公路隧道圍巖分級(jí).ppt

1、公路隧道圍巖分級(jí) 方法及實(shí)施,作者：王石春,a,2,目 錄,1 圍巖分級(jí)概述 1.1 分級(jí)的目的與意義 1.2 圍巖分級(jí)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1.3 國(guó)內(nèi)外部分分級(jí)方法簡(jiǎn)介 1.4 公路隧道圍巖分級(jí)現(xiàn)狀及修訂的必要性 2 公路隧道圍巖分級(jí)方法 2.1 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB50218-94簡(jiǎn)介 2.2 公路隧道圍巖分級(jí)（JTG D70-2004）,a,3,目 錄,3 隧道圍巖分級(jí)因素的定性劃分和定量指標(biāo)確定方法 3.1 公路隧道圍巖分級(jí)因素 3.2 分級(jí)基本因素的確定 3.3 詳細(xì)分級(jí)時(shí)巖體基本質(zhì)量修正方法 4 公路隧道圍巖分級(jí)方法的實(shí)施 4.1 施工前階段 4.2 施工階段 4.3 巖體完整性定量指標(biāo)K

2、v、Jv的現(xiàn)場(chǎng)確定方法,1 圍巖分級(jí)概述,1.1 分級(jí)的目的和意義 在工程建設(shè)的各個(gè)階段：規(guī)劃、可行性研究、勘探、設(shè)計(jì)和施工中正確的對(duì)巖土體質(zhì)量和穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)，即對(duì)其穩(wěn)定等級(jí)做出正確的劃分，具有十分重要的意義，它是經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行巖土工程規(guī)劃選點(diǎn)（址）、可行性評(píng)估、工程結(jié)構(gòu)和對(duì)巖土體改良、加固設(shè)計(jì)、快速安全施工，以及建筑物安全運(yùn)行的不可少的條件。,分級(jí)目的不同，分級(jí)的方法也不同。例如以施工可挖性為目的，就有以可鉆性、可爆性為出發(fā)點(diǎn)的分級(jí)；有以工程巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、支護(hù)加固措施方法為目的，就有以穩(wěn)定性等級(jí)劃分為出發(fā)點(diǎn)的分級(jí)方法。國(guó)內(nèi)外既有和現(xiàn)行的圍巖分級(jí)方法多數(shù)屬于圍巖穩(wěn)定性等級(jí)的劃分方法。,工程

3、巖體（圍巖）需要區(qū)分的是巖體穩(wěn)定程度的不同，具有質(zhì)量和穩(wěn)定性的差別，是有序的，巖體的級(jí)別高，表示穩(wěn)定性好；反之，級(jí)別低，表示穩(wěn)定性差。而“分類”一詞，主要強(qiáng)調(diào)的是巖體屬性的不同，它是不分序次的，它與工程巖體穩(wěn)定性并沒(méi)有確定的聯(lián)系。所以近年來(lái)提出的工程巖體（圍巖）分級(jí)方法中，均將“分類”修正為“分級(jí)”,1.2 圍巖分級(jí)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 國(guó)外應(yīng)用較廣的圍巖分級(jí)，其中一些在我國(guó)有廣泛的影響，得到了不同程度的應(yīng)用。 二十世紀(jì)五十年代后又相繼出現(xiàn)了以評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性和確定支護(hù)型式為目的的分級(jí)，如勞弗（H.Lauffer）的按圍巖穩(wěn)定時(shí)間的分級(jí)（1958年）,美國(guó)迪爾（Deere）按RQD值得巖體質(zhì)量分級(jí)（196

4、9年）；挪威巴頓（M.Barton）以巖石質(zhì)量指標(biāo)Q的分級(jí)（1974年）；南非比尼威斯基（Q.Z.Bienianwski）的節(jié)理化巖體的地質(zhì)力學(xué)分級(jí)（1974年、1976年）等等（見(jiàn)表1）。,表1 國(guó)外部分工程巖體（圍巖）分級(jí)法,國(guó)內(nèi)，20世紀(jì)50-60年代初，直至1972年，基本上沿用普氏f值分級(jí)方法，60年代末至70年代初開(kāi)始，提出了各種結(jié)合各部門行業(yè)特點(diǎn)的圍巖分級(jí)（分類）方法。1972年中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所提出了以劃分巖體結(jié)構(gòu)類型為主的分類方法。,鐵道部、總參305部隊(duì)同年提出了以圍巖地質(zhì)條件的定性描述，巖體結(jié)構(gòu)特征和巖石強(qiáng)度并考慮其他因素的綜合分級(jí)方法。隨著地下工程錨噴支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，

5、各部門都提出了為錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)、施工用的地下工程巖體分級(jí)方法。70年代隨著聲波技術(shù)的推廣應(yīng)用，以聲波參數(shù)為分級(jí)參數(shù)的分級(jí)相繼出現(xiàn)。,表2例舉了國(guó)內(nèi)主要圍巖分級(jí)方法，縱觀國(guó)內(nèi)外主要圍巖分級(jí)方法，從早期以單指標(biāo)單因素的分級(jí)方法，逐步發(fā)展為多因素綜合指標(biāo)的分級(jí)方法和多因素定性、定量指標(biāo)結(jié)合的分級(jí)，近年又提出了以多因素指標(biāo)的復(fù)合指標(biāo)巖體質(zhì)量系數(shù)的巖體分級(jí)。,表2 國(guó)內(nèi)部分巖體(圍巖)分級(jí)法,1.3 國(guó)內(nèi)外部分圍巖分級(jí)簡(jiǎn)介 1.3.1 南非地質(zhì)力學(xué)分級(jí)法（RMR） 該法由南非比尼威斯基（Bieniawski）博士于19731975年間提出，該法分三步進(jìn)行。首先根據(jù)（表3-1）確定各分級(jí)判據(jù)獲得的分值，把分

6、值累計(jì)起來(lái)可得巖體的總分值，按總分值評(píng)價(jià)巖體屬于哪一級(jí)別，第二步是按裂隙產(chǎn)狀對(duì)不同工程的影響程度（表3-2）修正為裂隙對(duì)各類工程的作用不是等同的。,表3-1 裂隙巖體各分類因素的分配點(diǎn)數(shù),表3-2 按裂隙產(chǎn)狀校正分配點(diǎn)數(shù)表,第三步可根據(jù)作者建議的巖體工程圍巖分類表（表3-3）來(lái)預(yù)測(cè)圍巖的自支撐時(shí)間、巖體的抗剪強(qiáng)度性質(zhì)以及可挖性等，以此作為設(shè)計(jì)與施工的參考依據(jù)。 由于記分法簡(jiǎn)單易行，此法曾獲得一定的推廣。缺點(diǎn)是必須依賴有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)人員。,表3-3 巖體工程圍巖分類表,1.3.2 巖體質(zhì)量指標(biāo)Q分類法（NGI法） 1974年挪威學(xué)者N.巴頓、R.利恩與R.倫德提出了一個(gè)Q分類法。Q是巖體質(zhì)量的簡(jiǎn)稱

7、，它由RQD、節(jié)理組數(shù)Jn、節(jié)理面粗糙度Jr、節(jié)理蝕變程度Ja、裂隙水影響因素Jw以及地應(yīng)力影響因素SRF等六項(xiàng)指標(biāo)組成，其計(jì)算公式為：,其它的每項(xiàng)指標(biāo)都可從相對(duì)應(yīng)的表格查得（表4-1至表4-5）。Q值愈大，表示巖體的質(zhì)量愈好。 巖體質(zhì)量為一綜合指標(biāo)，它的范圍一般為0.0011000，不同Q值得級(jí)別可根據(jù)表4-6確定。,表4-1 節(jié)理組數(shù)Jn,表4-2 節(jié)理面粗糙度Jr,表4-3 節(jié)理蝕變程度Ja,表4-4 裂隙水影響因素Jw,表4-5 地應(yīng)力影響因素SRF,表4-6 巖體質(zhì)量Q值分級(jí)表,南非法采用記分法，要求的指標(biāo)比較容易獲得，因此在礦業(yè)界獲得更多的應(yīng)用，Q法則主要應(yīng)用于隧道與大型地下硐室，

8、應(yīng)用較廣。 1.3.3 鐵科院西南所1985年提出的“隧道工程巖體分級(jí)” 該分級(jí)法認(rèn)為影響隧道巖體穩(wěn)定性的因素主要有以下幾點(diǎn)： （1）巖體的完整性；（2）巖石的質(zhì)量；（3）結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)；（4）地下水情況；(5)地應(yīng)力狀態(tài)。,分級(jí)時(shí)，首先對(duì)基本參數(shù)評(píng)價(jià)，將它們的評(píng)分相加，得出巖體質(zhì)量指標(biāo)（RMQ）的基本值（表5-1）。然后用各修正參數(shù)分級(jí)評(píng)分（表5-2）之和修正基本值，得出巖體質(zhì)量指標(biāo)（RMQ）的最終值，按RMQ值得大小將工程巖體分為五級(jí)，（表5-3），即 RMQ=K+Q+C 式中：K巖體完整性分級(jí)評(píng)分?jǐn)?shù)； Q巖石質(zhì)量分級(jí)評(píng)分?jǐn)?shù)； C修正參數(shù)之和,表5-1 分級(jí)的基本參數(shù)及分級(jí)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù),表5-2

9、 分級(jí)的修正參數(shù)及分級(jí)折減分?jǐn)?shù),表5-3 隧道工程巖體分級(jí)及評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù),1.3.4 水利電力部昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)院在“水利水電工程勘察規(guī)范”中提出的地下洞室圍巖分類 1）初步圍巖分類; 2）詳細(xì)圍巖分類;對(duì)A）巖石強(qiáng)度，B）巖體完整性，C）結(jié)構(gòu)面狀態(tài)（起伏、張開(kāi)度、延伸長(zhǎng)度等），D）地下水，E）結(jié)構(gòu)面方位等幾個(gè)方面分別評(píng)分。 3）類別判定是按點(diǎn)分及巖體強(qiáng)度應(yīng)力比S二次評(píng)判，判定見(jiàn)表6.,表6 詳細(xì)圍巖分類圍巖類別判定表,注：,地應(yīng)力的最大主應(yīng)力,1.3.5 鐵路隧道圍巖分級(jí)（TB1003-99） 在原有鐵路隧道圍巖分類的基礎(chǔ)上，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以定性劃分為主，引入巖石強(qiáng)度和圍巖彈性波縱波

10、速度，將圍巖劃分成六級(jí)，圍巖穩(wěn)定級(jí)別序次按國(guó)標(biāo)排序，與原有圍巖分類排序相反。鐵路隧道圍巖分級(jí)按表7確定。,表7 鐵路隧道圍巖分級(jí),1.4 公路隧道圍巖分級(jí)現(xiàn)狀及修訂的必要性 原有公路隧道圍巖分類，主要根據(jù)圍巖的定性描述進(jìn)行劃分，缺少明確，具體的定量指標(biāo)，存在隨意性較大，準(zhǔn)確性較低的缺點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)對(duì)同一巖體類別的劃分常常會(huì)出現(xiàn)因使用,者的經(jīng)驗(yàn)或認(rèn)識(shí)不同而異，根據(jù)調(diào)查分析原鐵路、公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的圍巖分 類方法得出的圍巖類別，與實(shí)際開(kāi)挖的圍巖類一致的只占50%左右，有3040%的相差12類。因此，為了適應(yīng)快速發(fā)展的公路隧道工程建設(shè)的發(fā)展，為了減少因圍巖類別不準(zhǔn)確而引起的設(shè)計(jì)與施工方案的變更和因此

11、而造成的損失，有必要對(duì)公路隧道圍巖分級(jí)方法修訂使之變成實(shí)用、準(zhǔn)確的分級(jí)方法。,由于工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218994）是基礎(chǔ)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，它適用于全國(guó)各行業(yè)的一切巖石工程的工程巖體分級(jí)，帶有一定的強(qiáng)制性。因此各個(gè)部門、行業(yè)在修訂相關(guān)分級(jí)規(guī)范時(shí)，都應(yīng)盡量與工程巖體分級(jí)方法靠攏，標(biāo)準(zhǔn)盡量一致。當(dāng)然，由于行業(yè)不同，工程的性質(zhì)、規(guī)模和用途不同，各部門的分級(jí)方法可以有所差異。新的公路隧道圍巖分級(jí)（JTGD702004）的編制正是遵循上述依據(jù)開(kāi)展。,2 公路隧道圍巖分級(jí),2.1 概述 2004年編制的公路隧道圍巖分級(jí)方法，根據(jù)編制組制訂的修改原則和交通部等有關(guān)專家的意見(jiàn)，提出了以工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)

12、，結(jié)合公路隧道一般為雙車道，斷面較大的特點(diǎn)，同時(shí)要求分級(jí)應(yīng)包括巖體和土體圍巖分級(jí)。,因此在編寫(xiě)公路隧道圍巖分級(jí)時(shí)，采用工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)原則和方法，并參照現(xiàn)行鐵路隧道圍巖分級(jí)方法中關(guān)于土體圍巖分級(jí)的方法，包括土體圍巖分級(jí)方法，將圍巖由好至壞劃分成、級(jí)。 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是全國(guó)通用的一項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，適用于各種類型的巖石工程。該標(biāo)準(zhǔn)具有如下特點(diǎn)：,（1）總結(jié)國(guó)內(nèi)外工程巖體（圍巖）分級(jí)方法基礎(chǔ)上，由國(guó)內(nèi)五個(gè)有關(guān)部門共同編制完成。例如巖體基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)BQ值計(jì)算公式，地下工程巖體定級(jí)時(shí)，考慮地下水，主要的軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀以及初始應(yīng)力狀態(tài)的影響，,對(duì)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行修正的系數(shù)K1、K2、K3，都是

13、分析對(duì)比了國(guó)內(nèi)外多種分類方法中規(guī)定的做法和數(shù)據(jù)后確定的，隨著對(duì)國(guó)內(nèi)400多組（點(diǎn)）的地下工程實(shí)際的數(shù)據(jù)，按標(biāo)準(zhǔn)方法通過(guò)反饋分析進(jìn)行了驗(yàn)證，表明標(biāo)準(zhǔn)方法是可行的。,（2）采用分兩步劃分的方法進(jìn)行工程巖體定級(jí)。即先根據(jù)影響工程巖體穩(wěn)定性的主要（強(qiáng)度和完整性）的定性劃分和定量指標(biāo)對(duì)工程巖體基本質(zhì)量級(jí)別進(jìn)行劃分，然后再針對(duì)具體工程的性質(zhì)和條件作修正。 對(duì)于工程建設(shè)的初步階段，為初步定級(jí)。根據(jù)影響工程巖體穩(wěn)定性的其它因素，對(duì)初步分級(jí)進(jìn)行修正或調(diào)整，這時(shí)的分級(jí)稱之為詳細(xì)分級(jí)。,（3）分級(jí)因素的選擇必須緊緊地圍繞巖體穩(wěn)定性分級(jí)這個(gè)主體。 因素的選擇，既要全面、充分，又要分清主次，分出層次來(lái)。主要因素是決定巖

14、體穩(wěn)定性的基本因素，是地質(zhì)體的本來(lái)屬性，是各類工程巖體的共性；次要因素對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響隨工程類型不同而異，隨巖體的賦存條件不同而異，是附加因素。, 選定的分級(jí)因素須是各自獨(dú)立的，而不應(yīng)相互交叉或包容。 為了簡(jiǎn)化分級(jí)方法，標(biāo)準(zhǔn)把眾多因素進(jìn)行了分類組合，歸并成為復(fù)合因素作為分級(jí)因素，避免把各種影響因素并行羅列。,標(biāo)準(zhǔn)把巖石強(qiáng)度特性、變形特性，以及其他有關(guān)的物理力學(xué)特性，如重度等，都?xì)w屬于巖石的堅(jiān)硬程度一族；而巖體中不連續(xù)面的數(shù)量、規(guī)模、產(chǎn)狀、密度，以及不連續(xù)面張開(kāi)情況、充填情況。起伏狀態(tài)等，都屬于巖體的完整程度一類。隨具體工程條件、隨巖體的賦存條件不同而異，都?xì)w為次要因素。,采用定性定量相結(jié)合，

15、經(jīng)驗(yàn)判斷與測(cè)試計(jì)算相結(jié)合的方法進(jìn)行分級(jí)，這是當(dāng)今主要分級(jí)方法的共同特點(diǎn)。 地質(zhì)專家或工程人員在現(xiàn)場(chǎng)憑經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)對(duì)巖體質(zhì)量所作的判斷，一般是定性的，往往比較模糊，因人而異，不具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有一定的隨意性和不確定性。,另一方面，單純依靠對(duì)巖體性狀進(jìn)行測(cè)試，利用取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以取得巖體質(zhì)量指標(biāo)的定量方法，雖然看起來(lái)有科學(xué)依據(jù)、準(zhǔn)確，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)和某一數(shù)學(xué)公式，很難全面、準(zhǔn)確地概括各種可能情況。況且實(shí)際工作中，取樣、測(cè)試的數(shù)量一般都有限，取樣代表性有局限。因此，近廿年來(lái)，工程巖體（圍巖）分級(jí)方法，都把定性定量結(jié)合起來(lái)，如巴頓Q分類系統(tǒng)方法中的各個(gè)因素指標(biāo)

16、的量化，都是在定性劃分的基礎(chǔ)上確定的。,定性和定量結(jié)合，可以相互比較，驗(yàn)證，有利于克服各個(gè)方面的不定，提高分級(jí)方法的準(zhǔn)確性和可靠性。 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)巖體定性特征和巖 體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值兩者結(jié)合按表7確定工程巖體基本質(zhì)量級(jí)別，即巖體初步分級(jí)。,表7 巖體基本質(zhì)量分級(jí),巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），應(yīng)根據(jù)分級(jí)基本因素的定量指標(biāo)RC的兆帕數(shù)值和Kv值，按下式計(jì)算： BQ=90+3Rc+250Kv 注：使用上式時(shí)，應(yīng)遵守下列限制條件： .當(dāng)90Kv時(shí)，應(yīng)以RC90Kv30和K代入計(jì)算BQ值；,.當(dāng)Kv0.04Rc+0.4時(shí)， 應(yīng)以Kv0.04Rc+0.4和代入計(jì)算BQ值。 在隧道圍巖詳細(xì)定級(jí)

17、時(shí)，有下列情況之一時(shí)應(yīng)對(duì)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值（BQ）進(jìn)行修正，并以修正后的值【BQ】，再按表7確定圍巖級(jí)別。 （1）有地下水（K1）；,（2）巖體穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用（K2）； （3）工程地區(qū)屬高初始應(yīng)力區(qū)（K3）。 巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值（【BQ】）， 按下式計(jì)算： 【BQ】（BQ）-100(K1+K2+K3),式中：【BQ】巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值； 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)。,2.2 新編公路隧道圍巖分級(jí) 修編的原則與方法 ： 新分級(jí)應(yīng)與現(xiàn)行工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)靠攏，以它為基礎(chǔ)，對(duì)既有隧道圍巖分類進(jìn)行修正

18、。 采用定性劃分與定量指標(biāo)相結(jié)合的方法，按工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值或修正后的BQ值及巖土體的定性特征，按表8確定圍巖級(jí)別。,圍巖為土體時(shí)，其分級(jí)方法應(yīng)當(dāng)與巖石工程方法不同。一般土體按其組成成分、顆粒大小等進(jìn)行分類，影響土體穩(wěn)定性的因素除上述因素外，土體的結(jié)構(gòu)、密實(shí)度、固結(jié)狀態(tài)、含水量等也是影響的重要因素 。,表8 公路隧道圍巖分級(jí),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 公路隧道圍巖分級(jí)因素定性劃分，定量指標(biāo)確定方法,3.1公路隧道圍巖分級(jí)因素 圍巖的級(jí)別及其穩(wěn)定性決定于多因素的綜合影響，這些因素有地質(zhì)因素和工程因素，前者主要有巖石的物理力學(xué)

19、性質(zhì)，巖石的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的原生和次生的特征，水的作用等。工程因素主要指工程尺寸和施工方法等。,地下工程圍巖具有既是工程載體，又是工程結(jié)構(gòu)的雙重特性。 無(wú)論作為載體還是作為結(jié)構(gòu)，巖石強(qiáng)度都是決定圍巖穩(wěn)定性的基本因素之一。但巖體是不勻質(zhì)、非連續(xù)性的材料，是經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化等各種地質(zhì)營(yíng)力的作用，形成含有各種結(jié)構(gòu)面的復(fù)雜介質(zhì)。巖體的整體強(qiáng)度，不僅取決于巖石的強(qiáng)度，還取決于巖體完整程度，所以巖體的完整程度是決定圍巖穩(wěn)定性的又一基本因素。,國(guó)內(nèi)外研究者認(rèn)為，巖體的含水狀態(tài)，軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與工程軸線的組合關(guān)系，以及工程場(chǎng)區(qū)的初始地應(yīng)力狀態(tài)等因素，對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性的影響是不可忽視的。因此在隧道圍巖分級(jí)中

20、，我們把巖石堅(jiān)硬程度、巖體的完整程度作為分級(jí)的基本因素，而將地下水、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、初始地應(yīng)力狀況作為分級(jí)的次要因素。,3.2 分級(jí)基本因素的確定 3.2.1. 巖石堅(jiān)硬程度定量指標(biāo)確定 表征巖石堅(jiān)硬程度的定量指標(biāo)有多種，例如：巖石單軸抗壓強(qiáng)度、彈性（變形）模量、點(diǎn)荷載強(qiáng)度、回彈值、聲波縱波速度等等。其中，巖石單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)用最廣，具有容易測(cè)取、代表性強(qiáng)，并且具有與其它力學(xué)指標(biāo)有良好的相關(guān)性的特點(diǎn)，利用它可以換算出巖石的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，甚至三軸抗壓強(qiáng)度。,由于巖石在飽和狀態(tài)下的單軸強(qiáng)度可以近似地認(rèn)為反映了風(fēng)化作用和地下水作用的影響，因此本標(biāo)準(zhǔn)確定巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度Rc為評(píng)價(jià)巖石堅(jiān)硬程度的

21、主要指標(biāo)。,巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度IS測(cè)試是本世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的一種新方法，由于該方法具有所用的儀器輕便，方便于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試件少加工或不加工，同時(shí)它可以測(cè)定不能加工成形的嚴(yán)重風(fēng)化巖石的強(qiáng)度，可以保持試件的天然含水狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，而且國(guó)內(nèi)外大量研究成果表明，巖石的RC與IS(50)之間存在良好的相關(guān)性。因此本標(biāo)準(zhǔn)確定巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)巖石堅(jiān)硬程度的輔助指標(biāo)。表9列出了部分有代表性的研究成果。,表9 巖石Rc與Is（50）相關(guān)關(guān)系匯總表,建議采用以下RC與IS（50）的非線性關(guān)系式，即RC22.82（IS(50)）0.75 由測(cè)得的IS（50）值換算成RC值，進(jìn)行確定巖體基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算。 RC與巖

22、石堅(jiān)硬程度定性劃分的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)表1 0,表10 RC與巖石堅(jiān)硬程度定性 劃分的對(duì)應(yīng)關(guān)系,3.2.2巖體完整程度定量指標(biāo)確定 巖體的完整程度主要指巖體受結(jié)構(gòu)面的切割程度，單元巖塊的大小，以及塊體間的結(jié)合狀態(tài)?？捎脕?lái)表征巖體完整程度的指標(biāo)較多，國(guó)內(nèi)外較普遍選用的有巖體完整性系數(shù)KV.巖體體積節(jié)理數(shù)JV，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD，節(jié)理平均間距dp。這些指標(biāo)從不同的側(cè)面，不同程度反映了巖體的完整程度。,綜合國(guó)內(nèi)外主要的分級(jí)方法，多數(shù)認(rèn)為，上述指標(biāo)中以Kv.、Jv和RQD能較全面地反映巖體的完整程度。 (1).巖體完整系數(shù)Kv： Kv=(Vpm/Vpr)2 式中 Vpr巖石縱波速度(Km/s) Vpm巖體縱

23、波速度(Km/s),研究表明,聲波在巖體中傳播的縱波速度Vpm不僅與巖體成分.組構(gòu)有關(guān),而且是結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度.結(jié)構(gòu)面的性狀.充填性質(zhì)。含水狀和態(tài)等因素有關(guān)。巖石縱波速度Vpr是在不含有明顯結(jié)構(gòu)面的巖塊上用超聲波測(cè)得的，它反映了完整巖石的屬性。因此，大多數(shù)研究者認(rèn)為，依據(jù)Vpr和Vpm值確定的Kv值，是一項(xiàng)能較全面地從量上評(píng)價(jià)巖體完整程度的定量指標(biāo)。,表11 巖體完整程度的Kv劃分,(2).巖體體積節(jié)理數(shù)Jv(Volumtric.joint.count.of.Rock.mass) Jv是國(guó)際巖石力學(xué)委員會(huì)推薦用來(lái)評(píng)價(jià)巖體節(jié)理化程度和表示單元巖塊的塊度的一項(xiàng)指標(biāo)，它是指巖體在單位體積(m3)內(nèi)所

24、含節(jié)理?xiàng)l數(shù)。,Jv=S1+S2+Sn+Sk,經(jīng)國(guó)內(nèi)外研究者實(shí)踐證明，Jv值的確可用來(lái)評(píng)價(jià)巖體的完整程度。由于Jv值量測(cè)，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，在工程勘察的各個(gè)階段容易獲得，Jv值能較好地反映節(jié)理裂隙存在于巖體中的三維空間的特點(diǎn)。同時(shí)研究還表明Jv與Kv、RQD關(guān)系密切，國(guó)內(nèi)外一些單位給出過(guò)它們的關(guān)系式。因此在公路隧道圍巖分級(jí)方法中，選取Jv值為評(píng)價(jià)巖體完整程度的輔助定量指標(biāo)。,中鐵西南院： 昆 明 院 ： 帕爾姆特立姆（挪威）：,(3).巖石質(zhì)量系數(shù)RQD值 RQD值在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛，但由于目前我國(guó)工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用金剛石鉆頭還不普遍，鉆具型號(hào)也不規(guī)范、統(tǒng)一，因此本標(biāo)準(zhǔn)未把它作為評(píng)價(jià)巖體完整程度的定

25、量指標(biāo) 。 本標(biāo)準(zhǔn)提出的Jv與Kv、RQD對(duì)照關(guān)系表12,表12,3.2.3 分級(jí)因素定性劃分方法 （1）巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分可按表13確定,表13 巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分,（2） 表14 巖石風(fēng)化程度劃分,（3）巖體完整程度定性劃分，按表15、表16確定,表15 巖體完整程度的定性劃分,表16 結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度的劃分,3.3 詳細(xì)分級(jí)時(shí)圍巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正方法 如前一節(jié)所述， K1、 K2、K3修正系數(shù)取值按表17表18表19執(zhí)行。上述三表中修正系數(shù)的確定，分析參照國(guó)內(nèi)主要分級(jí)方法中的修正系數(shù)。綜合歸納得出的 。,表17 地下水影響修正系數(shù),地下水出水狀態(tài),表18 主要軟弱面結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響

26、修正系數(shù)K2,表19 初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)K3,初始應(yīng)力狀態(tài),4 公路隧道圍巖分級(jí)的實(shí)施,4.1 施工前各階段 施工前包括踏勘、初勘、詳勘，即可研、初設(shè)、施工設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)隧道設(shè)計(jì)規(guī)范之第三章隧道調(diào)查和公路工程地質(zhì)規(guī)范規(guī)定的內(nèi)容對(duì)隧道工程場(chǎng)區(qū)進(jìn)行認(rèn)真的資料搜集、地形、地質(zhì)踏勘和勘探，測(cè)試等工作，,對(duì)隧道圍巖的工程地質(zhì)特征做出定性劃分，并根據(jù)探測(cè)獲得的巖石強(qiáng)度Rc，巖體完整系數(shù)Kv或Jv值等。按隧道圍巖分級(jí)表，確定圍巖的初步定級(jí)或詳細(xì)定級(jí)。若定性劃分與定量指標(biāo)確定的級(jí)別不一致時(shí)，應(yīng)仔細(xì)審定定性特征劃分和定量指標(biāo)計(jì)算參數(shù)的可靠性，必要時(shí)對(duì)它們重新觀察、測(cè)試。,在工程的可行性研究和初步勘測(cè)階段

27、，若無(wú)法獲取定量參數(shù)，可采用定性劃分方法或工程類比的方法進(jìn)行圍巖分級(jí)，短小隧道工程的圍巖分級(jí)往往可采用類比法進(jìn)行分級(jí)。 4.2 施工階段 要在施工前對(duì)隧道圍巖級(jí)別做出準(zhǔn)確的劃分是很困難的。因此在施工中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的各種資料和數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)圍巖分級(jí)做出修正是必要的,并應(yīng)根據(jù)施工階段的詳細(xì)定級(jí)，適時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)和施工方法做出調(diào)整。 4.2.1 施工階段應(yīng)做好如下工作 （1）認(rèn)真分析勘察、設(shè)計(jì)資料中隧道圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征、確定圍巖級(jí)別的依據(jù)是否充分、準(zhǔn)確； （2）加強(qiáng)施工階段的地質(zhì)工作，包括地面補(bǔ)充調(diào)查，開(kāi)挖工作面的直接觀察、素描、攝像、量測(cè)等工作。,（3）對(duì)于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)復(fù)雜的隧道，可采用

28、超前地震波反射探測(cè)（TSP）、聲波反射探測(cè)（HSP）、地質(zhì)雷達(dá)等物理方法，或采用超前鉆孔、平行導(dǎo)坑、試驗(yàn)坑道等進(jìn)行超前探測(cè)。 （4）現(xiàn)場(chǎng)或取樣進(jìn)行巖石或巖體物理力學(xué)特性的補(bǔ)充測(cè)試，如巖石的單荷載強(qiáng)度（Is（50） ）試驗(yàn)，回彈強(qiáng)度測(cè)定，巖體和巖石波速等；,（5）圍巖巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等的調(diào)查和量測(cè)； （6）綜合以上工作所獲得的地質(zhì)、試驗(yàn)和量測(cè)資料，對(duì)圍巖級(jí)別進(jìn)行綜合判斷。若與原設(shè)計(jì)給定的圍巖級(jí)別有差異時(shí)，應(yīng)及時(shí)作出修正、變更。,4.3 Kv、Jv值得現(xiàn)場(chǎng)確定方法 規(guī)定中強(qiáng)調(diào)了巖體波速測(cè)試方法，在Vpm測(cè)試地段中采集巖塊進(jìn)行Vpr測(cè)試。 關(guān)于巖體體積節(jié)理數(shù)Jv的測(cè)定，可選擇在地表露頭或開(kāi)挖工作面上進(jìn)行，最好在具三維空間的巖體中開(kāi)展，測(cè)線應(yīng)垂直量測(cè)節(jié)理組走向，側(cè)線長(zhǎng)度510米，對(duì)爆破裂隙，已重結(jié)如（膠結(jié)）的節(jié)理不應(yīng)統(tǒng)計(jì)。,5應(yīng)用實(shí)例,5.1 都汶路 董家山隧道：煤系地層，原定-類（-級(jí)），局部級(jí)（類） 進(jìn)口：LK14+263+715，薄層砂巖夾泥巖，含煤線，節(jié)理裂隙發(fā)育， Vpm=1816m2500m/s，Jv=2030條/m3，Kv=0.250.4，Rc=20MPa滲漏水,龍溪隧道出口：花崗片麻巖蝕變帶Kv=0.10.40，Rc=80100MPa滴水，產(chǎn)狀不利，,建議圍巖級(jí)別變更為-