隧道围岩级别划分与判定2

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别和抗压度波速度性指标强度(MPa)(km/s )(MPa)毛洞稳岩定情况体强度应力比I整体构造影响轻微，偶有小状及断层结构面不发育，仅层间有 23 组，平均间距大结合于 0

2、 .8m ，以原生和构良好造节理为主， 多数闭合，的厚无泥质充填，不贯通。层状层间结合良好，一般不结构出现不稳定块体同I 级同 I 级围岩特征围岩结构块状构造影响较重，有少量结构断层，结构面发育，一和层般间结为 3 组，平均间距合较0 .40 .8m ， 以原生和好的构造节理为主，多数闭中厚合，偶有泥质充填，贯层或通性较差，有少量软弱厚层结构面。 层间结合较好，状结偶有层间错动和层面张构开现象同I 级同 I 级围岩特征围岩结构>60>2.5>5>0. 7530601. 252. 53.75 .2>0. 75>60>2. 53 .75.>0 .52

3、20300 .851.253 .04.5>0. 75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 (数月至数年 )维持稳定，仅出现局部小块掉落>2毛洞跨度 510m 时围岩.同同级围岩块状结构和级围层间结合较好的中厚层岩块或厚层状结构特征状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构层间构造影响较重结构面发结合育一般为 3组平均间距良好0 .20 .4m 以构造节理的薄为主节理面多数闭合少层和有泥质充填岩层为薄层软硬或以硬岩为主的软硬岩岩互互层层间结合良好少见层结软弱夹层层间错动和层构面张开现象碎裂构造影响较重结构面发镶嵌育一般为 3 组以上平均结构间距

4、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和级围层间结合较好的中厚层岩块或厚层状结构特征状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构30601. 252.503 .04.50 .50 .75>2>60( 软>2 .503 .04.50 .300 .50>2岩>20)>60>2 .503 04.50 .300 .50>210300. 421.252 .03.50 .500. 75>1.能维持一个月以上的稳定主要出现局部掉块塌落毛洞跨度 5m 时围岩能维持数日到一个月的稳定主要失稳形式为冒落或片帮

5、.散块构造影响严重一般为风状结化卸荷带结构面发育一构般为 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层间构造影响严重结构面发结合育一般为 3 组以上平均不良间距 0. 20 .4m 以构造的薄风化节理为主大部分微层中张 (0. 51. 0mm) 部分张厚层开 ( 1. 0mm) 有泥质充填和软层间结合不良多数夹泥硬岩层间错动明显互层结构碎裂构造影响严重多数为断状结层影响带或强风化带结构构面发育一般为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)

6、 有泥质充填形成许多碎块体 散体构造影响很严重多数为状结破碎带全强风化带破碎构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>30>1 .25>2. 0>0. 15>30( 软>1 .252 .03.50 .200. 40岩>10)>30>1. 252. 03.50 .200 .40<2. 0一般应以低者为准。>1>1>1毛 洞 跨度 5时围岩 稳 定时 间 很短 约 数小 时 至数日2 本表声波指标以孔测法测试值为准

7、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

8、 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

9、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；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

10、.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

11、；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，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

12、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：Rc= Is0.75）（ 50）(3.2.13Rc 与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表3.2.1-2 确定。表 3.2.1-2 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系Rc(MPa)>6060 3030 1515 5<5坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩3.2.2 岩体完整程度1 岩石完整程度可

13、按表3.2.2-1定性划分。.表 3.2.2-1岩体完整程度的定性划分名 称结构面发育程度主要结构面主要结构面类型相应结构类型组数平均间距的结合程度（ m）完整1 2>1.0好或一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层结构较完整1 2>1.0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

14、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)<331010 2020 35 35Kv 0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.15 0.153 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系，可按表3.2.2-3 确定。表 3.2.2-3 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系Kv>0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.15<0.15完整程度完整较完整

15、较破碎破碎极破碎4 岩体完整程度的定量指标Kv、 Jv 的测试和计算方法岩体完整性指标Kv，应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有体表性的点、段，测试岩体弹性纵波速度，度应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。按下式计算：Kv=(V pm/V pr ) 2式中： Vpm岩体弹性纵波速度（km/s ）Vpr 岩石弹性纵波速度（km/s ）岩体体积节理数Jv （条 /m3），应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理（结构面）统计。除成组节理外，对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。每一测点的统计面积不应小于2m×

16、 5m。岩体值Jv 应根据节理统计结果按下式计算Jv=S1+s2+Sn+Sk式中： Sn第 n 组节理每米长测线上的条数；Sk每立方米岩体非成组节理条数（条/m3）。.3.2.3围岩基本质量指标（BQ）应根据分级因素的定量指标Rc 值和 Kv 值，按式（ 3.2.3 ）计算：BQ=90+3Rc+250Kv（ 3.2.3 ）使用式（ 3.2.3 ）时，应遵守下列限制条件：1 当 Rc>90Kv+30 时，应以 Rc=90Kv+30 和 Kv 代入计算 BQ值。2 当 Kv>0.04Rc+0.4 时，应以 Kv=0.04Rc+0.4 和 Rc 代入计算 BQ值。围岩详细定级时，如遇下列

17、情况之一，应对岩体基本质量指标（BQ）进行 修正：1 有地下水；2 围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用；3 存在高初始应力。围岩基本质量指标修正值BQ ，可按式（ 3.2.4 ）计算：BQ=BQ-100（ K1+K2+K3）（ 3.2.4 ）式中： BQ 围岩基本质量指标修正值；BQ围岩基本质量指标；K1地下水影响修正系数；K2主要软弱结构面产状影响修正系数；K3初始应力状态影响修正系数。K1、K2、K3 值，可分别按表3.2.3-1、表 3.2.3-2、表 3.2.3-3确定。无表中所示情况时，修正系数取零。表 3.2.3-1地下水影响修正系数K1BQ>4504503513

18、50 251<250地下水出水状态潮湿或点滴状出水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0.10.20.30.4 0.60.7 0.9水量 <10L/min ?m淋雨状或涌流状出水,水压 >0.1Mpa 或单位出0.20.40.60.7 0.91.0水量 >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<30°, 结构面倾角角 >60° ,结构面倾30° 75°

19、;角 >75°K20.4 0.60 0.20.2 0.4表 3.2.3-3初始应力状态影响系数K3BQ>550550 451450 351350251<250初始应力状态极高应力区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/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

20、壁岩体<4有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞1.硬质岩： 开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性较差高应力4 72.软质岩： 岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差注: max 为垂直洞轴线方向的最大初始应力。3.2.4各级围岩的物理力学参数宜通过室内或现场试验获取，无试验数据和初步分级时，可按表 2.2 选用 ( 同铁路隧道 ) ；岩体结构面抗剪断峰值强度参数，可按表3.2.4选用。表 3.2.4岩体结构面抗剪断峰值强度序号两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角 （o）粘聚力 C（MPa）1坚硬

21、岩 , 结合好>37>0.222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 ;<13<0.05软质岩泥化层本身.3.2.5 各级围岩的自稳能力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

22、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,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3<3m，或塌方体积 <30m。中塌方：塌方高度36m，或塌方体积 30 100m3。大塌方：塌方高度3>6m，或塌方体积 >100m。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