巖體力學

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第五章工程巖體分類§5.1概述§5.2工程巖體分類§5.3我國的工程巖體分類標準§5.4工程巖體分類的具體應用§5.1概述定義

通過巖體的一些簡單和容易實測的指標，把工程地質(zhì)條件和巖體力學性質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來，并借鑒已建工程設(shè)計、施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗教訓，對巖體進行歸類的一種工作方法。目的

通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預測可能出現(xiàn)的巖體力學問題。為工程設(shè)計、支護襯砌、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。步驟

（1）確定巖體分類系統(tǒng)的最終目的（2）確定所用參數(shù)的范圍與標準（3）確定巖體指標所用的數(shù)學方法（4）為最終目的校核巖體指標值影響工程巖體性質(zhì)的主要因素

巖石強度巖體結(jié)構(gòu)水的影響具體工程問題的特殊因素

§5.2工程巖體分類類別巖塊分類σc

(MPa)巖石類型舉例A極高強度＞200石英巖、輝長巖、玄武巖B高強度100～200大理巖、花崗巖、片麻巖C中等強度50～100砂巖、板巖D低強度25～50煤、粉砂巖、片巖E極低強度1～25白堊、鹽巖類別Et／σc分類Et／σcH高模量比＞500M中等模量比200～500L低模量比＜200一、巖塊的工程分類(一)迪爾和米勒的雙指標分類分類指標：巖塊抗壓強度（σc）、模量比（Et/σc）（二）巖塊強度分類分類指標：新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強度類別亞類飽和單軸抗壓強度(MPa)代表性巖石硬質(zhì)巖石極硬巖石＞60花崗巖、花崗片麻巖、閃長巖、玄武巖、石灰?guī)r、石英砂巖、石英巖、大理巖、硅質(zhì)礫巖等次硬巖石30～60軟質(zhì)巖石次軟巖石5～30粘土巖、頁巖、千枚巖、綠泥石片巖、云母片巖等極軟巖石＜5（三）巖塊質(zhì)量系數(shù)分類分類指標：巖塊質(zhì)量系數(shù)S=[(σcwEtw)/(σcsEs)]1/2

σcw、Etw為巖塊的飽和單軸抗壓強度與彈性模量σcs、Es為規(guī)定的軟質(zhì)巖石的飽和單軸抗壓強度與彈性模量。分別取σcs=30MPa，Es=6.6*103MPa。類別描述S值優(yōu)很堅硬>4良堅硬4~2中等半堅硬2~1差軟弱1~0.5壞很軟弱<0.5二、巖體的工程分類（一）RQD分類缺點：沒有考慮巖體中結(jié)構(gòu)面性質(zhì)的影響和巖塊性質(zhì)的影響及綜合作用效應。（二）巖體地質(zhì)力學分類（RMR類）由比尼衛(wèi)斯基(Bienawski，1973)提出，后經(jīng)多次修改，于1989年發(fā)表在《工程巖體分類》一書中。

分類指標：巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水5類指標

分類步驟：

（1）根據(jù)各類參數(shù)的實測資料，按表5-6A的標準評分（2）求和得總分RMR值。（3）然后按表5-6B和表5-7的規(guī)定依節(jié)理方位對巖體穩(wěn)定是否有利做適當修正。（4）最后用修正后的總分對照表5-6C求得所研究巖體的類別及相應的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度指標(c，φ)值。缺點：不適用于強烈擠壓破碎巖體、膨脹巖體和極軟弱巖體。（三）Q分類由巴頓(Barton，1974)等人提出，其分類指標為巖體質(zhì)量指標：

式中：RQD為巖石質(zhì)量指標，定義為大于10cm的巖心累計長度與鉆孔進尺長度之比的百分數(shù)；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為應力折減系數(shù)。

Q分類方法考慮的地質(zhì)因素較全面，且把定性分析和定量評價相結(jié)合，是目前比較好的分類方法，軟、硬巖體均適用?！?.3我國的工程巖體分類標準一、巖體質(zhì)量分級分級指標：巖體基本質(zhì)量指標BQ

BQ=90+3σcw+250Kv

其中：σcw巖塊單軸飽和抗壓強度，Kv為巖體的完整性系數(shù)。用聲波實驗進行測量，等于巖體和巖塊縱波波速的比值。無聲波試驗資料時，也可用巖體單位體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)面條數(shù)Jv查表求得。

當σcw＞90Kv＋30時，令σcw＝90Kv＋30當Kv＞0.04σcw＋0.4時，令Kv＝0.04σcw＋0.4Jv(條／m3)＜33～1010～2020～35＞35Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15分級方法：（1）按巖體基本質(zhì)量指標BQ進行初步分級（2）根據(jù)天然應力、地下水和結(jié)構(gòu)面方位等對BQ進行修正（3）按修正后的［BQ］進行詳細分級基本質(zhì)量級別巖體質(zhì)量的定性特征巖體基本質(zhì)量指標(BQ)Ⅰ堅硬巖，巖體完整＞550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整550～451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖或軟、硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整450～351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，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巖石堅硬程度劃分表

巖石飽和單軸抗壓強度σcw(MPa)＞6060～3030～1515～5＜5堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖巖體完整性系數(shù)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巖體完整程度劃分表當?shù)叵露词覈鷰r處于高天然應力區(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，巖體BQ值應進行修正，修正值［BQ］按下式計算：［BQ］＝BQ－100(K1＋K2＋K3)

其中，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-天然應力影響修正系數(shù)。根據(jù)修正值的［BQ］進行重新分級。確定各級巖體的物理力學參數(shù)和圍巖自穩(wěn)能力。K1BQ＞450450～350350～250＜25地下水狀態(tài)潮濕或點滴狀出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓≤0.1MPa或單位水量＜10L／min0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓＞0.1MPa或單位水量＞10L／min0.20.4～0.60.7～0.91.0結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＜30°，傾角β＝30°～75°結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角α＞60°，傾角β＞75°其他組合K20.4～0.50～0.20.2～0.4地下水影響修正系數(shù)(K1)表主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)(K2)表天然應力影響修正系數(shù)(K3)表K3BQ＞550550～450450～350350～250＜250天然應力狀態(tài)極高應力區(qū)1.01.01.0～1.51.0～1.51.