隧道现场围岩类别判断(全)

1、3-1-1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。国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因 素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、 铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一 致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别， 常常出现与实际差别 12级的情

2、况。定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数 打分，经计算获得岩体质量指标， 并以该指标值进行分级。 如国外n.barton的q分级，乙t.bieniawsks 的地质力学(mrm )分级、dree的rqd值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分 级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的 代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工 程荷载和初始应力)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力 学性质和构造

3、发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力 学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化 程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体 的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。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围岩分级围岩级别主要工程地质特征毛洞稳定情况岩体结构构造影响程度，结构面发育情况和组合状态岩石强度指标岩体声波指标岩体强 度应力 比单

4、轴饱和抗压强度(mpa)点荷载强度(mpa)岩体纵波速度(km/s)岩体完整性指标i整体状及 层间结合 良好的厚 层状结构构造影响轻微，偶有小断层结构面不 发育，仅有23组，平均间距大于 0 .8m ,以原生和构造节理为主，多 数闭合，无泥质充填，不贯通。层间 结合良好，一般不出现不稳定块体602.550. 75毛洞跨度510m时长期稳定，无碎块掉落n同i级围岩结构同i级围岩特征30601.252. 53.75 .20. 75毛洞跨度510m时，围块状结构 和层间结 合较好的 中厚层或 厚层状结 构构造影响较重，有少量断层，结构面 发育，一般为3组，平均间距0 .40 .8m,以原 生和构造节

5、理为主，多数闭合，偶有 泥质充填，贯通性较差，有少量软弱 结构面。层间结合较好，偶有层间错 动和层面张开现象602. 53 .75. 20 .5岩能较长时 间（数月至数 年）维持稳定， 仅出现局部 小块掉落m同i级围岩结构同i级围岩特征20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨度510m时围岩 能维持一个月以上的稳 定主要出现 局部掉块塌落同n级围 岩块状结 构和层间 结合较好 的中厚层 或厚层状 结构同n级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征30601.252.503 .04.50 .50 .752层间结合 良好的薄 层和软硬 岩互层结 构构造影响较重结构面发育

6、一般为 3组 平均间距0 20 4m以构造节理为主 节理面多数闭合少有泥质充填岩层为 薄层或以硬岩为主的软硬岩互层层间 结合良好少见软弱夹层层间错动和层 面张开现象60（软岩 20）2 503 0450300 502碎裂镶嵌结构构造影响较重结构面发育一般为 3组以上平均间距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602 503 04.50300 502w同级围 岩块状结 构和层间 结合较好 的中厚层 或厚层状 结构同级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征10300421252 0350500 751毛洞跨度5m 时围岩能维 持数日到一 个月的稳定 主

7、要失稳形式为冒落或 片帮散块状结构构造影响严重一般为风化卸荷带结构 面发育一般为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较多的 不稳定块体301 252 00 151层间结合 不良的薄 层中厚层 和软硬岩 互层结构构造影响严重结构面发育一般为 3组 以上平均间距0 20 4m以构造风化节理为主大部分微张（0 51 0mm）部分张开（1 0mm）有泥质充填层间结合不良多数夹泥层间错动明显30(软岩 10)1 252 0350200 401碎裂状结构构造影响严重多数为断层影响带或强 风化带结构面发育一般为3组以上平

8、均间距0 20 4m大部分微张（0 510mm）部分张开（1 0mm）有泥质充填形成许多碎块体301 252 0350200 401v散体状结构构造影响很严重多数为破碎带全强风 化带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2 0毛洞跨度5时 围岩稳定时 间很短约数 小时至数日注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

9、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。1.2围岩分级的主要影响因素1.2.1 体完整性指标kv=(vpmv“)2(1.2-1 )jv按表1.2定kv值。用岩体完整性系数k表示，kv可按下式计算式中：vpm岩体弹性纵波速度（km/s）vpr岩石弹性纵波速度（km/s） 当无条件进行声波实测时也可用岩体体积节理数表1.2 j v与氐对照表jv(条/m3)35kv0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.15 iv级围岩当

10、洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于30时应降一级。2铁路隧道围岩分级2.1 铁路隧道围岩分级及其适用条件目前，我国铁路隧道采用的围岩分级如表2.1所示。当用物探法测有弹性纵波速度时，可参照围岩弹性纵波速度测定值确定围岩级别。本分级适用于一般地质情况的隧道，对特殊地质条件的围 岩，如膨胀岩、盐岩、多年冻土等需另行考虑。关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其 修正，可参照2.3内容确定。表2.1铁路隧道围岩分级围山 石级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态（单线）围岩弹性纵波速度vp （km/s）主要工程地质特征结构特征和完整状态i极硬岩（单轴饱和抗压强度 rc60mpa）：受地质构

11、造影响轻 微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为巨厚层或 厚层，层间结合良好，岩体完整呈巨块状整体结构围岩稳定，无坍 塌，可能产生岩 爆4.5n硬质岩（rc30mpa）：受地质构造影响较重，节理较发育， 有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合 关系不致产生滑动；层状岩层为中厚层或厚层，层间结合一 般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石呈巨块或大块状结构暴露时间长，可 能会出现局部小 坍塌；侧壁稳定； 层间结合差的平3.54.5缓岩层，顶板易塌落m硬质岩（rc30mpa）:受地质构造影响严重，节理发育，有 层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动； 层状

12、岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；硬、 软质岩石互层呈块（石）碎（石）状镶嵌结构拱部无支护时可 产生小坍塌，侧 壁基本稳定，爆 破震动过大易坍2.5 4.0较软岩（rcz530mpa）:受地质构造影响较重，节理较发育；层状岩层为薄层、中厚层或厚层，层间一般呈大块状结构iv硬质岩（rc30mpa）:受地质构造影响极严重， 节理很发育；层状软弱面（或夹层）已基本破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时，可产生较大的坍 塌，侧壁有时失去冬1定1.53.0软质岩（rc与？30mpa）:受地质构造影响严重，节理发育呈块（石）碎（石）状镶嵌结构土体：1.具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土2 .黄土（

13、 q1、q2）3 .一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土1和2呈大块状 压密结构，3呈 巨块状整体结 构v岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎 岩（包括受构造影响严重的破碎带）呈角砾碎石状松散结构围岩易坍塌，处 理不当会出现大 坍塌，侧壁经常 小坍塌；浅埋时 易出现地表下沉 （陷）或塌至地表1.02.0土体：一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或 潮湿的碎石土著人、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土（q3、 q4）非黏性土呈松 散结构，黏性土 及黄土呈松软 结构vi岩体：受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层 带黏性土呈易蠕 动的松软结构， 砂性土呈潮湿

14、 松散结构围岩极易坍塌变 形，有水时土砂 常与水一齐涌 出；浅埋时易塌 至地表1.0（饱和状态的土33602.178n25271200180020 330.2 0.2550 601.5 2.170 78m232550012006200.25 0.339 500.7 1.560 70iv20232005001.3 60.3 0.3527390.2 0.750 60v1720100200120.35 0.4520270.05 0.240 50vi15 1710010.40.52260未风化或微风化的花岗岩、片麻岩、闪长岩、石英岩、硅质灰岩、质钙质胶结的砂岩或砾岩等岩 硬岩30rc40弱风化的极硬岩

15、；未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩等软 较软岩15rc30强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；未风化或微风化的云母片岩、质千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、山 石凝灰岩等软岩5rc0.75较完整结构面23组，以构造型节理、层面为主，裂隙多 呈密闭型，部分为微张型，少有充填物块状结构0.75 2kv0.55较破碎结构面一般为3组，节理及以风化裂隙为主，在断 层附近受构造影响较大，裂隙以微张型和张开型为 主，多有充填物层状结构、块石、碎石状结构0.55 2kv0.35破碎结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断层附 近受

16、构造作用影响较大，裂隙宽度以张开型为主， 多有充填物碎石角砾状结构0.35 2kv0.15极破碎结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影响大，散体状结构kvr.15宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填，充填物厚度大表2.3.1-3围岩基本分级级别岩体特征土体特征围岩弹性纵波速度（km/s）i极硬岩，岩体完整4.5n极硬岩，岩体较完整；硬岩，岩体完整3.5 4.5m极硬岩，岩体较破碎；硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整2.5 4.0iv极硬岩，岩体破碎；硬岩，岩体较破碎基破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整具压密或成岩作用的黏性土、粉土及 砂类土

17、，一般钙质、铁质胶结的粗角 砾土、粗圆砾土、碎石土、卵石土、 大块石土、黄土（ q1、q2）1.5 3.0v软岩，岩体破碎至极破碎；全部极 软岩及全部极破碎岩（包括受构造 影响严重的破碎带）一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密 及以上、稍湿、潮湿的碎（卵）石土、 粗圆砾土、细圆砾土、粗角砾土、细 角砾土、粉土、及黄土（ q3、q4）1.0 2.0vi受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带软塑状黏性土、饱和的粉土、砂类土等1.0（饱和状态的土 1.5）2.3.2 隧道围岩分级修正隧道围岩级别应在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始地应 力状态等必要的因素进行修正

18、。2.3.2.1 地下水状态的分级宜按表2.3.2-1确定。地下水对围岩级别的修正，宜按表 2.3.2-2进行。表2.3.2-1地下水状态的分级级别状态渗水量l/(min ?10m)i干燥或湿润10n偶有渗水10 25m经常渗水25 125表2.3.2-2 地下水影响的修正里岩基本分级地下水状态分级inmivvviiinmivvninivvvimnmivvvi2.3.2.2 围岩初始地应力状态，当无实测资料的，可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运2.3.2-3评估。初始地动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象，按表应力对围岩级别的修正宜按表2.3.2-4进行。表

19、2.3.2-3初始地应力场评估基准初始地应力状态主要现象评估基准（rc/加ax）极高应力1.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1.51.50.60.6 0.20.2 0.060.06延伸性极差差中等好极好粗糙度明显台阶状粗糙波纹状平整光滑有擦痕平整光滑张开性（mm）密闭1.0黏土充填风化程度未风化轻微风化颇重风化严重风化极严重风化简要说明地下水状态渗水量l/(min 70m)550n坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构550451m坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，

20、块状体或中厚层结构450351w坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构较坚硬岩，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350251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v较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；极破碎各类岩体。碎、裂状、松散结构6060 3030 151551.0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231.0 0.4好或一般块状结构较破碎231.0 0.4差节理、裂隙、层面、小断层裂隙块状或中厚层结构3

21、0.4 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（12组）间距的平均值。2岩体完整程度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jv(条/m3)35kv0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.150.750.75 0.550.55 0.350.35 0.1545045035135025110l/min?m表3.2.3-2主要软

22、弱结构面产状影响修正系数k2结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角 60 ,结构面彳k角750其它组合k20.4 0.60-0.20.2 0.4表3.2.3-3初始应力状态影响系数k3初始应力状态550550451450351350251250极高应力区1.01.01.0 1.51.0 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/ %ax极高应力1 .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，

23、 新生裂缝多，成洞性差2 .软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显 著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞370.222坚硬较坚硬岩，结核一般；较软岩，结合好37290.22 0.123坚硬较坚硬岩，结核差； 较软岩软岩，结合一般29 190.12 0.084较坚硬较软岩，结核差结合很差；软岩，结合差；软质岩的泥化面19 130.08 0.055较坚硬岩及全部软质岩，结合很差；软质岩泥化层本身13854n基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85t654m局部稳7e性差。围岩强度不足局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方和变形破坏。完整的较软岩，可

24、能暂时稳定65t452iv不稳定。围岩自稳时间很短， 规模较大的各种变形和破坏都可能发生45t252v极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重t6060rb3030 rb1515rb5岩石强度评分a30 2020 1010550注：1岩石饱和单轴抗压强度大于100mpa时，岩石强度评分为 30;2.当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石强度评分大于 20的，按20评分。(2)岩体完整程度评分，见下表 4.2-2)。表4.2-2 岩体完整程度评分岩体完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎岩体完整性系数kvkv 0.750.75kv 0.550.55 kv0.350.35 kv0.15kv0.

25、15岩体完整性 评分b硬股40 3030 2222 14146rb30mpa,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于65时，按65评分；2.当30 mparb15mpa,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于55时，按55评分;3 .当15mparb5mpa,岩体完整程度与结构面状态评分之和大于40时，按40评分；4 .当rb5.0充填物一尢充填岩屑泥质岩屑泥质起伏粗糙状况起伏粗糙平直光滑起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙一一状ii硬质岩272124211521171215129126较软岩27212421152117121512

26、9126软岩18141714814118108684注：1.结构面的延伸长度小于 3m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分增加3分，软岩增加2分;结构面的延伸长度大于10m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分减3分，软岩减2分;5 .当结构面张开宽度10mm,无充填时，结构面状态评分为0。(4)地下水状态评分，见下表 4.2-4。表4.2-4地下水状态评分活动状态干燥、渗水、滴水线状流水涌水水量q l l/min 10m洞长) 或压力水头h (m)qw25 或 hw 1025vqw 125或 10v h125 或 h 100基 本 因 素 评 分 t785地下水 评分d00-2-2 -685w 6

27、50-2-2 -6-6 -1065w 45-2 -6-6 -10-10 -1445w 25-6 -10-10 -14-14 -18700-270 45-2-545 20-5-270-2-570 45-5-1045 20-10-220-12070-5-1070 45-10-1245 20-12-5* 就tr图1 q系统围岩分类与支护综合表 （1974）1992年，n.barton等人根据近1500个永久地下结构物的施工记录整理结果结出了经验设计方 法该方法是通过一张综合考虑因素的图来选择隧道支护参数的。由于在 20世纪70年代末，纤维增 强喷射混凝土得到大量的应用，并基于这些工程支护的经验，n.

28、barton等人对分类与支护图表也作了大量的修改和细化，此时的主要支护手段为纤维增强喷射混凝土。如图2。l*i5k.jthf2.t i 手力 也3）邨.疗猫h麦甘i f5jj系耀情忏史护旧常事士卜 witkfj- n t s:hqu j. 4,+ rl - 1- q* .qi i-邛不打响ui艮萄:li4wf r曲抑之扩 出+ ila3卦蚌塔立喷射程考上q-isctn加littsta.4r今。1）珏挂电量喷射世第十 12 ti： in+.jjn, ttr bhj l（天犀图忖1星出七 】“e.内上棹样支f，*fr nhs bl *我我七时电门、2004年出版的挪威隧道和地下q系统围岩分类与支护

29、综合表 （1992）2004年度报告中给出了第三张分类与支护图表（基于2000条隧道统计结果），如图3所示，该表比1992年的图表更加细化了支护的内容。汰笆 二二h卡号过冬.*, i）ni ii .ori4 ri nj （iju o, i n 4 i此眸癖*审卜u工护分工：ii不支沪21由彼士羽.mb1）浜统精耳，护.r4 4箱幅百。吸通归情+.4 t（hrriuluotiiw_虎的 z 工工 儿5/tf91轩汕疆啃忖力要.l圳普杆支/r17+b*1杆谱增酬小的晶【好杆苴/。- 1舒e, sft + r ?1歼*将赫底时腕餐十加量ht武m心fisctd. str + a）轩出精日|附晶十二 i

30、#tn.小整十砥杆1+ h 僵篦浪4时也.cca用中所试聊中奸帮用并响时耙酣1叼惦后骑相为耳ern的可帆w 曲为*e解中诲中枢制财座的白血中krj 4阳mi 5用喝弁四中国t4fcn用的加飒酬孔口 4 3它，ied瑞分图3 q系统围岩分类与支护综合表（2004）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f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

31、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。(5.2-1)rqd jr jwq ?一 ?jn ja srf式中：qn.barton岩质评定系数;rqd 岩体质量指标；jn岩体组数；jr节理粗糙度；ja 节理蚀变系数；jw节理折减系数；srf应力折减系数。式中，第一个商数(rqd )表示岩体的完整性；第二个商数( 工)表示结构面形态，充填物jnja特征及次生变化程度；第三个商数(-jw-)表示水与应力存在时对岩体质量的影响。srf下面简述各个系数所代表的意义和取值方法。(1)rqd值，岩体质量指标。rqd是deree推荐了一种在钻进时统计岩体质量指标(rock qualitydesignation )进行岩体分类的方法。rqd值的定义是：采用 nx标准钻头钻进，每一回次进尺中，长度大于10cm的完整岩芯段所占的百分比，即：rqdl 10cml100%(5.2-2)式中：l