1隧道圍巖級(jí)別劃分與判定

1、3-1-1隧道圍巖級(jí)別劃分與判定隧道圍巖分級(jí)就是評(píng)定圍巖性質(zhì)、判斷隧道圍巖穩(wěn)定性，作為選擇隧道位置、支護(hù)類(lèi)型的依據(jù)和指導(dǎo)安全施工。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在的圍巖分級(jí)方法有定性、定量、定性與定量相結(jié)合3種方法，且多以前兩種方法為主。定性分級(jí)的做法是，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)影響巖體質(zhì)量的諸因素進(jìn)行定性描述、鑒別、判斷，或?qū)χ饕蛩刈鞒鲈u(píng)判、打分，有的還引入分量化指標(biāo)進(jìn)行綜合分級(jí)。以定性為主的分級(jí)方法，如現(xiàn)行的公路、鐵路隧道圍巖分級(jí)等方法經(jīng)驗(yàn)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(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的差別，對(duì)同一圍巖作出級(jí)別不同的判斷。采用定性分級(jí)的圍巖級(jí)別，常常出現(xiàn)與實(shí)際差別12級(jí)的情況。定量分級(jí)

2、的做法是根據(jù)對(duì)巖體性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試的數(shù)據(jù)或?qū)Ω鲄?shù)打分，經(jīng)計(jì)算獲得巖體質(zhì)量指標(biāo)，并以該指標(biāo)值進(jìn)行分級(jí)。如國(guó)外N.Barton 的Q分級(jí)，的地質(zhì)力學(xué)（MRM）分級(jí)、Dree的RQD值分級(jí)等方法。但由于巖體性質(zhì)和賦存條件十分復(fù)雜，分級(jí)時(shí)僅用少數(shù)參數(shù)和某個(gè)數(shù)學(xué)公式難以全面準(zhǔn)確地概括所有情況，而且參數(shù)測(cè)試數(shù)量有限，數(shù)據(jù)的代表性和抽樣的代表性均存在一定的局限，實(shí)施時(shí)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(xué)性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育情況、承受的荷載（工程荷載和初始應(yīng)力）、應(yīng)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(xué)性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況是獨(dú)立于各種工作類(lèi)型的，反映出了巖體的基本特性

3、，在巖體的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)中，對(duì)穩(wěn)定性關(guān)系最大的是巖石堅(jiān)硬程度，巖體的構(gòu)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(zhì)體的又一基本屬性。國(guó)內(nèi)外多數(shù)圍巖分級(jí)都將巖石堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度作為巖體基本質(zhì)量分級(jí)的兩個(gè)基本因素。1 國(guó)標(biāo)錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范圍巖分級(jí)1.1圍巖分級(jí)圍巖級(jí)別的劃分應(yīng)根據(jù)巖石堅(jiān)硬性巖體完整性結(jié)構(gòu)面特征地下水和地應(yīng)力狀況等因素綜合確定并應(yīng)符合表1.1規(guī)定。表1.1 圍巖分級(jí)圍巖級(jí)別主要工程地質(zhì)特征毛洞穩(wěn)定情況巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響程度，結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況和組合狀態(tài)巖石強(qiáng)度指標(biāo)巖體聲波指標(biāo)巖體強(qiáng)度應(yīng)力比單軸飽和抗壓強(qiáng)度(MPa)點(diǎn)荷載強(qiáng)度(MPa)巖體縱波速度(km

4、/s)巖體完整性指標(biāo)I整體狀及層間結(jié)合良好的厚層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響輕微，偶有小斷層結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，僅有23 組，平均間距大于0 .8m ，以原生和構(gòu)造節(jié)理為主，多數(shù)閉合，無(wú)泥質(zhì)充填，不貫通。層間結(jié)合良好，一般不出現(xiàn)不穩(wěn)定塊體602.550. 75毛洞跨度510m 時(shí)長(zhǎng)期穩(wěn)定，無(wú)碎塊掉落同I級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)同I 級(jí)圍巖特征30601. 252. 53.75 .20. 75毛洞跨度510m 時(shí)，圍巖能較長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)月至數(shù)年)維持穩(wěn)定，僅出現(xiàn)局部小塊掉落塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響較重，有少量斷層，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，一般為3 組，平均間距0 .40 .8m， 以原生和構(gòu)造節(jié)理為主，多數(shù)閉合，偶有泥

5、質(zhì)充填，貫通性較差，有少量軟弱結(jié)構(gòu)面。層間結(jié)合較好，偶有層間錯(cuò)動(dòng)和層面張開(kāi)現(xiàn)象602. 53 .75. 20 .5同I級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)同I 級(jí)圍巖特征20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨度510m時(shí)圍巖能維持一個(gè)月以上的穩(wěn)定主要出現(xiàn)局部掉塊塌落同級(jí)圍巖塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)同級(jí)圍巖塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)特征30601. 252.503 .04.50 .50 .752層間結(jié)合良好的薄層和軟硬巖互層結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響較重結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般為3組平均間距0 20 4m 以構(gòu)造節(jié)理為主節(jié)理面多數(shù)閉合少有泥質(zhì)充填巖層為薄層或以硬巖為主的軟硬巖互層層間結(jié)合良好

6、少見(jiàn)軟弱夾層層間錯(cuò)動(dòng)和層面張開(kāi)現(xiàn)象60(軟巖20)2 503 0450 300 502碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響較重結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般為3 組以上平均間距0 20 4m 以構(gòu)造節(jié)理為主節(jié)理面多數(shù)閉合少數(shù)有泥質(zhì)充填塊體間牢固咬合602 503 04.50 300 502同級(jí)圍巖塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)同級(jí)圍巖塊狀結(jié)構(gòu)和層間結(jié)合較好的中厚層或厚層狀結(jié)構(gòu)特征10300 421252 0350 500 751毛洞跨度5m 時(shí)圍巖能維持?jǐn)?shù)日到一個(gè)月的穩(wěn)定主要失穩(wěn)形式為冒落或片幫散塊狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴(yán)重一般為風(fēng)化卸荷帶結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般為3 組平均間距0 40 8m 以構(gòu)造節(jié)理卸荷風(fēng)化裂隙為主貫通性好多

7、數(shù)張開(kāi)夾泥夾泥厚度一般大于結(jié)構(gòu)面的起伏高度咬合力弱構(gòu)成較多的不穩(wěn)定塊體301 252 00 151層間結(jié)合不良的薄層中厚層和軟硬巖互層結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴(yán)重結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般為3 組以上平均間距0 20 4m 以構(gòu)造風(fēng)化節(jié)理為主大部分微張(0 51 0mm)部分張開(kāi)( 1 0mm)有泥質(zhì)充填層間結(jié)合不良多數(shù)夾泥層間錯(cuò)動(dòng)明顯30(軟巖10)1 252 0350 200 401碎裂狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴(yán)重多數(shù)為斷層影響帶或強(qiáng)風(fēng)化帶結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般為3 組以上平均間距0 20 4m 大部分微張(0 51 0mm) 部分張開(kāi)( 1 0mm) 有泥質(zhì)充填形成許多碎塊體301 252 0350 200 401散體狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造

8、影響很?chē)?yán)重多數(shù)為破碎帶全強(qiáng)風(fēng)化帶破碎帶交匯部位構(gòu)造及風(fēng)化節(jié)理密集節(jié)理面及其組合雜亂形成大量碎塊體塊體間多數(shù)為泥質(zhì)充填甚至呈石夾土狀或土夾石狀2 0毛洞跨度5時(shí)圍巖穩(wěn)定時(shí)間很短約數(shù)小時(shí)至數(shù)日注1 圍巖按定性分級(jí)與定量指標(biāo)分級(jí)有差別時(shí)一般應(yīng)以低者為準(zhǔn)。2 本表聲波指標(biāo)以孔測(cè)法測(cè)試值為準(zhǔn)如果用其他方法測(cè)試時(shí)可通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)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薄層小于0 1m4 一般條件下確定圍巖級(jí)別時(shí)應(yīng)以巖石單軸濕飽和抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)當(dāng)洞跨小于5m，服務(wù)年限小于10 年的工程確定圍巖級(jí)別時(shí)可采用點(diǎn)荷載強(qiáng)度指標(biāo)代替巖塊單軸飽和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)可不做巖體聲波指標(biāo)測(cè)試5 測(cè)定

9、巖石強(qiáng)度做單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)定后可不做點(diǎn)荷載強(qiáng)度測(cè)定。1.2圍巖分級(jí)的主要影響因素1.2.1體完整性指標(biāo)用巖體完整性系數(shù)Kv表示，Kv 可按下式計(jì)算:Kv=(Vpm/Vpr)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(dāng)無(wú)條件進(jìn)行聲波實(shí)測(cè)時(shí)也可用巖體體積節(jié)理數(shù)Jv 按表1.2定Kv 值。表1.2 Jv與Kv對(duì)照表Jv(條/m3)60MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育，無(wú)軟弱面（或夾層）；層狀巖層為巨厚層或厚層，層間結(jié)合良好，巖體完整呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定，無(wú)坍塌，可能產(chǎn)生巖爆4.5硬質(zhì)巖（Rc30MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，有少

10、量軟弱面（或夾層）和貫通微張節(jié)理，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系不致產(chǎn)生滑動(dòng)；層狀巖層為中厚層或厚層，層間結(jié)合一般，很少有分離現(xiàn)象，或?yàn)橛操|(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石呈巨塊或大塊狀結(jié)構(gòu)暴露時(shí)間長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)局部小坍塌；側(cè)壁穩(wěn)定；層間結(jié)合差的平緩巖層，頂板易塌落3.54.5硬質(zhì)巖（Rc30MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育，有層狀軟弱面（或夾層），但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系尚不致產(chǎn)生滑動(dòng)；層狀巖層為薄層或中層，層間結(jié)合差，多有分離現(xiàn)象；硬、軟質(zhì)巖石互層呈塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)拱部無(wú)支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生小坍塌，側(cè)壁基本穩(wěn)定，爆破震動(dòng)過(guò)大易坍2.54.0較軟巖（Rc1530MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育；層狀巖層為薄層

11、、中厚層或厚層，層間一般呈大塊狀結(jié)構(gòu)硬質(zhì)巖（Rc30MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響極嚴(yán)重，節(jié)理很發(fā)育；層狀軟弱面（或夾層）已基本破壞呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)拱部無(wú)支護(hù)時(shí)，可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁有時(shí)失去穩(wěn)定1.53.0軟質(zhì)巖（Rc530MPa）：受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育呈塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)土體：1.具壓密或成巖作用的黏性土、粉土及砂類(lèi)土2.黃土（Q1、Q2）3.一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土1和2呈大塊狀壓密結(jié)構(gòu)，3呈巨塊狀整體結(jié)構(gòu)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(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）呈角礫碎石狀松散結(jié)構(gòu)圍巖易坍塌，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌；

12、淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉（陷）或塌至地表1.02.0土體：一般第四系堅(jiān)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）非黏性土呈松散結(jié)構(gòu)，黏性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)巖體：受構(gòu)造影響嚴(yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶黏性土呈易壖動(dòng)的松軟結(jié)構(gòu)，砂性土呈潮濕松散結(jié)構(gòu)圍巖極易坍塌變形，有水時(shí)土砂常與水一齊涌出；淺埋時(shí)易塌至地表1.0(飽和狀態(tài)的土33602.17825271200180020330.20.2550601.52.17078232550012006200.250.339500.71.5607020232005001.360.30.352739

13、0.20.750601720100200120.350.4520270.050.24050151710010.40.52260未風(fēng)化可微風(fēng)化的花崗巖、片麻巖、閃長(zhǎng)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30Rc60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15Rc30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50.75較完整結(jié)構(gòu)面23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)0.75Kv0.

14、55較破碎結(jié)構(gòu)面一般為3組，節(jié)理及以風(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(kāi)型為主，多有充填物層狀結(jié)構(gòu)、塊石、碎石狀結(jié)構(gòu)0.55Kv0.35破碎結(jié)構(gòu)面大于3組，多以風(fēng)化型裂隙為主，在斷層附近受構(gòu)造作用影響較大，裂隙寬度以張開(kāi)型為主，多有充填物碎石角礫狀結(jié)構(gòu)0.35Kv0.15極破碎結(jié)構(gòu)面雜亂無(wú)序，在斷層附近受斷層作用影響大，寬張裂隙全為泥質(zhì)或泥夾巖屑充填，充填物厚度大散體狀結(jié)構(gòu)Kv0.15表2.3.1-3 圍巖基本分級(jí)級(jí)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；硬巖，巖體完整3.54.5極硬巖，巖體較破碎；硬巖或軟硬巖互層，巖體較

15、完整；較軟巖，巖體完整2.54.0極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎基破碎；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黏性土、粉土及砂類(lèi)土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的粗角礫土、粗圓礫土、碎石土、卵石土、大塊石土、黃土（Q1、Q2）1.53.0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(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帶）一般第四系堅(jiān)硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍濕、潮濕的碎（卵）石土、粗圓礫土、細(xì)圓礫土、粗角礫土、細(xì)角礫土、粉土、及黃土（Q3、Q4）1.02.0受構(gòu)造影響很?chē)?yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀黏性土、飽和的粉土、砂類(lèi)土等1.0

16、(飽和狀態(tài)的土1.5)隧道圍巖分級(jí)修正隧道圍巖級(jí)別應(yīng)在圍巖基本分級(jí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，考慮地下水狀態(tài)、初始地應(yīng)力狀態(tài)等必要的因素進(jìn)行修正。地下水狀態(tài)的分級(jí)宜按表確定。地下水對(duì)圍巖級(jí)別的修正，宜按表進(jìn)行。表2.3.2-1 地下水狀態(tài)的分級(jí)級(jí)別狀態(tài)滲水量L/(min10n)干燥或濕潤(rùn)10偶有滲水1025經(jīng)常滲水25125表2.3.2-2 地下水影響的修正 圍巖基本分級(jí)地下水狀態(tài)分級(jí)圍巖初始地應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)資料的，可根據(jù)隧道工程埋深、地貌、地形、地質(zhì)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史、主要構(gòu)造線與開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的巖爆、巖芯餅化等特殊地質(zhì)現(xiàn)象，按表評(píng)估。初始地應(yīng)力對(duì)圍巖級(jí)別的修正宜按表進(jìn)行。表2.3.2-3

17、初始地應(yīng)力場(chǎng)評(píng)估基準(zhǔn)初始地應(yīng)力狀態(tài)主要現(xiàn)象評(píng)估基準(zhǔn)（Rc/max）極高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中時(shí)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1.51.50.60.60.20.20.060.06延伸性極差差中等好極好粗糙度明 顯臺(tái)階狀粗 糙波紋狀平整光滑有 擦 痕平整光滑張開(kāi)性(mm)密閉1.0黏土充填風(fēng)化程度未風(fēng)化輕微風(fēng)化頗重風(fēng)化嚴(yán)重風(fēng)化極嚴(yán)重風(fēng)化簡(jiǎn)要說(shuō)明地下水狀態(tài)滲水量L/(min10m)550堅(jiān)硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)較堅(jiān)硬巖，巖體完整，塊狀整體結(jié)構(gòu)550451堅(jiān)硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)較堅(jiān)硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu)

18、450351堅(jiān)硬巖,巖體破碎,碎裂結(jié)構(gòu)較堅(jiān)硬巖,巖體較破碎破碎,鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)350251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(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)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(lèi)巖體。碎、裂狀、松散結(jié)構(gòu)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、角礫土及黃土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散結(jié)構(gòu)、黏性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)軟塑狀粘性土及潮濕、飽和粉細(xì)砂層、軟土等注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級(jí)，如膨脹性圍巖、多年凍土等。3.2圍巖分級(jí)的主

19、要因素公路隧道圍巖分級(jí)的綜合評(píng)判方法采用兩步分級(jí)，并按以下順序進(jìn)行： (1)根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），綜合進(jìn)行初步分級(jí)。(2)對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)定級(jí)時(shí)，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級(jí)基礎(chǔ)上，考慮修正因素的影響修正巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值。(3)按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，結(jié)合巖體的定性特征綜合評(píng)判，確定圍巖的詳細(xì)分級(jí)。3.2.1巖石堅(jiān)硬程度1 巖石堅(jiān)硬程度可按表3.2.1-1定性劃分。 巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分 名稱(chēng)定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后，大多無(wú)吸水反應(yīng)未風(fēng)化微風(fēng)化的花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武

20、巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質(zhì)板巖、石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、石英砂巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較堅(jiān)硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎； 浸水后，有輕微吸水反應(yīng)1弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖； 2未風(fēng)化微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂頁(yè)巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無(wú)回彈，較易擊碎；浸水后，指甲可刻出印痕1強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖； 2弱風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖； 3未風(fēng)化微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖等軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后，手可掰開(kāi)1強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖； 2弱風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖； 3弱風(fēng)化的較軟巖； 4未風(fēng)化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞，無(wú)回彈

21、，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成團(tuán)1全風(fēng)化的各種巖石； 2各種半成巖2巖石堅(jiān)硬程度定量指標(biāo)用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）表達(dá)。Rc一般采用實(shí)測(cè)值，若無(wú)實(shí)測(cè)值時(shí)，可采用實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)Is（50）的換算值，即按式（3.2.1）計(jì)算： Rc= Is（50）0.75 (3.2.1） 3 Rc與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系，可按表3.2.1-2確定。 Rc與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系Rc(MPa)60603030151551.0好或一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結(jié)構(gòu)較完整121.0差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)231.00.4好或一般塊狀結(jié)構(gòu)較破碎231.00.4差節(jié)理、裂隙、層面

22、、小斷層裂隙塊狀或中厚層結(jié)構(gòu)30.40.2好鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)一般中、薄層狀結(jié)構(gòu)破碎30.40.2差各種類(lèi)型結(jié)構(gòu)面裂隙塊狀結(jié)構(gòu)0.2一般或差碎裂狀結(jié)構(gòu)極破碎無(wú)序很差散體狀結(jié)構(gòu)注：平均間距指主要結(jié)構(gòu)面（12組）間距的平均值。2巖體完整程度的定量指標(biāo)用巖體完整性系數(shù)(Kv)表達(dá)。Kv一般用彈性波探測(cè)值，若無(wú)探測(cè)值時(shí)，可用巖體體積節(jié)理數(shù)（Jv）按表3.2.2-2確定對(duì)應(yīng)的Kv值。 表3.2.2-2 Jv與Kv對(duì)照表 Jv(條/m3)0.750.750.550.550.350.350.1590Kv+30時(shí)，應(yīng)以Rc=90Kv+30和Kv代入計(jì)算BQ值。 2 當(dāng)Kv0.04Rc+0.4時(shí)，應(yīng)以Kv=0.04R

23、c+0.4和Rc代入計(jì)算BQ值。圍巖詳細(xì)定級(jí)時(shí)，如遇下列情況之一，應(yīng)對(duì)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）進(jìn)行修正：1 有地下水；2 圍巖穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用；3 存在高初始應(yīng)力。 圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值BQ，可按式（3.2.4）計(jì)算： BQ=BQ-100（K1+K2+K3） （3.2.4）式中：BQ圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值； BQ圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)； 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)影響修正系數(shù)。 K1、K2、K3值，可分別按表3.2.3-1、表3.2.3-2、表3.2.3-3確定。無(wú)表中所示情況時(shí)，修正系數(shù)取零。 地下水影響修正系數(shù)K1

24、 BQ地下水出水狀態(tài)450450351350251250潮濕或點(diǎn)滴狀出水00.10.20.30.40.6淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊?水壓0.1Mpa或單位出水量0.1Mpa或單位出水量10L/minm0.20.40.60.70.91.0 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)面走向與洞軸線夾角60,結(jié)構(gòu)面傾角75其它組合K20.40.600.20.20.4表3.2.3-3初始應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)K3 BQ初始應(yīng)力狀態(tài)550550451450351350251250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.01.51.01.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.51.00.51.0圍巖極高及

25、高初始應(yīng)力狀態(tài)的評(píng)估，可按表3.2.3-4規(guī)定進(jìn)行。表3.2.3-4高初始應(yīng)力地區(qū)圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的主要現(xiàn)象應(yīng)力情況主要現(xiàn)象Rc/max極高應(yīng)力1.硬質(zhì)巖：開(kāi)挖過(guò)程中時(shí)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2.軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化現(xiàn)象，開(kāi)挖過(guò)程中洞壁巖體有剝離，位移極為顯著，甚至發(fā)生大位移，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不易成洞370.222堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖,結(jié)核一般;較軟巖,結(jié)合好37290.220.123堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖,結(jié)核差;較軟巖軟巖,結(jié)合一般29190.120.084較堅(jiān)硬較軟巖,結(jié)核差結(jié)合很差;軟巖,結(jié)合差;軟質(zhì)巖的泥化面19130.080.055較堅(jiān)硬巖及全部軟質(zhì)巖,結(jié)合很差

26、;軟質(zhì)巖泥化層本身130.053.2.5各級(jí)圍巖的自穩(wěn)能力宜根據(jù)圍巖變形量測(cè)和理論計(jì)算分析來(lái)評(píng)定，也可按表3.2.5作出大致的評(píng)判。 隧道各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力判斷圍巖級(jí)別自穩(wěn)能力跨度20m,可長(zhǎng)期穩(wěn)定,偶有掉塊,無(wú)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(zhǎng)期穩(wěn)定,偶有掉塊跨度10m20m,可穩(wěn)定數(shù)日1個(gè)月,可發(fā)生小中塌方跨度5m20m,可穩(wěn)定數(shù)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(wú)自穩(wěn)能力,數(shù)日數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形位移、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為及中大塌方埋深小時(shí)，以拱部松動(dòng)破壞為主，埋深大時(shí)，有明顯塑性流動(dòng)變形和擠壓破壞；跨度小于5m,可穩(wěn)定數(shù)

27、日1個(gè)月 無(wú)自穩(wěn)能力，跨度5m或更小時(shí)，可穩(wěn)定數(shù)日無(wú)自穩(wěn)能力注：小塌方：塌方高度3m，或塌方體積6m，或塌方體積100m3。4水工隧洞圍巖分級(jí)4.1圍巖工程地質(zhì)總評(píng)分表4.1圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)表圍巖類(lèi)別圍巖穩(wěn)定性圍巖總評(píng)分T圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比S（S=RbKv/m）穩(wěn)定。圍巖可長(zhǎng)期穩(wěn)定，一般無(wú)不穩(wěn)定塊體T854基本穩(wěn)定。圍巖整體穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，局部可能產(chǎn)生掉塊85T654局部穩(wěn)定性差。圍巖強(qiáng)度不足局部會(huì)產(chǎn)生塑性變形，不支護(hù)可能產(chǎn)生塌方和變形破壞。完整的較軟巖，可能暫時(shí)穩(wěn)定65T452不穩(wěn)定。圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)生45T252極不穩(wěn)定。圍巖不能自穩(wěn)，變形破壞嚴(yán)重T2

28、5注：1. 、類(lèi)圍巖，當(dāng)其強(qiáng)度應(yīng)力比S小于本表規(guī)定時(shí)，圍巖類(lèi)別宜相應(yīng)降低一級(jí)。2. 表中：Rb巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度（MPa），Kv巖體完整性系數(shù)，m圍巖最大主應(yīng)力（MPa）。4.2圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)各項(xiàng)因素的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（1） 巖石強(qiáng)度評(píng)分，見(jiàn)下表4.2-1。表4.2-1 巖石強(qiáng)度評(píng)分巖 質(zhì) 類(lèi) 別硬質(zhì)巖軟質(zhì)巖堅(jiān)硬巖中硬巖較軟巖軟巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rb（MPa）Rb6060Rb3030Rb1515Rb5巖石強(qiáng)度評(píng)分A3020201010550注：1.巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度大于100Mpa時(shí)，巖石強(qiáng)度評(píng)分為30；2.當(dāng)巖體完整程度與結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分之和小于5時(shí)，巖石強(qiáng)度評(píng)分大于20的，按20評(píng)分。（2）

29、巖體完整程度評(píng)分，見(jiàn)下表4.2-2）。表4.2-2 巖體完整程度評(píng)分巖體完整程度完整較完整完整性差較破碎破碎巖體完整性系數(shù)KvKv0.750.75Kv0.550.55Kv0.350.35Kv0.15Kv0.15巖體完整性評(píng)分B硬質(zhì)巖4030302222141466軟質(zhì)巖25191914149944注：1.當(dāng)60MPaRb30MPa，巖體完整程度與結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分之和大于65時(shí)，按65評(píng)分；2.當(dāng)30 MPaRb15MPa，巖體完整程度與結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分之和大于55時(shí)，按55評(píng)分；3.當(dāng)15MPaRb5MPa，巖體完整程度與結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分之和大于40時(shí)，按40評(píng)分；4.當(dāng)Rb5MPa，屬特軟巖，巖體

30、完整程度與結(jié)構(gòu)面狀態(tài)不參加評(píng)分；（3） 結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分，見(jiàn)下表4.2-3。表4.2-3 結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分結(jié)構(gòu)面狀態(tài)張開(kāi)度W（mm）閉合W0.5微 張0.5W5.0張開(kāi)W5.0充填物無(wú)充填巖屑泥質(zhì)巖屑泥質(zhì)起伏粗糙狀況起伏粗糙平直光滑起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分硬質(zhì)巖272124211521171215129126較軟巖272124211521171215129126軟巖18141714814118108684注：1.結(jié)構(gòu)面的延伸長(zhǎng)度小于3m時(shí)，硬質(zhì)巖、較軟巖的結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分增加3分，軟巖增加2分；結(jié)構(gòu)面的延伸長(zhǎng)

31、度大于10m時(shí)，硬質(zhì)巖、較軟巖的結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分減3分，軟巖減2分；2.當(dāng)結(jié)構(gòu)面張開(kāi)寬度10mm，無(wú)充填時(shí)，結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分為0。（4） 地下水狀態(tài)評(píng)分，見(jiàn)下表4.2-4。表4.2-4 地下水狀態(tài)評(píng)分活動(dòng)狀態(tài)干燥、滲水、滴水線狀流水涌水水量q（L/min10m洞長(zhǎng)）或壓力水頭H（m）q25或H1025Q125或10H100Q125或H100基本因素評(píng)分TT85地下水評(píng)分D00-2-2-685T650-2-2-6-6-1065T45-2-6-6-10-10-1445T25-6-10-10-14-14-18T25-10-14-14-18-18-20注：基本因素評(píng)分T系前述巖石強(qiáng)度評(píng)分A、巖體完整性評(píng)分

32、B和結(jié)構(gòu)面狀態(tài)評(píng)分C之和。（5） 要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)分，見(jiàn)下表4.2-5。表4.2-5 主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)分結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角結(jié)構(gòu)面傾角結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)分E洞頂邊墻9060700-27045-2-54520-5-220-100603070-2-57045-5-104520-10-220-1203070-5-107045-10-124520-12-520-120注：按巖體完整程度分級(jí)為完整性差、較破碎和破碎的圍巖不進(jìn)行主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)分的修正。5 Q系統(tǒng)分類(lèi)(挪威法)5.1 Q系統(tǒng)發(fā)展歷程Q系統(tǒng)是挪威巖土所Barton等人在19711974年根據(jù)249條隧道工程的實(shí)踐總結(jié)，研究得出的一種將圍巖分類(lèi)與支

33、護(hù)設(shè)計(jì)集于一體的方法。迄今為止已有3個(gè)版本的Q分類(lèi)與支護(hù)建議的圖表問(wèn)世，其中的第三個(gè)版本（2004版）是總結(jié)世界上2000多條隧道工程實(shí)踐并以此經(jīng)驗(yàn)將1992年版本不斷完善而得到的，這種方法可以應(yīng)用于隧道工程的勘察、規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，也可用于隧道施工階段，它可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，也可以通過(guò)對(duì)地質(zhì)巖芯取樣的描述計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的Q值，借此來(lái)評(píng)價(jià)圍巖質(zhì)量的指標(biāo)。1974年，挪威地質(zhì)所N.Barton等人在249條隧道工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上第一次提出隧道圍巖分類(lèi)與支護(hù)關(guān)系的圖表，該表內(nèi)容相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，當(dāng)時(shí)的支護(hù)手段主要采用網(wǎng)噴混凝土，如圖1。圖1 Q系統(tǒng)圍巖分類(lèi)與支護(hù)綜合表(1974)1992年，N.B

34、arton等人根據(jù)近1500個(gè)永久地下結(jié)構(gòu)物的施工記錄整理結(jié)果結(jié)出了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法該方法是通過(guò)一張綜合考慮因素的圖來(lái)選擇隧道支護(hù)參數(shù)的。由于在20世紀(jì)70年代末，纖維增強(qiáng)噴射混凝土得到大量的應(yīng)用，并基于這些工程支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，N.Barton等人對(duì)分類(lèi)與支護(hù)圖表也作了大量的修改和細(xì)化，此時(shí)的主要支護(hù)手段為纖維增強(qiáng)噴射混凝土。如圖2。圖1 Q系統(tǒng)圍巖分類(lèi)與支護(hù)綜合表(1992)2004年出版的挪威隧道和地下2004年度報(bào)告中給出了第三張分類(lèi)與支護(hù)圖表（基于2000條隧道統(tǒng)計(jì)結(jié)果），如圖3所示，該表比1992年的圖表更加細(xì)化了支護(hù)的內(nèi)容。圖3 Q系統(tǒng)圍巖分類(lèi)與支護(hù)綜合表(2004)5.2 Q系統(tǒng)簡(jiǎn)要用法

35、介紹Q分類(lèi)法主要考察圍巖結(jié)構(gòu)、完整性和應(yīng)力情況及其對(duì)應(yīng)的6個(gè)參數(shù)，通過(guò)公式（5.2-1）計(jì)算得到Q值，每一個(gè)Q值都反映所在掌子面處的圍巖情況，為了更具有代表性，Q值可以是一個(gè)范圍。但Q分類(lèi)法中參數(shù)取值也是通過(guò)給定性描述賦權(quán)值的方法進(jìn)行，所以在實(shí)施中也難免帶有人為因素，同時(shí)Q系統(tǒng)建議的比較經(jīng)濟(jì)的隧道支護(hù)方法，由于種種原因在我國(guó)還沒(méi)有得到有效和推廣應(yīng)用。盡管如此，Q系統(tǒng)的分類(lèi)方法能給圍巖的好壞賦于一個(gè)數(shù)值，它可以作為我國(guó)隧道分類(lèi)方法的一個(gè)有益補(bǔ)充，使圍巖分類(lèi)的結(jié)果更貼近實(shí)際地質(zhì)情況。 (5.2-1)式中：QN.Barton巖質(zhì)評(píng)定系數(shù)；RQD巖體質(zhì)量指標(biāo)；Jn巖體組數(shù)；Jr節(jié)理粗糙度；Ja節(jié)理蝕變

36、系數(shù)；Jw節(jié)理折減系數(shù)；SRF應(yīng)力折減系數(shù)。式中，第一個(gè)商數(shù)（）表示巖體的完整性；第二個(gè)商數(shù)（）表示結(jié)構(gòu)面形態(tài)，充填物特征及次生變化程度；第三個(gè)商數(shù)（）表示水與應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。下面簡(jiǎn)述各個(gè)系數(shù)所代表的意義和取值方法。(1)RQD值，巖體質(zhì)量指標(biāo)。RQD是Deree推薦了一種在鉆進(jìn)時(shí)統(tǒng)計(jì)巖體質(zhì)量指標(biāo)（Rock Quality Designation）進(jìn)行巖體分類(lèi)的方法。RQD值的定義是：采用NX標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆進(jìn)，每一回次進(jìn)尺中，長(zhǎng)度大于10cm的完整巖芯段所占的百分比，即： (5.2-2)式中：l巖芯單節(jié)長(zhǎng)，10cm；L鉆孔長(zhǎng)度。在統(tǒng)計(jì)時(shí)沿巖芯中心量測(cè)，明顯在鉆進(jìn)中產(chǎn)生的裂隙不計(jì)。取值如

37、表5.2-1。表5.2-1 巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD，%）A極差025B差2550C一般5075D好7590E極好90100注：當(dāng)RQD10時(shí)，取10； RQD最小間隔為5。(2)Jn，巖體組數(shù)。常常受到節(jié)理、片理、板巖劈現(xiàn)或?qū)永淼鹊挠绊憽Ｈ绻@類(lèi)平行的“節(jié)理”很發(fā)育，顯然可視之為一個(gè)節(jié)理組，但如果可見(jiàn)的“節(jié)理”很稀疏，并沒(méi)有固定的產(chǎn)狀，可以稱(chēng)之為隨機(jī)節(jié)理。如圖4和表5.2-2。圖4 節(jié)理取值簡(jiǎn)圖表5.2-2節(jié)理組數(shù)（Jn）A整體沒(méi)有或幾乎沒(méi)有節(jié)理0.51B一組節(jié)理2C一組節(jié)理加隨機(jī)裂隙3D二組節(jié)理4E二組節(jié)理加隨機(jī)裂隙6F三組節(jié)理9G三組節(jié)理加隨機(jī)裂隙12H四組或四組以上節(jié)理，隨機(jī)裂隙，嚴(yán)重節(jié)理化，呈糖塊狀等15I組節(jié)理擠壓破碎巖石、土狀巖石20注：對(duì)于巷洞交叉點(diǎn)，用3*Jn；對(duì)于洞口，用2*Jn。(3)Jr，節(jié)理粗糙度。用來(lái)表示節(jié)理壁的粗糙度，一般能過(guò)手指就可以觸摸，結(jié)合描述表就可確定，如表5.2-5。表5.2-3 節(jié)理粗糙度(Jr)a)節(jié)理面接觸b)節(jié)理面在剪切變形10cm前仍接觸A不連續(xù)節(jié)理4B粗糙或不規(guī)則，起伏3C光滑，起伏2D表面光滑，起伏1.5E粗糙或不規(guī)則，平面1.5F光滑，平面1G表面光