巖體質(zhì)量分類及評價課件

3.1概述3.2巖體結(jié)構(gòu)基本類型3.3巖體結(jié)構(gòu)面及其充填特征3.4結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)3.5巖體的變形特性3.6巖體的強度特性3.7巖體的水力學(xué)性質(zhì)3.8巖體質(zhì)量評價及其分類

第三章巖體力學(xué)性質(zhì)3.1概述第三章巖體力學(xué)性質(zhì)13.8巖體質(zhì)量評價及其分類方法：通過巖體的一些簡單和容易實測的指標(biāo)，把工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性質(zhì)與參數(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(xué)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)。3.8巖體質(zhì)量評價及其分類方法：通過巖體的一些簡單和容易實2分類的獨立因素（1）巖石材料的質(zhì)量（強度指標(biāo)）。（2）巖體的完整性，密集度、切割度、連續(xù)性等。（3）巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與巖體工程的相對空間位置關(guān)系等。（4）地下水（軟化、沖蝕、降低有效正應(yīng)力、c、φ）（5）地應(yīng)力（大小、最大主應(yīng)力方向）（6）其它因素（自穩(wěn)時間、位移率）其中（1）（2）是巖石基本質(zhì)量，（3）－（6）是考慮工程巖體特點的其它因素

3.8巖體質(zhì)量評價及其分類分類的獨立因素3.8巖體質(zhì)量評價及其分類3按巖石的單軸抗壓強度σc分類巖石普氏系數(shù)(f=σc/10)分類法（Ｍ．Ｍ．Продотьяконов，1907）極硬（f＝20）、很硬（f＝15）、堅硬（f＝8～10）、較硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、較軟（f＝1.5～2）、軟層（f＝0.8～1）、松軟（f＜1）等8類。優(yōu)點：簡單方便、工程早期，普氏系數(shù)在我國現(xiàn)行設(shè)計手冊、工程定額、概預(yù)算仍沿用。缺點：小尺寸試件不能反映巖體強度，應(yīng)予淘汰。由此可推按單軸抗壓強度進行分類的方法均應(yīng)予淘汰。3.8.1普氏系數(shù)法按巖石的單軸抗壓強度σc分類極硬（f＝20）、很硬（f＝4迪爾（Deere,D.U.),1964年提出,根據(jù)鉆探時的巖芯完好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對巖體進行分類規(guī)定：內(nèi)徑56mm金剛石鉆頭RQD是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm的巖芯總長度與鉆孔長度的比，百分?jǐn)?shù)表示為：

工程實踐說明，RQD是一種比巖芯采取率更好的指標(biāo)。3.8.2按巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD分類迪爾（Deere,D.U.),1964年提出,根據(jù)鉆探53.8.2按巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD分類分類很差差一般好很好RQD(%）<2525~5050~7575~90>90例某鉆孔的長度為250cm，其中巖芯采取總長度為200cm,而大于10cm的巖芯總長度為157cm(如圖所示)，則巖芯采取率：200/250=80%RQD=157/250=63%巖體分類為：Ⅲ類、中等巖體巖石分類指標(biāo)3.8.2按巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD分類分類很差差一般好很好6依據(jù)：彈性波速度變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。

①梅里特（Merritt)提出龜裂系數(shù)(Kv)：Merritt的龜裂系數(shù)巖體分類Kv0.8~10.8~0.60.6~0.40.4~0.20.2~0級次ⅠⅡⅢⅣⅤ巖體類別非常好好較好不好非常不好3.8.3以彈性波（縱波）速度分類依據(jù)：彈性波速度變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。①梅里特（M73.8.4按巖體結(jié)構(gòu)類型分類中國科學(xué)院地質(zhì)研究所谷德振教授等根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)劃分巖體類別?？紤]到各類結(jié)構(gòu)的地質(zhì)成因，突出了巖體的工程特性。把巖體結(jié)構(gòu)分為四類：整塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)，在前三類中每類又分2-3個亞類對重大的巖體工程地質(zhì)評價來說，是一種好的分類方法，頗為國內(nèi)外重視。3.8.4按巖體結(jié)構(gòu)類型分類中國科學(xué)院地質(zhì)研究所谷德振教授8巖體質(zhì)量分類及評價ppt課件9南非科學(xué)和工業(yè)研究委員會提出的CSIR分類指標(biāo)值RMR(RockMassRating)分類指標(biāo)：巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水分類方法：（1）根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值，按表2-20A的標(biāo)準(zhǔn)評分，求和得總分RMR值。（2）按表2-20B和表2-21的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚?。?）用修正后的總分對照表2-20C求得巖體的類別及相應(yīng)的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度指標(biāo)(c，φ)值。3.8.5巖體地質(zhì)力學(xué)分類(RMR分類)南非科學(xué)和工業(yè)研究委員會提出的CSIR分類指標(biāo)值RMR(R10根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值，按右表的標(biāo)準(zhǔn)評分，求和得總分RMR值。根據(jù)各類指標(biāo)的數(shù)值，按右表的標(biāo)準(zhǔn)評分，求和得總分RMR值。11（2）按下表的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚?。?jié)理走向或傾向非常有利有利一般不利非常不利評分值隧道0-2-5-10-12地基0-2-7-15-25邊坡0-5-25-50-60按節(jié)理方向修正評分值走向與隧道軸垂直走向與隧道軸平行與走向無關(guān)沿傾向掘進反傾向掘進傾角20°~45°傾角45°~90°傾角0°~20°傾角45°~90°傾角20°~45°傾角45°~90°傾角20°~45°非常有利有利一般不利一般非常不利不利節(jié)理走向和傾角對隧道開挖的影響

3.8.5巖體地質(zhì)力學(xué)分類(RMR分類)（2）按下表的規(guī)定對總分作適當(dāng)?shù)男拚９?jié)理走向或傾向非常有利12（3）根據(jù)修正后的總分確定巖體的類別及相應(yīng)的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度指標(biāo)(c，φ)值。評分值100~8180~6160~4140~21＜20分

級ⅠⅡⅢⅣⅤ質(zhì)量描述非常好的巖體好巖體一般巖體差巖體非常差巖體平均穩(wěn)定時間(15m跨度)20a(10m跨度)1a(5m跨度)7d(2.5m跨度)10h(1m跨度)30min巖體內(nèi)聚力(kPa)＞400300~400200~300100~200

巖體內(nèi)摩擦角(°)＞4535~4525~3515~25＜153.8.5巖體地質(zhì)力學(xué)分類(RMR分類)（3）根據(jù)修正后的總分確定巖體的類別及相應(yīng)的無支護地下洞室的13巴頓(Barton,1974)提出Q值分類法（挪威巖土工程研究所）分類指標(biāo)：Q值

RQD—巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn—節(jié)理組數(shù)；

Jr—節(jié)理粗糙系數(shù)；Ja—節(jié)理蝕變系數(shù)；

Jw—節(jié)理水折減系數(shù)；SRF—應(yīng)力折減系數(shù)。

Jw/SRF—水與其它應(yīng)力存在時對巖體質(zhì)量的影響

RQD/Jn—巖體的完整性；

Jr/Ja—結(jié)構(gòu)面(節(jié)理)的形態(tài)、充填物特征及其次生變化程度；分類方法：確定各參數(shù)的數(shù)值，求得Q值，以Q值為依據(jù)將巖體分為9類。

3.8.6巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類巴頓(Barton,1974)提出Q值分類法（挪威巖土工程研143.8.6巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類3.8.6巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類15Q分類的優(yōu)點：1）考慮因素相對全面；2）定性分析與定量評價相結(jié)合3）適用于各種巖石（軟、硬）；4）尤其是處理極其軟弱的巖層Q分類的缺點：沒有考慮節(jié)理方位（怕失去簡單的特點，影響通用性）3.8.6巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類Bieniawski(1976)在大量實測統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)Q值與RMR值有如下的統(tǒng)計關(guān)系：Q分類的優(yōu)點：3.8.6巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類Bienia16我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）

分兩步計算：1）按巖體的基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進行初步分級2）針對各類工程巖體的特點，考慮其他影響因素如天然應(yīng)力、地下水和結(jié)構(gòu)面方位等對BQ進行修正，再按修正后的BQ進行詳細(xì)分級

3.8.7巖體質(zhì)量分級我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）3.8.7171）計算BQ(1）確定巖體基本質(zhì)量

兩個指標(biāo)：巖石的堅硬程度σc；巖體完整性指數(shù)Kv。

a.巖石堅硬程度的確定巖石堅硬程度采用巖石單軸飽和抗壓強（σc）3.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級1）計算BQ3.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級18b.巖體完整性指數(shù)（Kv）的確定。①用彈性波測試，計算龜裂系數(shù)Kv。②選擇有代表性露頭或開挖面，對不同的工程地質(zhì)巖組進行節(jié)理裂隙統(tǒng)計，節(jié)理數(shù)（Jv）(條/m3)Kv與巖體完整性程度定性劃分的對應(yīng)關(guān)系3.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級b.巖體完整性指數(shù)（Kv）的確定。Kv與巖體完整性程度定性劃19a.計算巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQBQ=90+3σC+250KV式中：σC－巖石單軸（飽水）抗壓強度,MPa;KV－巖體完整性指數(shù)值注：①當(dāng)σC>90KV+30,代σC＝90KV+30②當(dāng)KV>0.04σC+0.4,代KV＝0.04σC+0.43.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級a.計算巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ3.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級203.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級3.8.7.1巖體基本質(zhì)量分級21結(jié)合工程情況，計算巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ][BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)K1－地下水影響修正系數(shù)；K2－結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3－地應(yīng)力影響修正系數(shù)。3.8.7.2巖體穩(wěn)定性分級結(jié)合工程情況，計算巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]3.8.7.223.8.7.2巖體穩(wěn)定性分級3.8.7.2巖體穩(wěn)定性分級23注：小塌方：塌方高度<3m，或體積<30m3；中塌方：塌方高度3～6m，或體積30～100m3；大塌方：塌方高度>6m，或體積>100m3；3.8.7.2巖體穩(wěn)定性分級注：小塌方：塌方高度<3m，或體積<30m3；3.8.7.224我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）的評價

優(yōu)點：1）對地下隧道適用性較強；2）能反映巖體基本質(zhì)量分級－－計算BQ3）考慮工程巖體特性（地下水、節(jié)理與工程位置關(guān)系、地應(yīng)力－－計算[BQ],判斷分類。缺點：對邊坡巖體和地基巖體的分級研究較少。

3.8.7.2巖體穩(wěn)定性分級我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）的評價3.8253.8.8巖體質(zhì)量評價及其分類的發(fā)展趨勢采用多因素綜合指標(biāo)的巖體分類。在分類