工程地質(zhì)學第六章巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)及

工程地質(zhì)學第六章巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)及第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第六章巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)及巖體工程分類第一節(jié)巖體的結(jié)構(gòu)特征第二節(jié)巖體的變形與強度性質(zhì)第三節(jié)巖體的工程分類第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/42巖體結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。結(jié)構(gòu)面是指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性，有一定厚度的地質(zhì)界面。如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等。結(jié)構(gòu)體是指由結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體。

一、結(jié)構(gòu)面的類型(一)地質(zhì)成因類型原生結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面第一節(jié)巖體的結(jié)構(gòu)特征(二)力學成因類型張性結(jié)構(gòu)面剪性結(jié)構(gòu)面第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/43巖體結(jié)構(gòu)面的類型及其特征成因類型地質(zhì)類型主

要

特

征工程地質(zhì)評價產(chǎn)

狀分

布性

質(zhì)原生結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面1層理層面2軟弱夾層3不整合面、假整合面4沉積間斷面一般與巖層產(chǎn)狀一致，為層間結(jié)構(gòu)面海相巖層中此類結(jié)構(gòu)面分布穩(wěn)定，陸相巖層中呈交錯狀，易尖滅層面、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面較為平整；不整合面及沉積間斷面多由碎屑泥質(zhì)物構(gòu)成，且不平整國內(nèi)外較大的壩基滑動及滑坡很多由此類結(jié)構(gòu)面所造成的，如奧斯汀、圣·弗朗西斯、馬爾帕塞壩的破壞，瓦依昂水庫附近的巨大滑坡巖漿巖結(jié)構(gòu)面1侵入體與圍巖接觸面2巖脈巖墻接觸面3原生冷凝節(jié)理巖脈受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面控制，而原生節(jié)理受巖體接觸面控制接觸面延伸較遠，比較穩(wěn)定，而原生節(jié)理往往短小密集與圍巖接觸面可具熔合及破碎兩種不同的特征，原生節(jié)理一般為張裂面，較粗糙不平一般不造成大規(guī)模的巖體破壞，但有時與構(gòu)造斷裂配合，也可形成巖體的滑移，如有的壩肩局部滑移變質(zhì)結(jié)構(gòu)面1片理2片巖軟弱夾層產(chǎn)狀與巖層或構(gòu)造方向一致片理短小，分布極密，片巖軟弱夾層延展較遠，具固定層次結(jié)構(gòu)面光滑平直，片理在巖層深部往往閉合成隱蔽結(jié)構(gòu)面，片巖軟弱夾層具片狀礦物，呈鱗片狀在變質(zhì)較淺的沉積巖，如千枚巖等路塹邊坡常見塌方。片巖夾層有時對工程及地下洞體穩(wěn)定也有影響構(gòu)造結(jié)構(gòu)面1節(jié)理（X型節(jié)理、張節(jié)理）2斷層（沖斷層、捩斷層、橫斷層）3層間錯動4羽狀裂隙、劈理產(chǎn)狀與構(gòu)造線呈一定關(guān)系，層間錯動與巖層一致張性斷裂較短小，剪切斷裂延展較遠，壓性斷裂規(guī)模巨大，但有時為橫斷層切割成不連續(xù)狀張性斷裂不平整，常具次生充填，呈鋸齒狀，剪切斷裂較平直，具羽狀裂隙，壓性斷層具多種構(gòu)造巖，成帶狀分布，往往含斷層泥、糜棱巖對巖體穩(wěn)定影響很大，在上述許多巖體破壞過程中，大都有構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的配合作用。此外常造成邊坡及地下工程的塌方、冒頂次生結(jié)構(gòu)面1卸荷裂隙2風化裂隙3風化夾層4泥化夾層5次生夾泥層

受地形及原結(jié)構(gòu)面控制分布上往往呈不連續(xù)狀，透鏡狀，延展性差，且主要在地表風化帶內(nèi)發(fā)育一般為泥質(zhì)物充填，水理性質(zhì)很差在天然及人工邊坡上造成危害，有時對壩基、壩肩及淺埋隧洞等工程亦有影響，但一般在施工中予以清基處理

第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/44(一)地質(zhì)成因類型1.原生結(jié)構(gòu)面是巖體在成巖過程中形成的結(jié)構(gòu)面?？煞譃槌练e結(jié)構(gòu)面、巖漿結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面三類。沉積結(jié)構(gòu)面是沉積巖在沉積和成巖過程中形成的，有層理面、軟弱夾層、沉積間斷面和不整合面等。巖漿結(jié)構(gòu)面是巖漿侵入及冷凝過程中形成的結(jié)構(gòu)面，包括巖漿巖體與圍巖的接觸面、各期巖漿巖之間的接觸面和原生冷凝節(jié)理等。變質(zhì)結(jié)構(gòu)面在變質(zhì)過程中形成，分為殘留結(jié)構(gòu)面和重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面。2.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面是巖體形成后在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的各種破裂面，包括斷層、節(jié)理、劈理和層間錯動面等。3.次生結(jié)構(gòu)面是巖體形成后在外營力作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面，包括卸荷裂隙、風化裂隙、次生夾泥層和泥化夾層等。2023/2/45第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日(二)力學成因類型1、張性結(jié)構(gòu)面是由拉應(yīng)力形成的，如羽毛狀張裂面、縱張及橫張破裂面、巖漿巖中的冷凝節(jié)理等特點：張開度大、連續(xù)性差、形態(tài)不規(guī)則、面粗糙，起伏度大及破碎帶較寬,易被充填,常含水豐富，導(dǎo)水性強2、剪性結(jié)構(gòu)面是剪應(yīng)力形成的，破裂面兩側(cè)巖體產(chǎn)生相對滑移，如逆斷層、平移斷層以及多數(shù)正斷層等。特點：連續(xù)性好，面較平直，延伸較長并有擦痕鏡面等。2023/2/46第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日走向、傾向、傾角結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力間的關(guān)系控制著巖體的破壞機理與強度。如圖，當結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力的夾角為銳角時，巖體將沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動破壞（圖a）；當夾角為直角時，表現(xiàn)為切過結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生剪斷、巖體破壞（圖b）；當夾角為0時，則表現(xiàn)為平行結(jié)構(gòu)面的劈裂拉張破壞（圖c）。

a

b

c二、結(jié)構(gòu)面特征及其對巖體力學性質(zhì)的影響1、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀2023/2/47第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度，線連續(xù)性系數(shù)：指沿結(jié)構(gòu)面延伸方向，結(jié)構(gòu)面各段長度之和(Σa)與測線長度的比值。K1變化在0～1之間，K1值愈大說明結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性愈好K1＝1時，結(jié)構(gòu)面完全貫通。2023/2/48第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日3、結(jié)構(gòu)面的密度結(jié)構(gòu)面的密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度。1）線密度(Kd)是指結(jié)構(gòu)面法線方向單位測線長度上交切結(jié)構(gòu)面的條數(shù)(條／m)。2）間距(d)則是指同一組結(jié)構(gòu)面法線方向上兩相鄰結(jié)構(gòu)面的平均距離。Kd與d互為倒數(shù)關(guān)系如果測線水平布置，且與結(jié)構(gòu)面法線的夾角為α，結(jié)構(gòu)面的傾角為β時:2023/2/49第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日用線密度來估算巖體質(zhì)量指標RQD(rockqualitydesignation)巖體質(zhì)量指標RQD：長度大于10cm的巖心長度之和與鉆孔總進尺的百分比。2023/2/410第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日4、結(jié)構(gòu)面的形態(tài)結(jié)構(gòu)面的形態(tài)可以用側(cè)壁的起伏形態(tài)及粗糙度來反映。結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘钠鸱螒B(tài)：平直的、波狀的、鋸齒狀的、臺階狀的和不規(guī)則狀的。側(cè)壁的起伏程度可用起伏角(i)表示。2023/2/411第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)面的粗糙度用粗糙度系JRC(jointroughnesscoefficient)表示。隨粗糙度的增大，結(jié)構(gòu)面的摩擦角也增大。根據(jù)標準粗糙度剖面將結(jié)構(gòu)面的粗糙度系數(shù)劃分為10級。2023/2/412第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日三、巖體的結(jié)構(gòu)巖體是由結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)及其所圍限的巖塊(結(jié)構(gòu)體)所組成。具有一定的結(jié)構(gòu)是巖體的顯著特征之一。巖體中存在著復(fù)雜的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水，這是巖體與其他材料的根本區(qū)別之一。巖體結(jié)構(gòu)(rockmassstructure)指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的排列組合關(guān)系。1結(jié)構(gòu)體特征結(jié)構(gòu)體(structuralelement)指巖體中被結(jié)構(gòu)面切割圍限的巖石塊體。它不同于巖塊的概念。結(jié)構(gòu)體的規(guī)模取決于結(jié)構(gòu)面的密度，密度愈小，結(jié)構(gòu)體的規(guī)模愈大,與結(jié)構(gòu)面對應(yīng),劃分為五級。2023/2/413第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體形狀：柱狀、板狀、楔形、菱形2023/2/414第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日2巖體的結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型主要結(jié)構(gòu)形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特征可能發(fā)生的巖土工程問題整體狀結(jié)構(gòu)均質(zhì)，巨塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖，巨厚層沉積巖、正變質(zhì)巖巨塊狀以原生構(gòu)造節(jié)理為主，多呈閉合型，裂隙結(jié)構(gòu)面間距大于15m，一般不超過1～2組，無危險結(jié)構(gòu)面組成的落石掉塊整體性強度高，巖體穩(wěn)定，可視為均質(zhì)彈性各向同性體不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的局部滑動或坍塌，深埋洞室的巖爆塊狀結(jié)構(gòu)厚層狀沉積巖、正變質(zhì)巖、塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖塊狀、柱狀只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙，裂隙結(jié)構(gòu)面間距0.7～1.5m。一般為2～3組，有少量分離體整體強度較高，結(jié)構(gòu)面互相牽制，巖體基本穩(wěn)定，接近彈性各向同性體層狀結(jié)構(gòu)多韻律的薄層及中厚層狀沉積巖、副變質(zhì)巖層狀、板狀、透鏡體有層理、片理、節(jié)理，常有層間錯動面接近均一的各向異性體，其變形及強度特征受層面及巖層組合控制，可視為彈塑性體，穩(wěn)定性較差不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體可能產(chǎn)生滑塌，特別是巖層的彎張破壞及軟弱巖層的塑性變形碎裂狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴重的破碎巖層塊狀斷層、斷層破碎帶、片理、層理及層間結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，裂隙結(jié)構(gòu)面間距0.25~0.5m，一般在3組以上，由許多分離體形成完整性破壞較大，整體強度很低，并受斷裂等軟弱結(jié)構(gòu)面控制，多呈彈塑性介質(zhì)，穩(wěn)定性很差易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)散體狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響劇烈的斷層破碎帶，強風化帶，全風化帶碎屑狀顆粒狀斷層破碎帶交叉，構(gòu)造及風化裂隙密集，結(jié)構(gòu)面及組合錯綜復(fù)雜，并多充填粘性土，形成許多大小不一的分離巖塊完整性遭到極大破壞，穩(wěn)定性極差，巖體屬性接近松散體介質(zhì)易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)2023/2/415第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日整體狀結(jié)構(gòu)與塊狀結(jié)構(gòu)2023/2/416第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日層狀結(jié)構(gòu)2023/2/417第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日碎裂狀結(jié)構(gòu)2023/2/418第十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日散體狀結(jié)構(gòu)2023/2/419第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日一、法向變形性質(zhì)1.法向變形特征兩塊試件（含結(jié)構(gòu)面、不含結(jié)構(gòu)面）做變形試驗，得變形曲線σｎ-ΔＶ，設(shè)不含結(jié)構(gòu)面的巖塊變形為ΔＶｒ，含結(jié)構(gòu)面的巖塊變形為ΔＶｔ，則結(jié)構(gòu)面的變形（法向閉合變形）ΔＶｊ為：ΔＶｊΔＶｔΔＶｒΔＶｊ＝ΔＶｔ－ΔＶｒ第二節(jié)結(jié)構(gòu)面的變形與強度性質(zhì)2023/2/420第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日應(yīng)力-變形關(guān)系曲線

ABC2023/2/421第二十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日法向剛度Ｋｎ（normalstiffness）是指在法向應(yīng)力作用下，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生單位法向變形所需要的應(yīng)力，在數(shù)值上等于σｎ-Ｖｊ曲線上一點的切線斜率。2.法向剛度2023/2/422第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日粗糙結(jié)構(gòu)面，呈脆性變形型平直結(jié)構(gòu)面，呈塑性變形型結(jié)構(gòu)面變形與風化程度有關(guān)結(jié)構(gòu)面的剪切剛度，隨法向應(yīng)力的增大而增大，隨結(jié)構(gòu)面的規(guī)模增大而降低。1、剪切變形特征二、結(jié)構(gòu)面的剪切變形性質(zhì)2023/2/423第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日剪切剛度KS（shearstiffness）是反映結(jié)構(gòu)面剪切變形性質(zhì)的重要參數(shù)，其數(shù)值等于峰值前τ-u曲線上任一點的切線斜率。2.剪切剛度2023/2/424第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日（一）平直無充填的結(jié)構(gòu)面平直無充填的結(jié)構(gòu)面包括剪應(yīng)力作用下形成的剪性破裂面，如剪節(jié)理、剪裂隙等，發(fā)育較好的層理面與片理面。特點是面平直、光滑，只具微弱的風化蝕變。堅硬巖體中的剪破裂面還發(fā)育有鏡面、擦痕及應(yīng)力礦物薄膜等。這類結(jié)構(gòu)面的抗剪強度大致與人工磨制面的摩擦強度接近，即：三、結(jié)構(gòu)面的強度性質(zhì)2023/2/425第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日（二）粗糙起伏無充填的結(jié)構(gòu)面

剪切特點：①當σ較小時，上盤巖塊上下運動，產(chǎn)生爬坡效應(yīng)，增大了τ②當σ較大時，將剪斷凸起而運動，也增大了τσττ2023/2/426第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日1、規(guī)則鋸齒形結(jié)構(gòu)面（1）σ較小，剪脹作用Patton公式2023/2/427第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日（2）σ較大，啃斷作用式中

，Ｃ分別為結(jié)構(gòu)面壁巖的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力。上式為法向應(yīng)力σ≥σ1時，結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，其包絡(luò)線如圖所示。剪斷凸起的條件為：2023/2/428第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、不規(guī)則起伏結(jié)構(gòu)面自然界巖體中絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏形態(tài)是不規(guī)則的，起伏角也不是常數(shù)。其強度包絡(luò)線不是折線，而是曲線形式。2023/2/429第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日巴頓對８種不同粗糙起伏的結(jié)構(gòu)面進行了試驗研究，提出了剪脹角的概念并用以代替起伏角，剪脹角αｄ（angleofdilatancy）的定義為剪切時剪切位移的軌跡線與水平線的夾角，即：2023/2/430第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日Barton方程：Barton通過大量結(jié)構(gòu)面剪切試驗，用統(tǒng)計方法求得結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角u＝２５°～３５°之間。因此，上式右邊的第二項應(yīng)當就是結(jié)構(gòu)面的基本摩擦角u

，而第一項的系數(shù)取整數(shù)２。Barton方程2023/2/431第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日（三）非貫通斷續(xù)的結(jié)構(gòu)面這類結(jié)構(gòu)面由裂隙面和非貫通的巖橋組成。在剪切過程中，一般認為兩者都起抗剪作用。通過的裂隙面和巖橋都起抗剪作用。假設(shè)沿整個剪切面上的應(yīng)力分布是均勻的，結(jié)構(gòu)面的線連續(xù)性系數(shù)為Ｋ1，則整個結(jié)構(gòu)面的抗剪強度為：裂面巖橋裂面巖橋Ctgφ2023/2/432第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日裂面巖橋裂面巖橋Ctgφ2023/2/433第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日（四）具有充填物的軟弱結(jié)構(gòu)面具有充填物的軟弱結(jié)構(gòu)面包括泥化夾層和各種類型的夾泥層，其形成多與水的作用和各類滑錯作用有關(guān)。這類結(jié)構(gòu)面的力學性質(zhì)常與充填物的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)及充填程度和厚度等因素密切相關(guān)。第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/434第三節(jié)巖體的變形與強度性質(zhì)

巖體的變形是巖塊變形和結(jié)構(gòu)變形的總和，結(jié)構(gòu)變形通常包括結(jié)構(gòu)面閉合、充填物的壓密及結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動和滑動等變形。巖體變形=巖塊變形+結(jié)構(gòu)面閉合+充填物壓縮+其他變形在一般情況下，巖體的結(jié)構(gòu)變形起著控制作用。2023/2/435第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日一、巖體變形性質(zhì)承壓板法狹縫法鉆孔變形法水壓洞室法單(雙)軸壓縮試驗法聲波法地震波法原位巖體變形試驗靜力法動力法1、巖體變形試驗2023/2/436第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日（1）法向變形曲線直線型上凹型上凸型復(fù)合型2、巖體變形曲線類型及其特征

2023/2/437第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日（2）剪切變形曲線峰值前曲線平均斜率小，破壞位移大；峰值后應(yīng)力降很小或不變。多為沿軟弱結(jié)構(gòu)面剪切。峰值前曲線平均斜率較大，峰值強度較高。峰值后應(yīng)力降較大。多為沿粗糙結(jié)構(gòu)面、軟弱巖體及劇風化巖體剪切。峰值前曲線斜率大，線性段和非線性段明顯，峰值強度高，破壞位移小。峰值后應(yīng)力降大，殘余強度較低。多為剪斷堅硬巖體。2023/2/438第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日二、巖體的強度性質(zhì)巖體強度是指巖體抵抗外力破壞的能力。巖體的強度既不同于巖塊的強度，也不同于結(jié)構(gòu)面的強度，一般情況下，其強度介于巖塊與結(jié)構(gòu)面強度之間。巖體和巖塊一樣，巖體強度也有抗壓強度、抗拉強度和剪切強度之分。2023/2/439第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日1、巖體的剪切強度

巖體的剪切強度是指巖體內(nèi)任一方向剪切面，在法向應(yīng)力作用下所能抵抗的最大剪應(yīng)力。剪切強度分為抗剪斷強度、抗剪強度和抗切強度?？辜魯鄰姸仁侵冈谌我环ㄏ驊?yīng)力下，橫切結(jié)構(gòu)面剪切破壞時巖體能抵抗的最大剪應(yīng)力?？辜魪姸仁侵冈谌我环ㄏ驊?yīng)力下，巖體沿已有破裂面剪切破壞時的最大應(yīng)力?？骨袕姸仁侵讣羟忻嫔系姆ㄏ驊?yīng)力為零時的抗剪斷強度。2023/2/440第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日巖體的剪切強度是具有上限和下限的值域，其強度包絡(luò)線也是有上限和下限的曲線族。上限是巖體的剪斷強度,下限是結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。應(yīng)力σ較低時，強度變化范圍較大，隨著應(yīng)力增大，范圍逐漸變小。應(yīng)力σ高到一定程度時，包絡(luò)線變?yōu)橐粭l曲線，巖體強度將不受結(jié)構(gòu)面影響而趨于各向同性體。沿結(jié)構(gòu)面剪切(重剪破壞)時，巖體剪切強度最低，等于結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。橫切結(jié)構(gòu)面剪切(剪斷破壞)時，巖體剪切強度最高。沿復(fù)合剪切面剪切(復(fù)合破壞)時，其強度介于以上兩者之間。2023/2/441第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日堅硬巖石軟弱巖石2023/2/442第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、裂隙巖體的壓縮強度

巖體的壓縮強度分為單軸抗壓強度和三軸壓縮強度。在生產(chǎn)實際中，通常是采用原位單軸壓縮和三軸壓縮試驗來確定。

2023/2/443第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日單結(jié)構(gòu)面理論2023/2/444第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日3、裂隙巖體強度的經(jīng)驗估算

Hoek-Brown的經(jīng)驗方程2023/2/445第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日方法：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(xùn)，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(yù)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)。第四節(jié)巖體的工程分類2023/2/446第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日一、巖塊的工程分類

1、Deere&Miller雙指標分類分類指標：巖塊抗壓強度（c）、模量比（Et/c）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＜2002023/2/447第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日2國標《巖土工程勘察規(guī)范》分類分類指標：新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強度（cw）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＜52023/2/448第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日二、巖體的工程分類1巖體質(zhì)量分級2洞室圍巖分類3巖體地質(zhì)力學分類（RMR分類）4巴頓巖體質(zhì)量分類（Q分類）2023/2/449第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日1、巖體質(zhì)量分級（《工程巖體分級標準》GB50218-94）

分級指標：巖體基本質(zhì)量指標BQ

BQ=90+3σcw+250Kv

當σcw＞90Kv＋30時，令σcw＝90Kv＋30當Kv＞0.04σcw＋0.4時，令Kv＝0.04σcw＋0.4Jv與Kv對照表Jv(條/m3)＜33~1010~2020~35＞35Kv＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.152023/2/450第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/451第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/452第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日2023/2/453第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日分級方法：（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(yīng)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＜2502023/2/454第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日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石堅硬程度劃分表

巖體完整程度劃分表

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2023/2/455第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日各級巖體物理力學參數(shù)及圍巖自穩(wěn)能力表

級別密度ρ(g/cm3)抗剪強度變形模量E(GPa)泊松比μ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＞2.6560~502.1~1.533~200.2~0.25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~1月，可發(fā)生小至中塌方；跨度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，進而發(fā)展為中至大塌方。埋深小時，以拱部松動為主，埋深大時，有明顯塑性流動和擠壓破壞；跨度≤5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1月Ⅴ＜2.25＜27＜0.2＜1.3＞0.35無自穩(wěn)能力2023/2/456第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日當?shù)叵露词覈鷰r處于高天然應(yīng)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(yīng)進行修正，修正值［BQ］按下式計算：［BQ］＝BQ－100(K1＋K2＋K3)

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(yīng)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。2023/2/457第五十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日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地下水影響修正系數(shù)(K1)表

2023/2/458第五十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日結(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主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)(K2)表

K3BQ

＞550550~450450~350350~250＜250天然應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0天然應(yīng)力影響修正系數(shù)(K3)表

2023/2/459第五十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、洞室圍巖分類

（《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》）分類指標：巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征、巖石強度及巖體聲學性質(zhì)、優(yōu)點：給出了毛洞自穩(wěn)性的工程地質(zhì)評價，給出了各類圍巖的噴錨支護設(shè)計參數(shù)及圍巖物理力學性質(zhì)的計算指標。2023/2/460第六十頁，共六十四頁，2022年，8月28日圍巖類別主要工程地質(zhì)特點毛洞穩(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)巖石強度指標巖體聲波指標巖體強度應(yīng)力比Sm單軸飽和抗壓強度σcw(MPa)點荷載強度(MPa)

巖體縱波度vmp(km／s)巖體完整性系數(shù)Kv

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，僅有兩到三組，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，無泥質(zhì)充填，不貫通。層間結(jié)合良好，