關(guān)于工程巖體分級方法的綜述

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.關(guān)于工程巖體分級方法的綜述摘要：綜合分析我國現(xiàn)行的工程巖體分級特征，重點介紹巖體分級標準在根據(jù)巖石的強度、巖體的完整性、地下水條件、初應(yīng)力狀況等多方面因素下進行巖體分級，從而指導(dǎo)實地工程建設(shè)，并討論與分類法和RR分類法的關(guān)系，在發(fā)展中他們有趨于統(tǒng)一和向國際標準接軌的趨勢。關(guān)鍵字：工程巖體分級；國標；巖體基本質(zhì)量1.1 巖巖體分級級的重要要性隨著科學(xué)技技術(shù)的不不斷進步步和土地地資源的的日益減減少，水水利水電電、鐵道道、交通通、礦山山、工業(yè)業(yè)與民用用建筑等等各種

2、類類型、不不同用途途的巖體體工程逐逐漸增多多。質(zhì)量量高、穩(wěn)穩(wěn)定性好好的巖體體，不需需要或只只需要很很少的加加固支護護措施，就就可以保保證工程程施工和和使用的的安全；質(zhì)量差差、穩(wěn)定定性不好好的巖體體，常常常會給工工程的施施工和使使用帶來來諸多的的安全隱隱患，甚甚至?xí)谠诠こ痰牡氖┕ず秃褪褂眠^過程中出出現(xiàn)地質(zhì)質(zhì)災(zāi)害，需需要采取取復(fù)雜加加固措施施來保證證工程施施工和使使用的安安全88。因因此，在在工程建建設(shè)中，準準確而及及時地進進行工程程巖體的的穩(wěn)定性性判斷，對對于保證證工程施施工和使使用的安安全具有有十分重重要的意意義。. 經(jīng)經(jīng)過巖土土工程界界半個世世紀的努努力，目目前巖體體分級指指標已形形成了國

3、國標體系系。自上世紀550660年代代開始，工工程巖體體分級問問題引起起了國外外巖土工工程界的的廣泛關(guān)關(guān)注。國國外學(xué)者者提出了了許多工工程巖體體分級方方法，并并在工程程中得到到了不同同程度的的應(yīng)用。自自上世紀紀70年年代以后后，國內(nèi)內(nèi)的巖土土工程界界也開始始了工程程巖體分分級方法法的研究究，以谷谷德振、黃黃鼎成6等等為代表表，在學(xué)學(xué)習(xí)和消消化國外外研究成成果，總總結(jié)工程程經(jīng)驗的的基礎(chǔ)上上，提出出了一些些工程巖巖體分級級方法，制制定了相相應(yīng)的工工程巖體體分級行行業(yè)標準準，為我我國經(jīng)濟濟建設(shè)的的快速和和健康發(fā)發(fā)展作出出了很大大的貢獻獻。自上上世紀990年代代以來，對對國內(nèi)外外的研究究成果及及工程經(jīng)

4、經(jīng)驗進行行了系統(tǒng)統(tǒng)的總結(jié)結(jié)，形成成了現(xiàn)在在工程程巖體分分級標準準它是由水利利部、建建設(shè)部、鐵鐵道部等等部門組組織有關(guān)關(guān)單位共共同起草草制定的的適用于于各種巖巖體工程程的統(tǒng)一一分級方方法。屬屬于國家家最高層層次的基基礎(chǔ)標準準，適用用于各行行業(yè)、各各種類型型巖石工工程的巖巖體分級級，是制制定各行行各業(yè)巖巖體分級級標準的的基本依依據(jù)。1.3 巖巖體分級級標準多多屬于綜綜合分級級，考慮慮巖石的的強度、巖巖體的完完整性、地地下水條條件、初初應(yīng)力狀狀況等多多方面因因素。巖體分級標標準是一一種多因因素多指指標、定定性與定定量相結(jié)結(jié)合的分分級方法法,它分分兩步對對工程巖巖體定級級，即：先對巖巖體的基基本質(zhì)量量

5、劃分級級別，根根據(jù)巖體體固有并并獨立于于工程類類型的地地質(zhì)屬性性巖石堅堅硬程度度和巖體體完整程程度兩個個基本因因素確定定巖體基基本質(zhì)量量的定性性特征和和定量指指標,進進而綜合合確定巖巖體質(zhì)量量級別,按照其其穩(wěn)定性性分為55級,；再針針對巖體體的具體體條件做做出修正正，根據(jù)據(jù)各類工工程特點點,考慮慮影響工工程巖體體基本質(zhì)質(zhì)量的其其他重要要因素，利利用地下下水條件件、巖體體主要軟軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面產(chǎn)狀狀和初應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)對巖體體基本質(zhì)質(zhì)量的影影響等修修正系數(shù)數(shù),對巖巖體基本本質(zhì)量(BQ值值)進行行修正,再確定定具體工工程巖體體級別。1.4 工工程巖體體分級標標準國國家規(guī)范范的制定定過程中中均已考考慮到了了

6、同國際際接軌8。國外工程巖巖體分級級較早，在在進入220世紀紀70年年代后,巖體的的分類就就已由定定性向定定量、由由單因素素(單指指標)向向多因素素(或多多指標)方向發(fā)發(fā)展。我我國對巖巖體質(zhì)量量評價研研究開展展的比較較晚，工工程巖體體分級國國標標準準在制定定時，充充分綜合合考慮國國內(nèi)與國國外巖體體分級發(fā)發(fā)展成果果，避免免單因數(shù)數(shù)的局限限性及定定性的不不確定性性，同國國際接軌軌。綜述巖巖體分級級標準特特征.1巖巖體分級級標準考考慮因素素國標分級采采用分兩兩步走的的方法進進行工程程巖體分分級，即即:先對對巖體的的基本質(zhì)質(zhì)量劃分分級別;再針對對巖體的的具體條條件作出出修正，確確定工程程巖體級級別。國

7、國標分級級采用定定性與定定量相結(jié)結(jié)合、經(jīng)經(jīng)驗判斷斷與測試試計算相相結(jié)合的的方法進進行?；举|(zhì)量分分級主要要考慮巖巖石的堅堅硬程度度和巖體體的完整整程度22個分級級因素。巖巖石的堅堅硬程度度的定量量指標用用巖塊的的飽和單單軸抗壓壓強度RRc表征征；其定定性指標標是在現(xiàn)現(xiàn)場通過過錘擊巖巖石聲音音的清脆脆程度、擊擊碎難易易程度、錘錘擊回彈彈情況以以及吸水水反映情情況來確確定。巖巖體的完完整程度度的定量量指標用用巖體完完整性系系數(shù)Kvv值，即即巖體與與巖塊彈彈性波波波速之比比的平方方來表征征；定性性指標是是在現(xiàn)場場通過調(diào)調(diào)查結(jié)構(gòu)構(gòu)面的組組數(shù)、平平均間距距、張開開度、充充填物情情況來確確定。各種工程巖巖

8、體在初初步定級級時，可可直接采采用按基基本質(zhì)量量確定的的級別，詳詳細定級級時，應(yīng)應(yīng)結(jié)合不不同工程程類型的的特點，考考慮各種種影響因因素進行行修正。因因而需要要考慮的的修正因因素還有有：地下下水、主主要軟弱弱結(jié)構(gòu)面面及其產(chǎn)產(chǎn)狀與地地下酮室室軸線的的關(guān)系、初初始應(yīng)力力狀態(tài)的的影響等等等。根根據(jù)各方方面的工工程經(jīng)驗驗，分別別列表對對這些影影響因素素給出修修正系數(shù)數(shù)：k11，k22，k33，按照照下列公公式計算算巖體基基本質(zhì)量量指標的的修正值值，由此此修正值值就可以以最終確確定地下下工程巖巖體的級級別。k1通過對對地下水水的滲漏漏狀態(tài)，并并進一步步根據(jù)水水壓大小小和單位位出水量量，結(jié)合合所在范圍圍，查

9、表表計算。主主要軟弱弱結(jié)構(gòu)面面及其產(chǎn)產(chǎn)狀與地地下酮室室軸線關(guān)關(guān)系的影影響因素素k2根根據(jù)現(xiàn)場場實地勘勘察巖石石結(jié)構(gòu)面面產(chǎn)狀和和與洞軸軸線夾角角得出。初初始應(yīng)力力影響修修正因kk3素也也要通過過現(xiàn)場測測定查表表計算，因因測試技技術(shù)要求求很高，花花費較大大，在無無實測資資料時應(yīng)應(yīng)如何評評估巖體體初始應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，除少少數(shù)重大大工程項項目外，只只能靠分分析、評評估來確確定。如如上圖11分級因因素。圖1 巖巖體分級級考慮因因素.巖巖體分級級標準定定級方法法對巖體進行行初步定定級，巖巖體基本本質(zhì)量指指標BQQ值計算算公式：BQ=90+3Rcc+2550Kvv。巖石石單軸飽飽和抗壓壓強度RRc，當(dāng)當(dāng)無法取

10、取得實測測值時，可可根據(jù)實實測的巖巖石點荷荷載強度度指數(shù)II 0.775S(50) 11 , RC=222.822I 0.775S(50)，RC=300600MPaa較硬, 115330較軟軟, 5115軟巖巖, 00.755完整 （或或當(dāng)體積積節(jié)理數(shù)數(shù)JV3條/mm3）KV=0.550.775較完整 (或當(dāng)體積積節(jié)理數(shù)數(shù)JV=310條條/m33)KV=0.350.555較破碎 (或當(dāng)體積積節(jié)理數(shù)數(shù)JV=100200條/mm3)KV=0.350.115破碎 (或當(dāng)體積積節(jié)理數(shù)數(shù)JV=2035條/m3)KV35條/m3)由BQ=990+33Rc+2500Kv，巖巖體初步步分為(BQQ 5550)

11、、(BQQ=5004551)、0351）、（BQ=350251）、（BQ250）共五級。當(dāng)工程中遇到地下水、巖體穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響時，應(yīng)該結(jié)合不同工程類型的特點，進行詳細分級，考慮各種影響因素進行修正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)等。BQ=BQ一100(k1+k2+k3)，憑此判斷巖體所處分級，并在實際工程中對巖體進行處理。其中K1、K2、K3分別按表二、表三、表四來確定。BQ出現(xiàn)負值時，應(yīng)按特殊情況處理。表二： 地地下水影影響修正正系數(shù)（K1） BBQ45045033513502251250潮濕或點滴滴狀出水水 00.1

12、00.6淋雨狀或涌涌流出水水，水壓壓0.11MPaa或者單單位出水水量10LL/（miinm） 0.400.60.700.9淋雨狀或涌涌流出水水，水壓壓0.1MPPa或者者單位出出水量10LL/（miinm）0.20.400.60.700.91.0 表表三：主主要軟弱弱結(jié)構(gòu)面面產(chǎn)狀影影響修正正系數(shù)（K2）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀狀及其與與洞軸線線的組合合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向向與洞軸軸線夾角角300結(jié)構(gòu)面面傾角330755結(jié)構(gòu)面走向向與洞軸軸線夾角角600結(jié)構(gòu)面面傾角75 其其他情況況 K20.400.60 表四四：初始始應(yīng)力狀狀態(tài)影響響修正系系數(shù)（KK

13、3）BQ550550445145033513502251250極高應(yīng)力區(qū)區(qū)1.01.01.011.51.011.51.0高應(yīng)力區(qū)11.00.511.00.53巖體體分級標標準與與Q系統(tǒng)統(tǒng)分類法法和RR系統(tǒng)統(tǒng)分類法法的關(guān)系系 3.1QQ系統(tǒng)分分類與RRR分分類方法法1974年年挪威學(xué)學(xué)者巴頓頓、利恩恩與倫德德提出了了Q系統(tǒng)統(tǒng)分類方方法22，它它主要考考慮了巖巖體質(zhì)量量指標RRQD、節(jié)節(jié)理組數(shù)數(shù)Jn、節(jié)節(jié)理面粗粗糙度JJr、節(jié)節(jié)理蝕變變程度JJa、裂裂隙水影影響因素素Jw以以及地應(yīng)應(yīng)力影響響因素名名及尸等等6項指指標。其其計算公公式為QQ(RRQD/Jn)(Jrr/Jaa)(Jw

14、w/SRRF)。其其中巖體體質(zhì)量指指標RQQD根據(jù)據(jù)鉆孔巖巖芯長度度統(tǒng)計得得出，其其余5項項指標都都給出了了相應(yīng)的的表格，可可以查表表得出。在在Q分類類系統(tǒng)中中，巖體體質(zhì)量指指標Q值值的范圍圍為0.001110000，據(jù)據(jù)此將巖巖體分為為9級。地質(zhì)力學(xué)RRR分分類方法法由比尼尼奧斯基基于19973一一19775年間間提出2。天天入扭分分類方法法共有66個基本本參數(shù)：巖塊單單軸抗壓壓強度、巖巖體質(zhì)量量指標RRQD、節(jié)節(jié)理間距距、節(jié)理理面性狀狀、地下下水條件件及節(jié)理理產(chǎn)狀。66個基本本參數(shù)都都通過表表格給出出了相應(yīng)應(yīng)的評分分值，巖巖體的RRR評評分值由由這6個個基本參參數(shù)的評評分值總總和構(gòu)成成。根

15、據(jù)據(jù)RRR評分值值將巖體體分為55級。3.2三三種方法法比較Q系統(tǒng)分類類方法除除了巖體體質(zhì)量指指標RQQD外，其其余5項項指標都都是根據(jù)據(jù)現(xiàn)場調(diào)調(diào)查的描描述查表表得出，它它基本上上是一個個定性的的分類方方法，需需要有經(jīng)經(jīng)驗的地地質(zhì)人員員參加，主主觀隨意意性較大大。地質(zhì)質(zhì)力學(xué)RRR分分類方法法有3個個基本參參數(shù)是定定量的，另另3個基基本參數(shù)數(shù)是定性性的，是是一個半半定量、半半定性方方法，仍仍需要有有經(jīng)驗的的地質(zhì)人人員參加加。上述述兩種方方法的優(yōu)優(yōu)點是除除巖塊的的單軸抗抗壓強度度外不需需測試其其他參數(shù)數(shù)，方法法比較簡簡單。國國標工工程巖體體分級標標準是是一個定定性與定定量相結(jié)結(jié)合、經(jīng)經(jīng)驗判斷斷與測

16、試試計算相相結(jié)合的的方法。定定性分級級只需進進行現(xiàn)場場調(diào)查，定定量分級級也只需需進行單單軸抗壓壓強度、巖巖體與巖巖塊彈性性波波速速的測試試。比較這3種種方法，根根據(jù)大量量實測數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)統(tǒng)計分析析，工程程巖體質(zhì)質(zhì)量指標標BQ值值與Q系系統(tǒng)分類類指標QQ值呈指指數(shù)關(guān)系系，如下下 。表四為國標標級別、BQ、值值的關(guān)系系。從表表二中可可以看出出國標分分級和QQ系統(tǒng)分分級的對對應(yīng)關(guān)系系是比較較好的。國國標I級級相當(dāng)于于Q系統(tǒng)統(tǒng)的2級級上半級級以上，為為極好、特特別好的的巖體。國國標V級級相當(dāng)于于Q系統(tǒng)統(tǒng)的6級級及6級級以下為為壞到特特別壞的的巖體。其其余別兩兩者相差差約半級級。表四 國國標與QQ系統(tǒng)關(guān)關(guān)

17、系表工程巖體質(zhì)質(zhì)量指標標BQQ值與與地質(zhì)力力學(xué)分類類RRR值呈線線性關(guān)系系2，其關(guān)關(guān)系式為為BQQ=00.0889RR+221.3378，國國標I級級相當(dāng)于于RRR的級上到到I級，國國標V級級相當(dāng)于于RRR的級到VV級，其其余各級級別兩者者相差約約半級。國標分級與與RRR分類同同屬5級級分類法法，但是是RRR分類法法考慮的的范圍比比較廣，覆覆蓋的面面比較大大，然而而特別好好和特別別壞的巖巖體再細細分，對對工程意意義不大大，故將將特別好好和特別別壞的分分別歸結(jié)結(jié)到I級級和V級級中。QQ系統(tǒng)分分類法為為9級分分類法，分分得更細細，特別別是比較較差的巖巖體，所所以國標標分級VV級包含含了Q系系統(tǒng)分類

18、類法的66一9級級。 巖體分分級標準準的實例例分析某隧道洞口口附近的的圍巖，實實地勘察察巖體較較破碎，屬屬較堅硬硬巖，巖巖石單軸軸飽和抗抗壓強度度為500 MPPa，在在現(xiàn)場做做巖體波波速試驗驗=4.0kmms，在在室內(nèi)對對巖塊進進行波速速試驗=5.66kms，地地下水影影響修正正系數(shù)為為0.22，主要要軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)產(chǎn)狀影響響修正系系數(shù)為00.3，初初始應(yīng)力力狀態(tài)影響響修正系系數(shù)為00.5。根據(jù)據(jù)工程程巖體分分級標準準對該該工程巖巖體質(zhì)量量進行詳詳細定級級：Kv=(/)2=(44.0/5.66)2=0.5100BQ=900+3RRc+2550Kvv =90+350+25000.5510=3688 初步定級為為級。而BQ=BQQ-1000(KK1+K2+K3)=90+3350+25000.55-1000(0.2+00.3+0.55)=3368-1000=2668 詳細定級為為級。根根據(jù)定級級結(jié)果，由由于該隧隧道屬于于較堅硬硬巖，巖巖體較為為破碎，考考慮該隧隧道重要要性，因因而該隧隧道洞口口附近圍圍巖按四四級標準準對應(yīng)的的防護加加固方案案進行防防護 ，確確保隧道道穩(wěn)固，提提高安全全系數(shù)。5 結(jié)語語本文在查閱閱大量相相關(guān)巖體體分級文文獻基礎(chǔ)礎(chǔ)上，對對巖體分分級中的的一些問問題進行行了歸納納和總結(jié)結(jié)