岩石力学华东交通大学

1、2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院1第四章 岩体工程地质调查及分类本章重点本章重点：1、对岩石工程进行工程地质调查的目的是什么？、对岩石工程进行工程地质调查的目的是什么？2、常用的工程地质调查方法有那些？、常用的工程地质调查方法有那些？3、什么是岩体结构？、什么是岩体结构？4、岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范将岩体结构分为几类？哪几类？将岩体结构分为几类？哪几类？5、岩体工程分类中，一般考虑哪几方面的因素？、岩体工程分类中，一般考虑哪几方面的因素？6、普氏分级方法、普氏分级方法、RQD分级方法是如何对岩体进行分级的？分级方法是如何对岩体进行分级的？7、 CSIR节理岩体地质力学

2、分类考虑了哪些因素？分为几级？节理岩体地质力学分类考虑了哪些因素？分为几级？8、国家、国家工程岩体分级标准工程岩体分级标准（GB50218-94）将岩体分为）将岩体分为 几级？考虑了哪些因素？几级？考虑了哪些因素？2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院2第四章 岩体工程地质调查及分类工程地质调查目的工程地质调查目的工程地质调查方法工程地质调查方法钻孔取芯调查钻孔取芯调查沿暴露面调查沿暴露面调查工程地质调查内容工程地质调查内容岩体结构构造岩体结构构造岩石强度岩石强度结构面情况结构面情况地下水情况地下水情况地应力地应力工工程程地地质质调调查查2022年4月13日星期三华东交通大学土木建

3、筑学院3第四章 岩体工程地质调查及分类岩岩体体分分类类岩体结构分类岩体结构分类岩体质量分级岩体质量分级分类目的分类目的分类情况分类情况分级目的分级目的分级分级参数（因素）参数（因素）分级方法分级方法分级作用分级作用普氏分级普氏分级RQD分级分级CSIR分级分级Q分级分级BQ分级分级分级实例分级实例2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院4第四章 岩体工程地质调查及分类第一节第一节 岩体工程地质调查岩体工程地质调查 调查目的调查目的提供基础资料提供基础资料 分析、设计、施工分析、设计、施工分类（结构，质量）分类（结构，质量） （模型，参数）（模型，参数）一、钻孔取芯调查一、钻孔取芯调查

4、 可取得资料可取得资料 节理密度、间距节理密度、间距岩芯采取率岩芯采取率 （RQD？）？）岩石质量指标岩石质量指标 （强度等）（强度等）2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院5第四章 岩体工程地质调查及分类 钻孔布置：尽量垂直结构面（层面？）钻孔布置：尽量垂直结构面（层面？） 多组结构面时怎么办？多组结构面时怎么办？ 岩芯采集、保存：摄影，素描（钻孔岩芯采集、保存：摄影，素描（钻孔 柱状图），填表（后两者为主）柱状图），填表（后两者为主） 调查表内容：采取率，岩芯总长，调查表内容：采取率，岩芯总长， 10cm总长，总长，RQD， 节理频率，岩芯柱状图，节理频率，岩芯柱状图， 点荷载

5、强度，岩芯描述点荷载强度，岩芯描述 （风化，蚀变，充填胶结等）（风化，蚀变，充填胶结等）2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院6第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院7第四章 岩体工程地质调查及分类二、沿暴露面调查二、沿暴露面调查 主要用于边坡坡面，坑道（隧道）帮壁主要用于边坡坡面，坑道（隧道）帮壁内容：岩体结构内容：岩体结构结构面组数、密度、产状、连续性、起伏结构面组数、密度、产状、连续性、起伏 性、粗糙度性、粗糙度地下水地下水丰富性、水压、水位、来源丰富性、水压、水位、来源岩石、不连续面风化情况岩石、不连续面风化情况风化程度、充填物、蚀

6、变风化程度、充填物、蚀变 性、节理宽度性、节理宽度 节理岩块强度节理岩块强度 壁面回弹值壁面回弹值 前三项必做，后两项选作前三项必做，后两项选作2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院8第四章 岩体工程地质调查及分类1、结构面特征描述、结构面特征描述（1）结构面成因类型）结构面成因类型 层理面层理面 不整合面不整合面老岩层的风化剥蚀面上新岩层的底面（假整合）老岩层的风化剥蚀面上新岩层的底面（假整合） 断层断层张性、压性、张扭、压扭、构造岩、擦痕张性、压性、张扭、压扭、构造岩、擦痕 节理节理未发生错动的断层未发生错动的断层 劈理劈理（2）不连续面的张开度或厚度（张开）不连续面的张开度或

7、厚度（张开未充填，厚度未充填，厚度充填）充填）（3）不连续面粗糙度（粗糙、一般、光滑）不连续面粗糙度（粗糙、一般、光滑）（4）不连续面渗水性（流水、渗水、潮湿、干燥）不连续面渗水性（流水、渗水、潮湿、干燥） 非渗透性非渗透性（5）不连续面风化蚀变程度（眼观、回弹值、点荷载）不连续面风化蚀变程度（眼观、回弹值、点荷载）2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院9第四章 岩体工程地质调查及分类2、沿暴露面的调查方法、沿暴露面的调查方法布测线布测线 （适当高度水平，便于操作）（适当高度水平，便于操作）不连续面的持续性（规模）不连续面的持续性（规模） 地表，坑内的持续性描述不同地表，坑内的持续

8、性描述不同RQD计算（不钻芯）计算（不钻芯） 不能准确反映岩石强度不能准确反映岩石强度沿暴露面的调查注意表面未受破坏沿暴露面的调查注意表面未受破坏2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院10第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院11第四章 岩体工程地质调查及分类三、优势结构面组分析三、优势结构面组分析（1）赤平极射投影）赤平极射投影 原理：原理： 极点计数图极点计数图 极点等密度图极点等密度图（2）节理玫瑰花图）节理玫瑰花图 分组分组 每组节理数所占比例每组节理数所占比例 以比例数为半径，走以比例数为半径，走 向或倾向或倾角为方向绘图向或倾向

9、或倾角为方向绘图2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院12第四章 岩体工程地质调查及分类PSNL2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院13第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院14第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院15第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院16第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院17第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院18第四章 岩体工程地

10、质调查及分类第二节第二节 岩体结构分类岩体结构分类岩体结构：是指结构单元（结构面、岩块）的组合和排列形式。岩体结构：是指结构单元（结构面、岩块）的组合和排列形式。 岩体的结构影响岩体的力学效应和工程稳定性。岩体的结构影响岩体的力学效应和工程稳定性。分类的作用分类的作用设计施工方法，支护措施设计施工方法，支护措施力学介质模型力学介质模型计算分析计算分析2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院19第四章 岩体工程地质调查及分类岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范分五类：分五类：整体状结构整体状结构 岩体地质类型岩体地质类型块状结构块状结构 主要结构体的形状主要结构体的形状层状结构层状结构 分

11、别对应分别对应 结构面发育情况结构面发育情况碎裂结构碎裂结构 岩土工程特征岩土工程特征散体结构散体结构 可能发生的工程问题可能发生的工程问题 1、2、3、4类具有工程相对性类具有工程相对性2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院20第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院21第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院22第四章 岩体工程地质调查及分类第三节第三节 岩体工程分类岩体工程分类 分类作用：综合质量评价分类作用：综合质量评价 服务于设计、施工服务于设计、施工 （很好、好、一般、差、很差）（很好、好、

12、一般、差、很差）结构分类：划分结构类型结构分类：划分结构类型 服务于稳定性分析服务于稳定性分析一、分类的参数因素一、分类的参数因素 岩石强度，完整性，不连续面特征，不连续面的风化蚀变程岩石强度，完整性，不连续面特征，不连续面的风化蚀变程度，地下水情况，允许暴露面积，自稳时间度，地下水情况，允许暴露面积，自稳时间 （后两者具有相关（后两者具有相关性）性）2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院23第四章 岩体工程地质调查及分类1、 岩石强度岩石强度 即岩体的骨架的强度即岩体的骨架的强度表示：新鲜岩石饱和单轴抗压强度表示：新鲜岩石饱和单轴抗压强度分类：硬质（极硬，次硬）分类：硬质（极硬，

13、次硬） 软质（次软，极软）软质（次软，极软）2、岩体完整性、岩体完整性表示：结构面频率（裂隙度）、间距表示：结构面频率（裂隙度）、间距 条条/m，m 岩芯采取率岩芯采取率 RQD 90（很好）（很好）,75-90（好）（好）,50-75（一（一 般）般）,25-50（较差）（较差）,25（差）（差） 完整性系数完整性系数 Kv = V2p / V2 2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院24第四章 岩体工程地质调查及分类3、不连续面条件、不连续面条件产状（与工程临空面的关系）、粗糙度和充填情况（决产状（与工程临空面的关系）、粗糙度和充填情况（决 定其抗剪强度）定其抗剪强度）4、岩体

14、及不连续面风化程度、岩体及不连续面风化程度全风化（土状），强风化，弱风化，微风化，未风化全风化（土状），强风化，弱风化，微风化，未风化（原岩）（原岩）5、地下水情况、地下水情况动水、静水压力，水理性质动水、静水压力，水理性质2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院25第四章 岩体工程地质调查及分类二、分类方法二、分类方法1、普氏分级、普氏分级是一种单指标的综合分级方法，称为普氏系数是一种单指标的综合分级方法，称为普氏系数表示：岩石单轴抗压强度除以表示：岩石单轴抗压强度除以100，即，即f = c/100 (c的单位是的单位是kg/cm2)一般一般f值为值为0-20，常见，常见1-15

15、优缺点：简单易用；优缺点：简单易用； 未考虑岩体的结构性，不甚精确未考虑岩体的结构性，不甚精确2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院26第四章 岩体工程地质调查及分类2、RQD岩石质量指标分类岩石质量指标分类（deer于于1964年提出）年提出）单指标分级方法单指标分级方法 定义：定义：采用采用NX钻头钻进，每一回次进尺中，长度大于钻头钻进，每一回次进尺中，长度大于100mm的完整岩心段所占的百分比。的完整岩心段所占的百分比。 依据：依据：RQD 分为分为5级级 评价：评价：考虑了岩石的强度和岩体的破碎程度、结构面的一些特考虑了岩石的强度和岩体的破碎程度、结构面的一些特征，简单易用

16、；征，简单易用； 地下水、应力环境、结构面与工程的关系位考虑，仍嫌简单。地下水、应力环境、结构面与工程的关系位考虑，仍嫌简单。 2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院27第四章 岩体工程地质调查及分类按按RQD值的岩体质量分类表值的岩体质量分类表2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院28第四章 岩体工程地质调查及分类3、CSIR节理岩体地质力学分类节理岩体地质力学分类（Bieniawski1973年提出）年提出）多次修正，多次修正，1989年发表在年发表在工程岩体分类工程岩体分类一书中一书中（1）考虑因素：岩石质量指标（强度），）考虑因素：岩石质量指标（强度），RQD值

17、，节理间距，值，节理间距， 节理条件，地下水情况节理条件，地下水情况（2）方法：根据各因素的具体情况按表打分）方法：根据各因素的具体情况按表打分 计算计算RMR值值 根据节理裂隙的产状对根据节理裂隙的产状对RMR值进行修正值进行修正 根据根据RMR值进行分级值进行分级2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院29第四章 岩体工程地质调查及分类（3）分级：分）分级：分5级级非常好，非常好， 好，好， 一般，一般， 较差，非常差较差，非常差 100-81，80-61，60-41，40-21，20（4）分类意义：平均自稳时间，岩体内聚力，内摩擦角取值）分类意义：平均自稳时间，岩体内聚力，内摩

18、擦角取值（5）评价：考虑因素较全面，使用较方便。适合坚硬节理岩体）评价：考虑因素较全面，使用较方便。适合坚硬节理岩体 不适用于造成挤压、膨胀和涌水的极软弱岩体不适用于造成挤压、膨胀和涌水的极软弱岩体（6）问题：地下水因素有）问题：地下水因素有3个子项，出现交叉情况怎么办？个子项，出现交叉情况怎么办？2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院30第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院31第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院32第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学

19、院33第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院34第四章 岩体工程地质调查及分类4、Q分类分类（巴顿岩体质量分级）（巴顿岩体质量分级）巴顿（巴顿（1974）根据隧道工程实例提出）根据隧道工程实例提出（1）考虑因素：）考虑因素：RQD 节理组数节理组数 节理面粗糙度节理面粗糙度 节理面蚀变程度节理面蚀变程度 裂隙水及地压力裂隙水及地压力 后后4项有评分表可查项有评分表可查)()(SRFJJJJRQDQwarn（2）指标计算：）指标计算：式中：式中：Jn 节理组数节理组数 Jr 节理粗糙度系数节理粗糙度系数 Ja 节理蚀变影响系数节理蚀变影响系数 Jw 地下

20、水折减系数地下水折减系数 SRF应力折减系数应力折减系数2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院35第四章 岩体工程地质调查及分类（3）质量分级：）质量分级：9级级特别差，极差，特别差，极差， 很差，很差， 差，差， 一般，一般， 好，好， 很好，很好， 极好，极好， 特别好特别好400（4）分类意义：按）分类意义：按Q值制作的对数曲线，据以大致确定不需支值制作的对数曲线，据以大致确定不需支 护的洞跨度护的洞跨度（5）与）与RMR的关系（的关系（Bieniawski1976年建议）：年建议）： RMR = 9lnQ + 44（6）评价：相近情况下，计算的）评价：相近情况下，计算的Q值

21、差别太大值差别太大 参数不易确定，使用不甚方便参数不易确定，使用不甚方便2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院36第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院37第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院38第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院39第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院40第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院41第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期

22、三华东交通大学土木建筑学院42第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院43第四章 岩体工程地质调查及分类5、BQ分类分类国家国家工程岩体分级标准工程岩体分级标准（GB50218-94）（1）分级方法：根据岩石强度指标和完整性计算岩体基本质量）分级方法：根据岩石强度指标和完整性计算岩体基本质量 指标指标BQ值值 BQ = 90 + 3Rcw + 250Kv 当当Rcw 90Kv +30 时，以时，以Rcw = 90Kv +30带入上式带入上式 当当Kv 0.04Rcw + 0.4时，以时，以Kv 0.04Rcw + 0.4代入代入 当无声测资料时，可根据节

23、理组数查表确定当无声测资料时，可根据节理组数查表确定Kv 2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院44第四章 岩体工程地质调查及分类考虑地下水、应力场、结构面与工程的关系等对考虑地下水、应力场、结构面与工程的关系等对BQ修正修正 BQ= BQ 100(K1 + K2 + K3 ) K1 、K2 、K3 可查表得到可查表得到（2）分级：根据）分级：根据BQ或或BQ把岩体分为把岩体分为5级级 550 550-451 350-450 350-251 250（3）分类意义：根据）分类意义：根据BQ可大致选择岩体的物理力学参数和可大致选择岩体的物理力学参数和 围岩自稳时间围岩自稳时间2022年

24、4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院45第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院46第四章 岩体工程地质调查及分类Kv （Vmp / Vcp）22022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院47第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院48第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院49第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院50第四章 岩体工程地质调查及分类6、按声波速度分类、按声波速度分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木

25、建筑学院51第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院52第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院53第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院54第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院55第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院56第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院57第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院58

26、第四章 岩体工程地质调查及分类7、主要行业部门围岩分类、主要行业部门围岩分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院59第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院60第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院61第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院62第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院63第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院64第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院65第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院66第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院67第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院68第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院69第四章 岩体工程地质调查及分类2022年4月13日星期三华东交通大学土木建筑学院70第四章 岩体工程地质调查及分类2022