巴顿的Q分类.docx

巴顿的Q分类巴顿（Barton，1974）等人在分析212个隧道实例的基础上提出用岩体质量指标Q值对岩体进行分类，Q值的定义如下：Q=RQDJnJrJaJSRF （1）式中，RQD为岩石质量指标；Jn为节理组数；Jr为节理粗糙度系数；Ja为节理蚀变系数；J为节理水折减系数；SRF为应力折减系数。式（1）中的6个参数的组合，反映了岩体质量的3个方面，即RQDJn为岩体的完整性；JrJa表示结构面（节理）的形态、填充物特征及其次生变化程度；JSRF表示水与其它应力存在时对岩体质量的影响。分类时，根据这6个参数的实测资料，查表确定各自的数值后，带入（1）式求得岩体的质量指标Q值；以Q值为依据将岩体分为9类，各岩体与地下开挖当量尺寸（De）间的关系见图1.岩石质量指标RQD描述及权值 表 1参数及其详细分类权值备注序号岩石质量指标RQD（%）1.在实测或报告中，若RQD10（包括0）时，则RQD名义上取10；2.RQD隔5选取就足够精度、例如100、95、90A很差025B差2550C一般5075D好7590E很好90100节理组数（Jn）描述及权值 表 2参数及其详细分类权值备注序号节理条件Jn1.对于巷道交叉口，取（3.0Jn）；2.对于巷道入口处，取（2.0Jn）；A整体性岩体，含少量节理或不含节理0.51.0B一组节理2C一组节理再加些紊乱的节理3D两组节理4E两组节理再加些紊乱的节理6F三组节理9G三组节理再加些紊乱的节理12H四组或四组以上的节理，随机分布特别发育的节理，岩体被分成“方糖”块等15I粉碎状岩石，泥状物20节理粗糙度系数（Jr）描述及权值 表 3参数及其详细分类权值备注序号节理粗糙度条件Jr1若有关的节理组平均间距3m，Jr按左行数值在加1.0；2.对于具有线理且带擦痕的平面状节理，若线理倾向最小强度方向，则可取Jr=0.5a.节理壁完全接触b.节理面在剪切错动10cm以前是接触的A不连续的节理4B粗糙或不规则的波状节理3C光滑的波状节理2D带擦痕的波状节理1.5E粗糙或不规则的平面状节理1.5F光滑的平面状节理1.0G带擦痕的平面状节理0.5c.剪切错动时岩壁不接触H节理中含有足够厚的粘土矿物，足以阻止节理壁接触1.0I节理含砂、砾石或岩粉夹层，其厚度足以阻止节理壁接触1.0节理蚀变系数（Ja）描述及权值 表 4参数及其详细分类权值备注序号节理蚀变条件Jar（近似值）如果存在蚀变产物，则残余摩擦角r可作为蚀变产物的矿物化学性质的一种近似标准a.节理完全闭合A节理壁紧密接触，坚硬、无软化、填充物、不透水0.75B节理壁无蚀变，表面只有污染物1.02535C节理壁轻度蚀变、不含软矿物覆盖层、砂粒和无粘土的解体岩石等2.02535D含有粉砂质或砂质粘土覆盖层和少量粘土细砂（非软化的）3.02025E含有软化或摩擦力低的粘土矿物覆盖层，如高岭土和云母。它可以是绿泥、滑石和石墨等，以及少量的膨胀性粘土（不连续的覆盖层，厚度12mm）4.0816b.节理壁在剪切错动10cm前是接触的F含砂粒和无粘土的解体岩石等4.02530G含有高度超固结的、非软化的粘土质矿物填充物（连续的厚度5mm）6.01624H含有中等（或轻度）固结的软化的粘土矿物填充物（连续的厚度5mm）8.01216I含膨胀性粘土填充物，如蒙脱石（连续的厚度5mm），Ja值取决于膨胀性粘土颗粒所占的百分数以及含水量8.012612c.剪切错动时节理壁不接触J含有解体岩石或岩粉以及粘土的夹层（见关于粘土条件的G、H和J款）6.0K同上8.0L同上13.020.0624M由粉砂质或砂质粘土和少量粘土微粒（非软化的）构成的夹层5.0N含有厚而连续的粘土夹层（见关于粘土条件的G、H和J款）10.013.0O同上624P同上13.020.0节理水折减系数（J）描述及权值 表 5参数及其详细分类权值备注序号节理水折减条件J水压力的近似值（kg/cm2）1.CF款的数值均为估计值，如采取疏干措施，J可取大一些2.由结冰引起的特殊问题本表没有考虑A隧道干燥或只有极少量的渗水，即局部地区渗流量5L/min1.01.0B中等流量或中等压力，偶尔发生节理填充物被冲刷现象0.661.02.5C节理无充填物，岩石坚固，流量大或水压高0.52.510D流量大或水压高，大量填充物均被冲出0.332.510E爆破时，流量特大或压力特高，但随时间增长而减弱0.20.110F持续不衰减的特大流，或特高水压0.10.0510应力折减系数（SRF）描述及权值 表 6参数及其详细分类权值备注序号应力折减条件SRF1.如果有关的剪切带仅影响到开挖体，而不与之交叉，则SRF值减少25%50%；2.对于各向应力差别甚大的原岩应力场（若已测出的话）：5t110时，c减为0.82c，当1310时，c减为0.6c，t减为0.6t；这里c表示单轴抗压强度，t表示抗拉强度（点载实验），1和3分别为最大和最小主应力；3.可以找到几个地下深度小于跨度的实例记录。对于这种情况，建议将SRF从2.5增至5（见H款）a.软弱区穿切开挖体，当隧道掘进时开挖体可能引起岩体松动A含粘土或化学分解的岩石的软弱区多处出现，围岩十分松散（深浅不限）10.0B含粘土或化学分解的岩石的单一软弱区（开挖深50m）5.0C含粘土或化学分解的岩石的单一软弱区（隧道深度50m）2.5D岩石坚固不含粘土但多处出现剪切带，围岩松散（深度不限）7.5E不含粘土的坚固岩石中的单一剪切带（开挖深50m）5.0F不含粘土的坚固岩石中的单一剪切带（开挖深50m）2.0G含松软的张开节理，节理很发育或像“方糖”块（深度不限）5.0b.坚固岩石，岩石应力问题c1t1H低应力，接近地表2.520013I中等应力1.020010130.66J高应力，岩体结构非常紧密（一般有利于稳定性，但对侧帮稳定性可能不利）0.521050.660.33K轻微岩爆（整体岩石）51052.50.330.16L严重岩爆（整体岩石）10202.50.16c.挤压性岩石，在很高的应力影响下不坚固岩石的塑性流动M挤压性微弱的岩石压力510N挤压性很大的岩石压力1020d.膨胀性岩石，化学膨胀活性取决于水的存在与否O膨胀性微弱的岩石压力510P膨胀性很大的岩石压力1020使用岩体质量Q分类的补充说明在估算岩体质量Q的过程中，除遵照表内备注栏的说明以外，尚需遵守下列规则：1.如果无法得到钻孔岩芯，则RQD值可由单位体积的节理数来估计，在单位体积中，对每组节理按每米长度计算其节理数，然后相加。对于不含粘土的岩体，可用简单的关系式将节理数换算成RQD值，如下：RQD=115-3.3Jv（近似值），式中，Jv表示没立方米的节理总数；当Jv4.5时，取RQD=100。2.代表节理组数的参数Jn常常受劈理、片理、板岩劈理或层理的影响。如果这类平行的“节理”很发育，显然可视之为一个节理组，但如果明显可见的“节理”很稀疏，或者岩芯中由于这些“节理”偶尔出现个别断裂，则在计算Jv值时，视它们为“紊乱的节理”（或“随机节理”）似乎更为合适。3.代表抗剪强度的参数Jr和Ja应与给定区域中软弱的主要节理组或粘土填充的不连续面联系起来。但是，如果这些JrJa值最小的节理组或不连续面的方位对稳定性是有利的，这是，方位比较不利的第二组节理或不连续面有时可能更为重要，在这种情况下，计算Q值时后者的较大的（JrJa）值。事实上，（JrJa）值应当与最可能首先破坏的岩面有关。4.当岩体含粘土时，必须计算出适用于松散荷载的因素SRF。在这种情况下，完整岩石的强度并不重要。但是，如果节理很少，又完全不含粘土，则完整岩石的强度可能变成最弱的环节，这时稳定性完全取决于（岩体应力/岩体强度）之比。各向应力差别极大的应力场对于稳定性是不利的因素，这种应力场已在表中第二点关于应力折减因素备注栏中作了粗略考虑。5.如果实现的或将来的现场条件均使岩体处于水饱状态，则完整岩石的抗压和抗拉（c和t）应在水饱状态下测定。若岩体受潮或在水饱后即行变坏，则估计这类岩体的强度时应当更加保守一些。按Q值岩体分级 表6Q值0.0010.010.010.10.1114.54.510105050100100500500分级异常差极差很差差一般好很好极好异常好比尼卫斯基（Bieniawsk