城市軌道交通工程施工圍巖分級一.圍巖和巖體在巖石地下工程中，由于受開挖影響而發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變的周圍巖體（土體），稱為圍巖。圍巖是洞室四周圍繞的巖石，這個(gè)洞室可以是人工開鑿的（例如各種隧道、地下倉庫等等），也可以是天然形成的（例如山洞、溶洞等等）。圍巖的工程性質(zhì)，—般包括三個(gè)方面：物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。而對圍巖穩(wěn)定性最有影響的則是力學(xué)性質(zhì)，即圍巖抵抗變形和破壞的性能。圍巖既可以是巖體、也可以是土體。圍巖的定義一.圍巖和巖體圍巖的定義一.圍巖和巖體巖石的定義由單體礦物或碎屑在一定的地質(zhì)作用下，按一定的規(guī)律組合成具有某種聯(lián)結(jié)作用的集合體，是巖體的組成部分。巖石按成因可分為沉積巖、變質(zhì)巖和巖漿巖。一.圍巖和巖體巖石的定義一.圍巖和巖體巖體的定義巖體是指包括各種結(jié)構(gòu)面（如節(jié)理裂隙等）的原位巖石。巖體包括巖石以及巖石與巖石之間的結(jié)構(gòu)面（裂隙面、節(jié)理面、各種各樣的夾層）。巖體具有明顯的不連續(xù)性。這是巖體的重要特點(diǎn)，使巖體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖石強(qiáng)度，巖體變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖石本身，巖體的滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖石的滲透性。一.圍巖和巖體巖體的定義二.巖石與土的區(qū)別A定義不同B分類不同C三相性不同二.巖石與土的區(qū)別定義不同——土含沙量高，顆粒粗，滲透速度快，持水性差，通風(fēng)性能好。砂質(zhì)土粘質(zhì)土含泥量少，顆粒細(xì)，滲透速度慢，持水性好，通風(fēng)性能差。土壤顆粒為黏粒、粉粒和砂礫含量適中的土壤，有粘土和砂土的優(yōu)點(diǎn)。松而不散、黏而不硬，透氣性、排水性、保水保肥性較好的土壤。壤土二.巖石與土的區(qū)別定義不同——巖石巖石按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。在整個(gè)地殼中，巖漿巖約占95%，沉積巖不到5%，變質(zhì)巖最少。二.巖石與土的區(qū)別三相性不同巖石巖石沒有液相和氣相。土土有三相性：固相，液相，氣相，土的固相包括礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)。三.巖石與土的聯(lián)系巖石和土的聯(lián)系巖石可以通過風(fēng)化轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥溃寥酪部梢酝ㄟ^成巖過程部分轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石。土壤是由于巖石一系列的變化而形成的。裸露的巖石經(jīng)過風(fēng)化作用變成成土母質(zhì)，成土母質(zhì)在微生物和低等植物的作用下變成原始土壤后經(jīng)草本植物和木本植物的作用變成成熟的土壤，土壤的侵蝕堆積又是巖石圈沉積巖的重要來源，巖石是古代火山爆發(fā)后所形成的物質(zhì)，經(jīng)過很多自然原因慢慢形成了土壤。巖石是多種天然礦物的集合體，質(zhì)地堅(jiān)固。巖漿冷凝形成巖漿巖，先存巖石破碎后的小顆粒組合在一起轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖，先存巖石發(fā)生物理及化學(xué)性質(zhì)的改變轉(zhuǎn)化為變質(zhì)巖。四.圍巖基本分級圍巖的基本分級由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定，而巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度分級采用定性劃分和定量指標(biāo)綜合確定。01巖石堅(jiān)硬程度巖石堅(jiān)硬程度采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度這一定量指標(biāo)進(jìn)行劃分。02巖體完整程度巖體完整程度根據(jù)結(jié)構(gòu)面特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育的組數(shù)和巖體結(jié)構(gòu)類型等定性特征及巖體完整性系數(shù)進(jìn)行劃分。03以巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度的分級為基礎(chǔ)結(jié)合圍巖彈性波縱波速度來確定圍巖的基本分級。04五.圍巖基本分級巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度σcw（MPa）＞6060-3030-1515-5＜5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖

單軸抗壓強(qiáng)度是指巖石試件在單向受壓至破壞時(shí)，單位面積上所能承受的荷載，簡稱抗壓強(qiáng)度。在試驗(yàn)檢測中，巖石單軸抗壓強(qiáng)度分為“飽和”與“天然”兩種。

一般”天然“的巖石種類有：泥巖、頁巖等，一組測9快的單軸抗壓強(qiáng)度?！憋柡汀暗膸r石種類有：石灰?guī)r、砂巖等，一組測6塊的單軸抗壓強(qiáng)度（浸水48小時(shí)后）。

六.巖石按堅(jiān)硬程度劃分為測試巖石的抗壓強(qiáng)度，其樣品需制成立方體或圓柱體的形狀，同時(shí)其尺寸還得視巖石的不同而異。對高強(qiáng)度的巖石而言，立方體形狀的樣品尺寸為5㎝×5㎝×5㎝;中等強(qiáng)度的巖石其樣品尺寸為7㎝×7㎝×7㎝;松軟的巖石其樣品尺寸為10㎝×10㎝×10㎝。對于礦物成份不均勻的巖石，其立方體形狀的樣品尺寸，應(yīng)較礦物成份均勻的巖石為大。七.巖石按堅(jiān)硬程度劃分按BQ值和巖體質(zhì)量的定性特征將工程巖體劃分為5級。巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），應(yīng)根據(jù)分級因素的定量指標(biāo)巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc（MPa）和巖體的完整性系數(shù)Kv，按下式計(jì)算：BQ=100+3Rc+250Kv八.巖體質(zhì)量分級基本質(zhì)量級別巖體質(zhì)量的特征巖體基本質(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，巖體較破碎或破碎；較軟巖或較硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整350-251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎或破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖≦250各級巖體物理力學(xué)參數(shù)和圍巖自穩(wěn)能力各級巖體物理力學(xué)參數(shù)和圍巖自穩(wěn)能力表級別密度ρ(g/cm3)抗剪強(qiáng)度變形模量(GPa)泊松比圍巖自穩(wěn)能力φ(°)C(MPa)Ⅰ＞2.65＞60＞2.1＞330.2跨度≤20m可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ＞2.6560-502.1-1.533-200.2-0.5跨度10-20m，可基本穩(wěn)定，局部可掉塊或小塌方；跨度<10m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ2.65-2.4550-391.5-0.720-60.25-0.3跨度10-20m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個(gè)月，可發(fā)生小至中塌方；跨度在5-10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體移動及小至中塌方；跨度＜5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ2.45-2.2539-270.7-0.26-1.30.3-0.35跨度＞5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中至大塌方，埋深小時(shí)，以拱部松動為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個(gè)月Ⅴ＜2.25＜27＜0.2＜1.3＜0.35無自穩(wěn)能力變形模量、泊松比變形模量(GPa)變形模量是通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)求得的壓縮性指標(biāo)，即在部分側(cè)限條件下，其應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。能較真實(shí)地反映天然土層的變形特性。土的側(cè)膨脹系數(shù)μ（泊松比）：是指在側(cè)向自由膨脹條件下受壓時(shí)，測向膨脹的應(yīng)變εx與豎向壓縮的應(yīng)變εz之比值，即μ=εx/εz抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是指外力與材料軸線垂直，并對材料呈剪切作用時(shí)的強(qiáng)度極限；或指抵抗剪切破壞的最大能力。巖體抗剪強(qiáng)度是指巖體抵抗外力剪切破壞的能力。巖石抗剪強(qiáng)度是指巖石在剪切載荷作用下破壞時(shí)所能承受的最大剪應(yīng)力。土的抗剪強(qiáng)度可分為二部分：一部分與顆粒間的法向應(yīng)力有關(guān)，其本質(zhì)是摩擦力；另一部分是與法向應(yīng)力無關(guān)，稱為黏聚力。當(dāng)外部載荷在土體內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土體就遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生滑坡，建筑物地基喪失穩(wěn)定?？梢杂靡韵鹿接?jì)算：其中φ為內(nèi)摩擦角，c為土的粘聚力。圍巖基本分級圍巖的基本分級由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定，而巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度分級采用定性劃分和定量指標(biāo)綜合確定。巖石堅(jiān)硬程度采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度σcw這一定量指標(biāo)，按表進(jìn)行劃分。巖石等級單軸飽和抗壓強(qiáng)度σcw(MPa)代表性巖石硬質(zhì)巖極硬巖σcw>60未風(fēng)化或微風(fēng)化的花崗巖、片麻巖、閃長巖、石英巖、硅質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖或礫巖等硬巖30<σcw≤60弱風(fēng)化的極硬巖，未風(fēng)化或微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖、結(jié)晶顆粒較粗的巖漿巖等軟質(zhì)巖較軟巖15<σcw≤30強(qiáng)風(fēng)化的極硬巖，弱風(fēng)化的硬巖，未風(fēng)化或微風(fēng)化的云母片巖、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、鈣泥質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖和礫巖、泥灰?guī)r、泥巖、凝灰?guī)r等軟巖5<σcw≤15強(qiáng)風(fēng)化的極硬巖，弱風(fēng)化至強(qiáng)風(fēng)化的硬巖，弱風(fēng)化的較軟巖和未風(fēng)化或微風(fēng)化的泥質(zhì)巖類極軟巖σcw≤5全風(fēng)化的各類巖石和成巖作用差的巖石圍巖基本分級巖體完整程度根據(jù)結(jié)構(gòu)面特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育的組數(shù)和巖體結(jié)構(gòu)類型等定性特征及定量指標(biāo)—巖體完整性系數(shù)Kv按表進(jìn)行劃分。完整程度結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)類型巖體完整性系數(shù)Kv完整結(jié)構(gòu)面為1-2組，以構(gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹?，密閉型。巨塊狀整體結(jié)構(gòu)Kv>0.75較完整結(jié)構(gòu)面為2-3組，以構(gòu)造型節(jié)理、層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物。塊狀結(jié)構(gòu)0.75≥Kv>0.55較破碎結(jié)構(gòu)面一般為3組，以節(jié)理和風(fēng)化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造影響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有充填物。層狀結(jié)構(gòu)，塊石、碎石狀結(jié)構(gòu)0.55≥Kv>0.35破碎結(jié)構(gòu)面多于3組，多以風(fēng)化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造作用較大，裂隙以張開型為主，多有充填物。碎石角礫狀結(jié)構(gòu)0.35≥Kv>0.15極破碎結(jié)構(gòu)面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾碎屑充填，充填物厚度大。散體狀結(jié)構(gòu)Kv≤0.15圍巖基本分級巖體完整程度根據(jù)結(jié)構(gòu)面特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育的組數(shù)和巖體結(jié)構(gòu)類型等定性特征及定量指標(biāo)—巖體完整性系數(shù)Kv按表進(jìn)行劃分。完整程度結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)類型巖體完整性系數(shù)Kv完整結(jié)構(gòu)面為1-2組，以構(gòu)造型節(jié)理或?qū)用鏋橹?，密閉型。巨塊狀整體結(jié)構(gòu)Kv>0.75較完整結(jié)構(gòu)面為2-3組，以構(gòu)造型節(jié)理、層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物。塊狀結(jié)構(gòu)0.75≥Kv>0.55較破碎結(jié)構(gòu)面一般為3組，以節(jié)理和風(fēng)化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造影響較大，裂隙以微張型和張開型為主，多有充填物。層狀結(jié)構(gòu)，塊石、碎石狀結(jié)構(gòu)0.55≥Kv>0.35破碎結(jié)構(gòu)面多于3組，多以風(fēng)化裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造作用較大，裂隙以張開型為主，多有充填物。碎石角礫狀結(jié)構(gòu)0.35≥Kv>0.15極破碎結(jié)構(gòu)面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾碎屑充填，充填物厚度大。散體狀結(jié)構(gòu)Kv≤0.15圍巖基本分級巖體完整性系數(shù)又稱裂隙系數(shù)（fissurecoefficient），為巖體與巖石的縱波速度之比的平方。式中：

Kv為巖體完整性指數(shù)；

Vpm為巖體縱波速度；

Vpr為室內(nèi)巖石(塊)縱波速度。圍巖基本分級以巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度的分級為基礎(chǔ)，結(jié)合定量指標(biāo)——圍巖彈性波縱波速度，按下表確定圍巖基本分級。圍巖級別巖體特征土體特征彈性波縱波速度Vp(km/s)Ⅰ極硬巖，巖體完整>4.5Ⅱ極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整3.5-4.5Ⅲ極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整2.5-4.0Ⅳ極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的粘性土、粉土及砂