轄區(qū)巖體進(jìn)行評價，劃分出不同的的級別或類別。分類的目的：為巖體工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。按分類目的，可分為綜合性和專題性兩種；按其所涉及的因素多少，可分為單因素分類法和多因素分類法兩種。第46頁/共84頁一、工程巖體分類的參考影響因素1、巖石的質(zhì)量。主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度和變形性質(zhì)方面。2、巖體的完整性。巖體完整性取決于不連續(xù)面的組數(shù)和密度?？捎媒Y(jié)構(gòu)面頻率(裂隙度）、間距、巖心采取率、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD以及完整性系數(shù)作為定量指標(biāo)進(jìn)行描述。這些定量指標(biāo)是表征巖體工程性質(zhì)的重要參數(shù)。3、結(jié)構(gòu)面條件。包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、粗糙度和充填情況。巖體的工程性質(zhì)主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和分布狀態(tài)以及其間的充填物性質(zhì)。第47頁/共84頁一、工程巖體分類的參考影響因素4、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度。風(fēng)化程度越高，巖體越破碎，強(qiáng)度越低。5、地下水的影響。滲流，軟化，膨脹，崩解，靜、動水壓力等。6、地應(yīng)力。地應(yīng)力難于測定，它對工程的影響程度也難于確定，因此，其影響一般在綜合因素中反映。第48頁/共84頁二、幾種有代表性的工程巖體分類方法式中：Rc——巖石單軸抗壓強(qiáng)度，Mpaf≥20為1級，最堅(jiān)固；f≤0.3為第10級，最軟弱。優(yōu)點(diǎn)：形式簡單，使用方便。缺點(diǎn)：未考慮巖體的完整性、巖體結(jié)構(gòu)特征對穩(wěn)定性影響，故不能準(zhǔn)確評價巖體的穩(wěn)定性。1、普氏分類法以巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度作為分類依據(jù)，根據(jù)普氏堅(jiān)固性系數(shù)f將巖石分為十級。f值越大，巖體越穩(wěn)定。第49頁/共84頁2、巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類我國工程界按巖石單軸抗壓強(qiáng)度將巖體分為四類：

類別

巖石單軸抗壓強(qiáng)度

σc(Mpa)堅(jiān)固性

Ⅰ250~160特堅(jiān)固

Ⅱ160~100堅(jiān)固

Ⅲ100~40次堅(jiān)固

Ⅳ<40軟巖第50頁/共84頁3、按巖體完整性系數(shù)Kv（龜裂系數(shù)）分類式中：Vpm、Vpr—巖體、巖石彈性縱波速度（m/s)。Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎第51頁/共84頁4、按巖芯質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類蒂爾（Deer,1968)提出根據(jù)鉆探時巖芯完好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對巖體分類。式中：li—所取巖芯中≥10cm長度的巖芯段的長度；

L—鉆進(jìn)巖芯的總程度，m。RQD（％）0～2525~5050~7575~9090～100等級ⅠⅡⅢⅣⅤ分類很差差較好良好很好第52頁/共84頁5、以彈性波速度分類第53頁/共84頁6、賓尼奧夫斯基節(jié)理巖體地質(zhì)力學(xué)分類（RMR分級系統(tǒng)）賓尼奧夫斯基（Bieniawski，1976)提出的分類指標(biāo)RMR(RockMassRating)，由下列6種指標(biāo)組成：（1）巖塊強(qiáng)度(R1)

（2）RQD值(R2)（3）節(jié)理間距(R3)（4）節(jié)理?xiàng)l件(R4)（5）地下水(R5)

（6）節(jié)理方向?qū)こ痰挠绊懙男拚齾?shù)（R6）

即：第54頁/共84頁（1）對應(yīng)巖石強(qiáng)度的巖體評分值R1

點(diǎn)荷載指標(biāo)（Mpa）

巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rc(Mpa)評分值>10>250154~8100~250122~450~10071~225~504不采用5~252不采用1~51不采用<10第55頁/共84頁（2）對應(yīng)于巖芯質(zhì)量指標(biāo)的巖體評分值R2RQD（％）91～10076~9051~7526~50

<25評分值20171383（3）對應(yīng)于最有影響的節(jié)理組間距的巖體評分值R3節(jié)理間距（m）>31~30.3~10.05~0.3<0.05評分值302520105第56頁/共84頁（4）對于節(jié)理狀態(tài)的巖體評分值R4

說明評分值尺寸有限的粗糙的表面、硬巖壁25略粗糙的表面、張開度<1mm，硬巖壁20略粗糙的表面、張開度<1mm，軟巖壁12光滑表面；由斷層泥充填厚度為1～5mm；張開度1～5mm，節(jié)理延伸超過數(shù)米6由厚度>5mm的斷層泥充填的張開節(jié)理;張開度>5mm的節(jié)理，延伸超過數(shù)米0第57頁/共84頁（5）取決于地下水狀態(tài)的巖體評分值R5每米隧道的涌水量（L/min）節(jié)理水壓力與最大主應(yīng)力的比值總的狀態(tài)評分值無0完全干燥15<10<0.1潮濕1010～250.1～0.2濕725～1250.2～0.5有中等壓力水，滴水4>125>0.5有嚴(yán)重地下水問題，流水0第58頁/共84頁（6）節(jié)理方位對RMR的修正值R6方位對工程的影響評價隧道地基邊坡很有利000有利－2－2－5一般－5－7－25不利－10－15－50很不利－12－25第59頁/共84頁（7）節(jié)理走向與傾角對隧道掘進(jìn)的影響節(jié)理走向垂直于隧道軸線節(jié)理走向平行于隧道軸線傾角00～200順傾向掘進(jìn)逆傾向掘進(jìn)傾角450～900200～450450～900200～450450～900200～450不考慮走向很有利有利一般不利很不利一般一般第60頁/共84頁根據(jù)總分確定巖體分級

類別

巖體描述巖體評分值RMR

Ⅰ很好81~100

Ⅱ好61~80

Ⅲ較好41~60Ⅳ較差21~40Ⅴ很差0~20第61頁/共84頁巖體分級的意義考慮不支護(hù)隧道的自穩(wěn)時間分類號ⅠⅡⅢⅣⅤ平均自穩(wěn)時間15m跨，20年10m跨，1年5m跨，1星期2.5m跨，10h1m跨，30min巖體的內(nèi)聚力(kPa)>400300~400200~300100~200

<100巖體內(nèi)摩擦角>450350~450250~350150~250

<150該分類法已得到比較廣泛的應(yīng)用。第62頁/共84頁7、巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類

挪威巴頓（Barton）等人于1974年根據(jù)隧道工程的調(diào)查，提出一個用6個參數(shù)表達(dá)的巖體質(zhì)量指標(biāo)Q，作為巖體質(zhì)量分類的依據(jù)。式中：RQD——巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn——節(jié)理組數(shù)評分；Jr——節(jié)理面粗糙度評分；Jw——按裂隙水條件評分；Ja——節(jié)理蝕變程度評分；SRF——按地應(yīng)力影響評分（應(yīng)力折減系數(shù)）。Q反映了巖體質(zhì)量的三個方面：為巖體的完整性；表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度；表示水與其他應(yīng)力存在時對巖體質(zhì)量的影響。第63頁/共84頁（1）節(jié)理組數(shù)影響（Jn)第64頁/共84頁（2）節(jié)理粗糙度影響（Jr)第65頁/共84頁（3）節(jié)理蝕變程度影響（Ja)第66頁/共84頁（4）裂隙水影響（Ja)第67頁/共84頁（5）地應(yīng)力影響（SRF)

第68頁/共84頁地下開挖當(dāng)量直徑：根據(jù)Q值，可將巖體分為9類，如圖：第69頁/共84頁

Q分類法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分析與定量評價結(jié)合起來了，軟硬巖均適用，在處理極軟弱的巖層中推薦采用此分類法。賓尼奧夫斯基（Bieniawski，1976)在大量實(shí)測統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)Q值與RMR值之間具有如下條件關(guān)系：第70頁/共84頁

三、我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94)1、工程巖體分級的基本方法（1）確定巖體基本質(zhì)量

《標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度決定巖體的基本質(zhì)量。巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)定性差。第71頁/共84頁A、采用飽和巖石單軸抗壓強(qiáng)度σC劃分巖石堅(jiān)硬程度σ

C

(Mpa)>6060~3030~1515~5

<5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬較堅(jiān)硬較軟巖軟巖極軟巖σC與點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)的關(guān)系：是指直徑50mm圓柱試件徑向加壓時的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。第72頁/共84頁

B、采用完整性系數(shù)Kv劃分巖體完整程度Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎Jv<33~1010~2020~35>35Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15巖體體積節(jié)理數(shù)Jv(條/m3)：式中：Sn——第n組節(jié)理每米長測線上節(jié)理的條數(shù)；

Sk——每立方米巖體非成組節(jié)理?xiàng)l數(shù)。

Jv與Kv的對照關(guān)系：第73頁/共84頁（2）巖體基本質(zhì)量分級A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)的計(jì)算注意：當(dāng)σC>90Kv+30時，應(yīng)以σC=90Kv+30代入上式計(jì)算Q值；當(dāng)Kv>0.04σC+0.4時，應(yīng)以Kv=0.04σC+0.4代入上式計(jì)算Q值；式中：BQ——巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；

σC——巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度(Mpa);Kv——巖體完整性系數(shù)。第74頁/共84頁B、按BQ值進(jìn)行巖體基本質(zhì)量分級基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)Ⅰ堅(jiān)硬巖，巖體完整；>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整；550~451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整；450~351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎～破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整～較破碎；軟巖，巖體完整～較完整；350~251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖；<250第75頁/共84頁（3）基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的修正結(jié)合工程具有情況，對BQ進(jìn)行修正，修正值[BQ]按下式計(jì)算：[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)式中：K1——地下水影響修正系數(shù)；K2——主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；

K3——初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)。第76頁/共84頁（A）地下水影響修正系數(shù)K1地下水出水狀態(tài)

BQ>450450~351350~251<250潮濕或點(diǎn)滴出水

0

0.10.2～0.30.4～0.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位出水量≤10L/(min.m)

0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?，水壓?.1MPa或單位出水量＞

10L/(min.m)

0.20.4～0.60.7～0.9

1.0第77頁/共84頁（B）主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角<300結(jié)構(gòu)面傾角300～750結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角>600結(jié)構(gòu)面傾角>750其它組合K20.4~0.60~0.20.2~0.4第78頁/共8