隧道圍巖類別劃分與判定

1、隧道圍巖級別劃分與判定隧道圍巖分級就是評定圍巖性質、判斷隧道圍巖穩(wěn)定性，作為選擇隧道位置、支護類型的依據和指導安全施工。國內外現在的圍巖分級方法有定性、定量、定性與定量相結合 3 種方法，且多以前兩種方法為主。定性分級的做法是，在現場對影響巖體質量的諸因素進行定性描述、鑒別、判斷，或對主要因素作出評判、打分，有的還引入分量化指標進行綜合分級。以定性為主的分級方法，如現行的公路、鐵路隧道圍巖分級等方法經驗的成分較大，有一定人為因素和不確定性，在使用中，往往存在不一致，隨勘察人員的認識和經驗的差別，對同一圍巖作出級別不同的判斷。采用定性分級的圍巖級別，常常出現與實際差別 1 2 級的情況。 定量分

2、級的做法是根據對巖體性質進行測試的數據或對各參數打分，經計算獲得巖體質量指標， 并以該指標值進行分級。 如國外 n.barton 的 q 分級，z.t.bieniawsks的地質力學（ mrm ）分級、 dree 的 rqd 值分級等方法。但由于巖體性質和賦存條件十分復雜，分級時僅用少數參數和某個數學公式難以全面準確地概括所有情況，而且參數測試數量有限，數據的代表性和抽樣的代表性均存在一定的局限，實施時難度較大。影響圍巖穩(wěn)定的因素多種多樣，主要是巖石的物理力學性質、構造發(fā)育情況、承受的荷載（工程荷載和初始應力） 、應力變形狀態(tài)、幾何邊界條件、水的賦存狀態(tài)等。這些因素中，巖體的物理力學性質和構造

3、發(fā)育情況是獨立于各種工作類型的，反映出了巖體的基本特性，在巖體的各項物理力學性質中，對穩(wěn)定性關系最大的是巖石堅硬程度，巖體的構造發(fā)育狀態(tài)、巖體的不連續(xù)性、節(jié)理化程度所反映的巖體完整性是地質體的又一基本屬性。國內外多數圍巖分級都將巖石堅硬程度和巖體的完整程度作為巖體基本質量分級的兩個基本因素。1 國標錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范圍巖分級1.1 圍巖分級圍巖級別的劃分應根據巖石堅硬性巖體完整性結構面特征地下水和地應力狀況等因素綜合確定并應符合表 1.1 規(guī)定。表 1.1圍巖分級圍主要工程地質特征毛洞穩(wěn)定情巖巖體結構構造影響程度，結構面發(fā)育情況和組巖石強度指標巖體聲波指標巖體強況級合狀態(tài)單軸飽和抗點荷

4、載強度巖體縱波巖體完整度應力別壓強度(mpa)速度性指標比(mpa)(km/s )i整體狀及構造影響輕微，偶有小斷層結構面不602.550. 75毛洞跨度層間結合發(fā)育，僅有 23 組，平均間距大于510m 時長良好的厚0 .8m ，以原生和構造節(jié)理為主，多期穩(wěn)定，無碎層狀結構數閉合，無泥質充填，不貫通。層間塊掉落結合良好，一般不出現不穩(wěn)定塊體同 i 級圍同 i 級圍巖特征30601. 252. 53.75 .20. 75毛洞跨度巖結構510m 時，圍專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。塊狀結構構造影響較重，有少量斷層，結構面和層間結發(fā)育，一般合較好的為3 組，平均間距 0 .40 .8m， 以原中

5、厚層或生和構造節(jié)理為主，多數閉合，偶有厚層狀結泥質充填，貫通性較差，有少量軟弱構結構面。層間結合較好，偶有層間錯動和層面張開現象同 i 級圍同 i 級圍巖特征巖結構同 級圍同級圍巖塊狀結構和層間結合較好巖塊狀結的中厚層或厚層狀結構特征構和層間結合較好的中厚層或厚層狀結構層間結合構造影響較重結構面發(fā)育一般為3組良好的薄平均間距 0 20 4m 以構造節(jié)理為主層和軟硬節(jié)理面多數閉合少有泥質充填巖層為巖互層結薄層或以硬巖為主的軟硬巖互層層間構結合良好少見軟弱夾層層間錯動和層面張開現象碎裂鑲嵌構造影響較重結構面發(fā)育一般為3 組結構以上平均間距 0 20 4m 以構造節(jié)理為主節(jié)理面多數閉合少數有泥質充填

6、塊體間牢固咬合同 級圍同級圍巖塊狀結構和層間結合較好巖塊狀結的中厚層或厚層狀結構特征構和層間結合較好的中厚層或厚層狀結構602. 53 .75. 20 .5巖能較長時間( 數月至數年) 維持穩(wěn)定，僅出現局部小塊掉落20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨度510m時圍巖能維持一個月以上的穩(wěn)30601. 252.503 .04.50 .50 .752定主要出現局部掉塊塌落60(軟2 503 0450 300 502巖 20)602 503 04.50 300 50210300 42125 2 035 0 500 75 毛洞跨度 5m 1時圍巖能維持數日到一個月的穩(wěn)定主要失穩(wěn)形式

7、為冒落或片幫專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。散塊狀結構造影響嚴重一般為風化卸荷帶結構301 252 00 151構面發(fā)育一般為 3 組平均間距 0 40 8m以構造節(jié)理卸荷風化裂隙為主貫通性好多數張開夾泥夾泥厚度一般大于結構面的起伏高度咬合力弱構成較多的不穩(wěn)定塊體層間結合構造影響嚴重結構面發(fā)育一般為 3 組30(軟1 252 0350 200 401不良的薄以上平均間距 0 20 4m 以構造風化巖10)層中厚層節(jié)理為主大部分微張 (0 51 0mm) 部和軟硬巖分張開 ( 1 0mm) 有泥質充填層間結合互層結構不良多數夾泥層間錯動明顯碎裂狀結構造影響嚴重多數為斷層影響帶或強301 252

8、0350 200 401構風化帶結構面發(fā)育一般為 3 組以上平均間距 0 20 4m 大部分微張 (0 510mm) 部分張開 ( 1 0mm) 有泥質充填形成許多碎塊體散體狀結構造影響很嚴重多數為破碎帶全強風2 0毛洞跨度 5 時構化帶破碎帶交匯部位構造及風化節(jié)理圍 巖 穩(wěn) 定 時密集節(jié)理面及其組合雜亂形成大量碎塊體塊體間多數為泥質充填甚至呈石間 很 短 約 數夾土狀或土夾石狀小時至數日注1 圍巖按定性分級與定量指標分級有差別時一般應以低者為準。2 本表聲波指標以孔測法測試值為準如果用其他方法測試時可通過對比試驗進行換算。3 層狀巖體按單層厚度可劃分為厚層大于 0 5m中厚層 0 10 5m

9、薄層小于 0 1m4一般條件下確定圍巖級別時應以巖石單軸濕飽和抗壓強度為準當洞跨小于5m，服務年限小于 10 年的工程確定圍巖級別時可采用點荷載強度指標代替巖塊單軸飽和抗壓強度指標可不做巖體聲波指標測試5測定巖石強度做單軸抗壓強度測定后可不做點荷載強度測定。1.2 圍巖分級的主要影響因素1.2.1 體完整性指標用巖體完整性系數kv表示， kv 可按下式計算 :kv=(v pm/v pr ) 2（1.2-1 ）式中： vpm巖體彈性縱波速度（ km/s ）vpr 巖石彈性縱波速度（ km/s ）當無條件進行聲波實測時也可用巖體體積節(jié)理數jv 按表 1.2 定 kv 值。表 1.2 jv與 k 對

10、照表vjv( 條 /m3)60mpa ）：受地質構造影響輕呈巨 塊狀 整體圍巖穩(wěn)定，無坍微，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱面（或夾層） ；層狀巖層為巨厚層或結構塌，可能產生巖厚層，層間結合良好，巖體完整爆硬質巖（ rc30mpa ）：受地質構造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，呈巨 塊或 大塊暴露時間長，可有少量軟弱面（或夾層）和貫通微張節(jié)理，但其產狀及組合狀結構能會出現局部小關系不致產生滑動；層狀巖層為中厚層或厚層，層間結合一坍塌；側壁穩(wěn)定；般，很少有分離現象，或為硬質巖石偶夾軟質巖石層間結合差的平圍巖彈性縱波速度v p（ km/s）4.53.5 4.5專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。緩巖層，頂板易塌落硬質巖（ r

11、c30mpa ）：受地質構造影響嚴重，節(jié)理發(fā)育，有呈塊 （石 ）碎拱部無支護時可2.5 4.0層狀軟弱面（或夾層），但其產狀及組合關系尚不致產生滑動；（石）狀鑲嵌結產生小坍塌，側層狀巖層為薄層或中層，層間結合差，多有分離現象；硬、構壁基本穩(wěn)定，爆軟質巖石互層破震動過大易坍較軟巖（ rc1530mpa）：受地質構造影響較重，節(jié)理較發(fā)呈大塊狀結構育；層狀巖層為薄層、中厚層或厚層，層間一般硬質巖（rc30mpa ）：受地質構造影響極嚴重， 節(jié)理很發(fā)育；呈碎 石狀 壓碎拱部無支護時，1.5 3.0層狀軟弱面（或夾層）已基本破壞結構可產生較大的坍軟質巖（ rc5? 30mpa）：受地質構造影響嚴重，節(jié)理

12、發(fā)育呈塊 （石 ）碎塌，側壁有時失（石）狀鑲嵌結去穩(wěn)定構土體： 1.具壓密或成巖作用的黏性土、粉土及砂類土2.黃土（ q1、q2 ）3.一般鈣質、鐵質膠結的碎石土、卵石土、大塊石土巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構造影響嚴重的破碎帶）土體：一般第四系堅硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍濕或潮濕的碎石土著人、卵石土、圓礫土、角礫土、粉土及黃土（q3 、q4）巖體：受構造影響嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶土體：軟塑狀黏性土、飽和的粉土、砂類土等1 和 2 呈大塊狀壓密結構， 3 呈巨塊 狀整 體結構呈角 礫碎 石狀圍巖易坍塌，處松散結構理不當會出現大非黏 性土 呈

13、松坍塌，側壁經常散結構，黏性土小坍塌；淺埋時及黃 土呈 松軟易出現地表下沉結構（陷）或塌至地表黏性 土呈 易壖圍巖極易坍塌變動的松軟結構，形，有水時土砂砂性 土呈 潮濕常 與 水 一 齊 涌松散結構出；淺埋時易塌至地表1.0 2.01.0( 飽 和狀 態(tài) 的 土33602.17825 271200 180020330.20.2550 601.5 2.170 7823 25500 12006200.25 0.339 500.7 1.560 7020 23200 5001.360.30.3527 390.2 0.750 6017 20100 2001 20.35 0.4520 270.050.24

14、0 5015 1710010.4 0.52260未風化可微風化的花崗巖、 片麻巖、 閃長巖、 石英巖、硅質灰?guī)r、質鈣質膠結的砂巖或礫巖等巖硬巖30rc60弱風化的極硬巖； 未風化或微風化的熔結凝灰?guī)r、 大理巖、 板巖、白云巖、灰?guī)r、鈣質膠結的砂巖、結晶顆粒較粗的巖漿巖等軟較軟巖15rc30強風化的極硬巖；弱風化的硬巖；未風化或微風化的云母片巖、質千枚巖、 砂質泥巖、 鈣泥質膠結的粉砂巖和礫巖、 泥灰?guī)r、泥巖、巖凝灰?guī)r等軟巖50.75較完整結構面 23組，以構造型節(jié)理、 層面為主， 裂隙多塊狀結構0.75kv0.55呈密閉型，部分為微張型，少有充填物結構面一般為3 組，節(jié)理及以風化裂隙為主，在斷

15、層狀結構、塊石、較破碎層附近受構造影響較大，裂隙以微張型和張開型為碎石狀結構0.55kv0.35主，多有充填物結構面大于3 組，多以風化型裂隙為主，在斷層附破碎近受構造作用影響較大，裂隙寬度以張開型為主，碎石角礫狀結構0.35kv0.15多有充填物極破碎結構面雜亂無序，在斷層附近受斷層作用影響大，散體狀結構kv 0.15專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。寬張裂隙全為泥質或泥夾巖屑充填，充填物厚度大表 2.3.1-3圍巖基本分級級別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度（km/s）極硬巖，巖體完整4.5極硬巖，巖體較完整；3.5 4.5硬巖，巖體完整極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；2.

16、5 4.0較軟巖，巖體完整極硬巖，巖體破碎；具壓密或成巖作用的黏性土、粉土及硬巖，巖體較破碎基破碎；砂類土，一般鈣質、鐵質膠結的粗角較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為礫土、粗圓礫土、碎石土、卵石土、1.5 3.0主，巖體較完整或較破碎；大塊石土、黃土（q1、q2）軟巖，巖體完整或較完整軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極一般第四系堅硬、硬塑黏性土，稍密軟巖及全部極破碎巖（包括受構造及以上、稍濕、潮濕的碎（卵）石土、1.0 2.0影響嚴重的破碎帶）粗圓礫土、細圓礫土、粗角礫土、細角礫土、粉土、及黃土（ q3、 q4）受構造影響很嚴重呈碎石、角礫及軟塑狀黏性土、飽和的粉土、砂類土粉末、泥土狀的斷層帶等1.0

17、(飽和狀態(tài)的土 1.5)2.3.2 隧道圍巖分級修正隧道圍巖級別應在圍巖基本分級的基礎上，結合隧道工程的特點，考慮地下水狀態(tài)、初始地應力狀態(tài)等必要的因素進行修正。2.3.2.1 地下水狀態(tài)的分級宜按表2.3.2-1 確定。地下水對圍巖級別的修正，宜按表2.3.2-2 進行。表 2.3.2-1地下水狀態(tài)的分級級別狀態(tài)滲水量 l/(min ?10n)干燥或濕潤10偶有滲水1025經常滲水25 125表 2.3.2-2地下水影響的修正圍巖基本分級地下水狀態(tài)分級2.3.2.2 圍巖初始地應力狀態(tài)，當無實測資料的，可根據隧道工程埋深、地貌、地形、地質、構造運動史、主要構造線與開挖過程中出現的巖爆、巖芯餅

18、化等特殊地質現象，按表2.3.2-3 評估。初始地專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。應力對圍巖級別的修正宜按表2.3.2-4 進行。表 2.3.2-3初始地應力場評估基準初始地應力狀態(tài)主要現象評估基準（ rc/max）1.硬質巖：開挖過程中時有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差極高應力1.51.50.60.20.20.060.06質0.6結延伸性極差差中等好極好構粗糙度明 顯粗糙平整光滑平整光滑面臺階狀波紋狀有 擦 痕張開性 (mm)密閉部分張開張開無充填張開黏土1.0充填風化程度未風化輕微風化頗重風化嚴重風化極嚴重風化簡要說明地下水狀滲水量550堅硬巖，巖體較完整，塊

19、狀或厚層狀結構550451較堅硬巖，巖體完整，塊狀整體結構堅硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎（石）狀鑲嵌結構450351較堅硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結構堅硬巖 , 巖體破碎 , 碎裂結構350251較堅硬巖 , 巖體較破碎破碎 , 鑲嵌碎裂結構較軟巖或軟硬巖互層 , 且以軟巖為主 , 巖體較完整較破碎, 中薄層狀結構土體： 1.壓密或成巖作用的粘性土及砂性土2.黃土 (q1、 q2)3.一般鈣質、鐵質膠結的碎石土、卵石土、大塊石土較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎破碎；極破碎各類巖體。碎、裂狀、松散結構 250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的碎石土，卵石土、圓礫

20、、角礫土及黃土（q3、q4）。非粘性土呈松散結構、黏性土及黃土呈松軟結構軟塑狀粘性土及潮濕、飽和粉細砂層、軟土等注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級，如膨脹性圍巖、多年凍土等。3.2 圍巖分級的主要因素公路隧道圍巖分級的綜合評判方法采用兩步分級，并按以下順序進行：(1) 根據巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素的定性特征和定量的巖體基本質量指標（bq），綜合進行初步分級。(2) 對圍巖進行詳細定級時， 應在巖體基本質量分級基礎上， 考慮修正因素的影響修正巖體基本質量指標值。 (3) 按修正后的巖體基本質量指標 bq ，結合巖體的定性特征綜合評判，確定圍巖的詳細分級。3.2.1巖石堅硬程度1

21、巖石堅硬程度可按表3.2.1-1定性劃分。表 3.2.1-1巖石堅硬程度的定性劃分名稱定性鑒定代表性巖石硬質巖堅硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后，未風化微風化的花崗巖、正長巖、閃長巖、輝綠巖、大多無吸水反應玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質板巖、石英巖、硅質膠結的礫巖、石英砂巖、硅質石灰?guī)r等較堅硬巖錘擊聲較清脆， 有輕微回彈， 稍震手， 較難擊碎；1弱風化的堅硬巖；浸水后，有輕微吸水反應2未風化微風化的熔結凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質膠結的砂頁巖等軟質巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后，指1強風化的堅硬巖；甲可刻出印痕2弱風化的較堅硬巖；3未風化微風化

22、的凝灰?guī)r、千枚巖、砂質泥巖、泥灰?guī)r、泥質砂巖、粉砂巖、頁巖等專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。軟巖錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，1強風化的堅硬巖；手可掰開2弱風化強風化的較堅硬巖；3弱風化的較軟巖；4未風化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸1全風化的各種巖石；水后，可捏成團2各種半成巖2 巖石堅硬程度定量指標用巖石單軸飽和抗壓強度（rc）表達。 rc 一般采用實測值，若無實測值時，可采用實測的巖石點荷載強度指數is （ 50）的換算值，即按式（ 3.2.1 ）計算：rc= is0.75(3.2.1）（ 50）3rc 與巖石堅硬程度定性劃分的關系，可按表3.2.1

23、-2 確定。表 3.2.1-2 rc與巖石堅硬程度定性劃分的關系rc (mpa)606030301515 51.0好或一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結構較完整1 21.0差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結構2 31.0 0.4好或一般塊狀結構較破碎2 31.0 0.4差節(jié)理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層結構30.4 0.2好鑲嵌碎裂結構一般中、薄層狀結構破碎30.4 0.2差各種類型結構面裂隙塊狀結構0.2一般或差碎裂狀結構極破碎無序很差散體狀結構注：平均間距指主要結構面（ 1 2 組）間距的平均值。2 巖體完整程度的定量指標用巖體完整性系數(kv) 表達。 kv 一般用彈性波探測值，

24、若無探測值時，可用巖體體積節(jié)理數（jv ）按表 3.2.2-2 確定對應的 kv 值。表 3.2.2-2 jv與 kv 對照表jv( 條/m3)0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.1590kv+30 ， 以 rc=90kv+30和 kv 代入 算 bq 。2 當 kv0.04rc+0.4 ， 以 kv=0.04rc+0.4 和 rc 代入 算 bq 。 巖 定 ，如遇下列情況之一， 巖體基本 量指 （bq） 行修正：1 有地下水；2 巖 定性受 弱 構面影響，且由一 起控制作用；3 存在高初始 力。 巖基本 量指 修正 bq ，可按式（ 3.2.4 ） 算：bq=bq-1

25、00（ k1+k2+k3）（3.2.4）式中： bq 巖基本 量指 修正 ；bq 巖基本 量指 ；k1地下水影響修正系數；k2主要 弱 構面 狀影響修正系數；k3初始 力狀 影響修正系數。k1、 k2、 k3 ，可分 按表 3.2.3-1、表 3.2.3-2 、表 3.2.3-3 確定。無表中所示情況 ，修正系數取零。表 3.2.3-1地下水影響修正系數k1bq450450 351350251250地下水出水狀態(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 0.1mpa0.10.2 0.30.4 0.60.7 0.9或單位出水量 0.1mpa0.20.4 0.

26、60.7 0.91.0專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載?；騿挝怀鏊?0l/min ?m表 3.2.3-2主要軟弱結構面產狀影響修正系數k2結構面產狀及其與洞軸線的組合關系結構面走向與洞軸線夾角60, 結其它組合構面傾角30 75構面傾角 75k20.4 0.600.20.2 0.4表 3.2.3-3初始應力狀態(tài)影響系數k3bq550550451450 351350 251250初始應力狀態(tài)極高應力區(qū)1.01.01.0 1.51.0 1.51.0高應力區(qū)0.50.50.50.5 1.00.5 1.0圍巖極高及高初始應力狀態(tài)的評估，可按表3.2.3-4規(guī)定進行。表 3.2.3-4高初始應力地區(qū)圍巖

27、在開挖過程中出現的主要現象應力情況主要現象rc/max1.硬質巖：開挖過程中時有巖爆發(fā)生，有巖塊彈出，洞壁巖體發(fā)生剝離，新生裂縫多，成洞性差極高應力370.222堅硬較堅硬巖 , 結核一般 ;37 290.22 0.12較軟巖 , 結合好3堅硬較堅硬巖 , 結核差 ;29 190.12 0.08較軟巖軟巖 , 結合一般4較堅硬較軟巖 , 結核差結合很差 ;19 130.08 0.05軟巖 , 結合差 ; 軟質巖的泥化面5較堅硬巖及全部軟質巖 , 結合很差 ;130.05軟質巖泥化層本身3.2.5各級圍巖的自穩(wěn)能力宜根據圍巖變形量測和理論計算分析來評定，也可按表3.2.5作出大致的評判。專業(yè)文檔

28、供參考，如有幫助請下載。表 3.2.5隧道各級圍巖自穩(wěn)能力判斷圍巖級別自穩(wěn)能力跨度 20m,可長期穩(wěn)定 , 偶有掉塊 , 無塌方跨度 10m20m,可基本穩(wěn)定 , 局部可發(fā)生掉塊或小塌方跨度 10m,可長期穩(wěn)定 , 偶有掉塊跨度 10m20m,可穩(wěn)定數日 1 個月 , 可發(fā)生小中塌方跨度 5m 20m,可穩(wěn)定數月 , 可發(fā)生局部塊體位移及小中塌方跨度 5m,可基本穩(wěn)定跨度 5m,一般無自穩(wěn)能力 , 數日數月內可發(fā)生松動變形位移、小塌方，進而發(fā)展為及中大塌方埋深小時，以拱部松動破壞為主，埋深大時，有明顯塑性流動變形和擠壓破壞；跨度小于 5m,可穩(wěn)定數日 1 個月無自穩(wěn)能力，跨度 5m或更小時，可穩(wěn)定數日無自穩(wěn)能力注：小塌方：塌方高度33m，或塌方體積 6m，或塌方體積 100m。4 水工隧洞圍巖分級4.1 圍巖工程地質總評分表 4.1 圍巖工程地質