隧道围岩级别划分与判定

1、.隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。1 国标锚杆喷射混凝土支护技术规范围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表 1.1规定。表 1.1围岩分级围主要工程地质特征岩岩体构造影响程度， 结构面岩石强度指标岩体声波指标级结构发育情况和组合状态单轴饱点荷载强岩体纵岩体完整性别和抗压度波速度指标强度(MPa)(km/s )(MPa)I整体构造影响轻微， 偶有小602.550. 75状及断层结构面不发育， 仅层间有 23 组，平均间距结合大于 0

2、.8m ，以原生和良好构造节理为主， 多数闭的厚合，无泥质充填， 不贯层状通。层间结合良好， 一结构般不出现不稳定块体同 I同 I 级围岩特征30601. 252. 53.75 .20. 75级围岩结构块状构造影响较重， 有少量602. 53 .75.0 .5结构断层，结构面发育， 一2和层般间结为 3 组，平均间距合较0 .40 .8m ， 以原生好的和构造节理为主， 多数中厚闭合，偶有泥质充填，层或贯通性较差， 有少量软厚层弱结构面。层间结合较状结好，偶有层间错动和层构面张开现象毛洞稳岩定情况体强度应力比毛洞跨度510m时长期稳定，无碎块掉落毛洞跨度510m时，围岩能较长时间 ( 数月至数

3、年) 维持稳定，仅出现局部小块掉落. 同 I同 I 级围岩特征20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨级围度岩结510m构时围岩同同级围岩块状结构30601. 252.503 .04.50 .50 .752能维持级围和层间结合较好的中一个月岩块厚层或厚层状结构特以上的状结征稳定主构和要出现层间局部掉结合块塌落较好的中厚层或厚层状结构层间构造影响较重结构面60( 软2 .503 .04.50 .300 .502结合发育一般为 3组平均岩 20)良好间距 0 .20 .4m 以构的薄造节理为主节理面多层和数闭合少有泥质充填软硬岩层为薄层或以硬岩岩互为主的软硬岩互层层层结间结合良好

4、少见软弱构夹层层间错动和层面张开现象碎裂构造影响较重结构面602 .503 04.50 .300 .502镶嵌发育一般为 3 组以上结构平均间距 0. 20 .4m以构造节理为主节理面多数闭合少数有泥质充填块体间牢固咬合.同同级围岩块状结构10300. 421.252 .03.50 .500. 75级围和层间结合较好的中岩块厚层或厚层状结构特状结征构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构散块构造影响严重一般为301 .252. 00. 15状结风化卸荷带结构面发构育一般为 3 组平均间距 0 .40 .8m 以构造节理卸荷风化裂隙为主贯通性好多数张开夹泥夹泥厚度一般大于结构面的起伏高度咬合力弱构成

5、较多的不稳定块体层间构造影响严重结构面30( 软1 .252 .03.50 .200. 40结合发育一般为 3 组以上岩 10)不良平均间距 0. 20 .4m的薄以构造风化节理为主层中大部分微张 (0. 51.厚层0mm) 部分张开 ( 1.和软0mm) 有泥质充填层硬岩间结合不良多数夹泥互层层间错动明显结构碎裂构造影响严重多数为301. 252. 03.50 .200 .40状结断层影响带或强风化构带结构面发育一般为3 组以上平均间距0 .20 .4m 大部分微张 (0 .51 .0mm)部分张开 ( 1. 0mm)有泥质充填形成许多碎块体散体构造影响很严重多数1毛洞跨度5m时围岩能维持数

6、日到一个月的稳定主要失稳形式为冒落或片帮111毛 洞 跨度 5 时围.构破碎带交汇部位构造及风化节理密集节理面及其组合杂乱形成大量碎块体块体间多数为泥质充填甚至呈石夹土状或土夹石状注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于 0 .5m中厚层 0 .10 .5m薄层小于 0 .1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m ，服务年限小于 10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测

7、试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。3 公路隧道围岩分级岩 稳 定时 间 很短 约 数小 时 至数日3.1 公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（ BQ）或修正的围岩质量指标BQ 值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1 确定。当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。表 3.1 公路隧道围岩分级围围岩或土体主要定性特征围岩基本质量指

8、标 （ BQ）岩或级修正的围岩基本质量指别标BQ坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构550坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构550 451较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构450 351较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构坚硬岩 ,岩体破碎 ,碎裂结构350 251较坚硬岩 ,岩体较破碎破碎 ,镶嵌碎裂结构较软岩或软硬岩互层 ,且以软岩为主 ,岩体较完整较破碎,中薄层状结构土体： 1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土2.黄土 (Q1、 Q2)3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土.较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎

9、；极破碎各类岩体。碎、裂状、250松散结构一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构、黏性土及黄土呈松软结构软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。3.2 围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行：(1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。(2) 对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。(3) 按修正后的

10、岩体基本质量指标BQ ，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。3.2.1 岩石坚硬程度1 岩石坚硬程度可按表3.2.1-1 定性划分。表 3.2.1-1岩石坚硬程度的定性划分名称定性鉴定代表性岩石硬质坚硬锤击声清脆，有回弹，震手，难未风化微风化的花岗岩、正长岩、岩岩击碎；浸水后，大多无吸水反应闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等较坚锤击声较清脆，有轻微回弹，稍1弱风化的坚硬岩；硬岩震手，较难击碎；2未风化微风化的熔结凝灰岩、大浸水后，有轻微吸水反应理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等软质较软锤击声不清脆，

11、无回弹，较易击1强风化的坚硬岩；岩岩碎；浸水后，指甲可刻出印痕2弱风化的较坚硬岩；3未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易1强风化的坚硬岩；击碎；浸水后，手可掰开2弱风化强风化的较坚硬岩；3弱风化的较软岩；4未风化的泥岩等极软锤击声哑， 无回弹， 有较深凹痕，1全风化的各种岩石；岩手可捏碎；浸水后，可捏成团2各种半成岩.2 岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）表达。 Rc 一般采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is（50） 的换算值，即按式（3.2.1）计算：0.75(3.2.1）Rc= Is

12、 （50 ）3Rc 与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表3.2.1-2确定。表 3.2.1-2Rc 与岩石坚硬程度定性划分的关系Rc (MPa)6060 3030 1515 51.0好或一般节理、裂隙、 层面整体状或巨厚层结构较完整1 21.0差节理、裂隙、 层面块状或厚层状结构2 31.0 0.4好或一般块状结构较破碎2 31.0 0.4差节理、裂隙、层面、裂隙块状或中厚层小断层结构30.4 0.2好镶嵌碎裂结构一般中、薄层状结构破碎30.4 0.2差各种类型结构面裂隙块状结构0.2一般或差碎裂状结构极破碎无序很差散体状结构注：平均间距指主要结构面（1 2 组）间距的平均值。2 岩体完整程度

13、的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。 Kv 一般用弹性波探测值，若无探测值时，可用岩体体积节理数（Jv）按表 3.2.2-2 确定对应的 Kv 值。表 3.2.2-2 Jv与 Kv 对照表30.750.75 0.550.55 0.350.35 0.1590Kv+30 ， 以Rc=90Kv+30 和 Kv 代入 算BQ 。2当 Kv0.04Rc+0.4 ， 以Kv=0.04Rc+0.4 和 Rc 代入 算 BQ 。 岩 定 ，如遇下列情况之一， 岩体基本 量指 （BQ） 行 修正：1 有地下水；2 岩 定性受 弱 构面影响，且由一 起控制作用；3 存在高初始 力。 岩基本 量指 修正 BQ

14、，可按式（ 3.2.4） 算：BQ=BQ-100 （ K1+K2+K3 ）（ 3.2.4）式中： BQ 岩基本 量指 修正 ；BQ 岩基本 量指 ；K1地下水影响修正系数；K2主要 弱 构面 状影响修正系数；K3初始 力状 影响修正系数。K1、K2、K3 ，可分 按表3.2.3-1 、表 3.2.3-2 、表 3.2.3-3 确定。无表中所示情况 ，修正系数取零。表 3.2.3-1地下水影响修正系数K1BQ450450 351350 251250地下水出水状 潮湿或点滴状出水00.10.2 0.30.4 0.6.淋雨状或涌流状出水,水压 0.1Mpa或单位出水0.10.2 0.30.4 0.6

15、0.7 0.9量 0.1Mpa或单位出水0.20.4 0.60.7 0.91.0量 10L/min ?m表 3.2.3-2主要软弱结构面产状影响修正系数K2结构面产状及其与洞轴线结构面走向与洞轴线夹结构面走向与洞轴线夹其它组合的组合关系角 60, 结 构 面 倾3075 角 75 K20.40.60 0.20.2 0.4表 3.2.3-3初始应力状态影响系数K3BQ550550 451450 351350 251250初始应力状态极高应力区1.01.01.01.51.0 1.51.0高应力区0.50.50.50.5 1.00.5 1.0围岩极高及高初始应力状态的评估，可按表3.2.3-4 规定

16、进行。表 3.2.3-4高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象应力情况主要现象Rc/ max1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差极高应力2.软质岩： 岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体370.222坚硬较坚硬岩 ,结核一般 ;37 290.22 0.12较软岩 ,结合好3坚硬较坚硬岩 ,结核差 ;29 190.12 0.08.较软岩软岩 ,结合一般4较坚硬较软岩 ,结核差结合很差 ;19 130.08 0.05软岩 ,结合差 ;软质岩的泥化面5较坚硬岩及全部软质岩 ,结合很差 ;130.05软质岩泥化层本身3.2.5 各级围岩的自稳能力

17、宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定，也可按表3.2.5 作出大致的评判。表 3.2.5隧道各级围岩自稳能力判断围岩级自稳能力别跨度 20m, 可长期稳定 ,偶有掉块 ,无塌方跨度 10m 20m, 可基本稳定 ,局部可发生掉块或小塌方跨度 10m, 可长期稳定 ,偶有掉块跨度 10m 20m, 可稳定数日 1 个月 ,可发生小中塌方跨度 5m 20m, 可稳定数月 ,可发生局部块体位移及小中塌方跨度 5m, 可基本稳定跨度 5m, 一般无自稳能力 ,数日数月内可发生松动变形位移、小塌方，进而发展为及中大塌方埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度小于 5m

18、, 可稳定数日 1 个月无自稳能力，跨度5m 或更小时，可稳定数日无自稳能力注：小塌方：塌方高度3m ，或塌方体积 6m ，或塌方体积 100m3。5.2 Q 系统简要用法介绍Q 分类法主要考察围岩结构、完整性和应力情况及其对应的6 个参数，通过公式（ 5.2-1 ）.计算得到Q 值，每一个Q 值都反映所在掌子面处的围岩情况，为了更具有代表性，Q 值可以是一个范围。但 Q 分类法中参数取值也是通过给定性描述赋权值的方法进行，所以在实施中也难免带有人为因素，同时 Q 系统建议的比较经济的隧道支护方法，由于种种原因在我国还没有得到有效和推广应用。尽管如此， Q 系统的分类方法能给围岩的好坏赋于一个数值，它可以作为我国隧道分类方法的一个有益补充，使围岩分类的结果更贴近实际地质情况。QRQD ? Jr ? J