岩体分类与方法ppt课件

1、3.2 岩体分类理论与方法主要内容 1 岩体分类的目的和意义岩体分类的目的和意义 2 岩体分类的原则岩体分类的原则 3 分类的独立因素分类的独立因素 4 几种典型的分类理论和方法几种典型的分类理论和方法3.2 岩体分类的理论与方法3.2.1 3.2.1 分类的目的与意义分类的目的与意义（1 1分析、评价工程岩体稳定性的需要。分析、评价工程岩体稳定性的需要。（2 2为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额和概预算提供必要的基本依据。额和概预算提供必要的基本依据。 （3 3便于设计、施工方法的总结便于设计、施工方法的总结, ,交流交流, ,推广。推广。（4

2、 4为便于行业内技术改革和管理。为便于行业内技术改革和管理。 表达：平安、经济、发展的思想，岩体分类是岩表达：平安、经济、发展的思想，岩体分类是岩石力学研究领域的重要基础性课题。石力学研究领域的重要基础性课题。举例说明举例说明3.2.2. 3.2.2. 分类原则分类原则 (1有明确的类级和适用对象专题性的、综合性的)。（2根据适用对象，选择考虑因素单因素、多因素）。（3有定量的指标。（4类级一般分五级为宜。（5分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。发展趋势：“多因素、综合特征值分类法 3.2.3 3.2.3 分类的独立因素分类的独立因素（1岩石材料的质量强度指标）。（2岩体的完整性，密集度、切

3、割度、连续性等。（3岩体结构面产状与岩体工程的相对空间位置关系等。（4地下水软化、冲蚀、降低有效正应力、c、）（5地应力大小、最大主应力方向）（6其它因素自稳时间、位移率） 其中1）（2是岩石基本质量，（3）（6是考虑工程岩体特点的其它因素 3.2.4 3.2.4 几种典型岩体分类理论和方法几种典型岩体分类理论和方法 1.1.按岩石的单轴抗压强度按岩石的单轴抗压强度cc分类分类 岩石普氏系数岩石普氏系数(f=c/10)(f=c/10)分类法分类法 （ ，1907 1907 ）极硬f20）、 很硬f15）、 坚硬f810）、较硬f56）、 普通f34）、 较软f1.52）、软层f0.81）、 松

4、软f1等8类。优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、 概预算仍沿用。缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此可推按单轴抗压强 度进行分类的方法均应予淘汰。2.2.按岩体完整性分类按岩体完整性分类a.a.按岩石质量指标按岩石质量指标 RQD RQD 分类分类 （Rock Quality DesignationRock Quality Designation）迪尔迪尔Deere,D.U.) , 1963Deere,D.U.) , 1963提出提出, , 又与裂隙特性联系又与裂隙特性联系1967, 1969 1967, 1969 美国伊利诺斯大学美国伊利诺斯大学Il

5、linois UniversityIllinois University教授教授规定：内径规定：内径56mm 56mm 金刚石钻头金刚石钻头RQDRQD是选用坚固完整的、其长度大于等于是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm10cm的岩芯总长的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：度与钻孔长度的比，百分数表示为： %10010钻孔总长LcmlRQDi工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。用用RQDRQD值来描述岩石的质量分级值来描述岩石的质量分级例例 某钻孔的长度为某钻孔的长度为250cm250cm，其，其中岩芯采取总长度为中岩芯采取总长度为200cm,200cm,而而大于大于1

6、0cm10cm的岩芯总长度为的岩芯总长度为157cm(157cm(如下图如下图) )，则岩芯采取率：则岩芯采取率：200/250=80% 200/250=80% RQD=157/250=63%RQD=157/250=63%岩体分类为：岩体分类为：类、中等岩体类、中等岩体b. b. 以弹性波纵波速度分类以弹性波纵波速度分类根据：弹性波速变化来反映岩体结构特性和完整性。根据：弹性波速变化来反映岩体结构特性和完整性。 梅里特梅里特Merritt)Merritt)提出龟裂系数提出龟裂系数(Kv)(Kv)：2)/(prpmvVVK Merritt的龟裂系数岩体分类Kv0.810.80.60.60.40.

7、40.20.20级次岩体类别非常好好较好不好非常不好 中科院地质所根据岩体结构的分类，列出了中科院地质所根据岩体结构的分类，列出了弹性波在各类岩体中传播特性。弹性波在各类岩体中传播特性。 日本，池田和彦，日本，池田和彦，1969年提出了日本铁路隧道年提出了日本铁路隧道围岩分类；围岩分类； 先将岩质分先将岩质分6类类,再根据弹性波在岩体中的速度再根据弹性波在岩体中的速度,将将围岩分为围岩分为7类类 岩体的地质力学分类岩体的地质力学分类CSIRCSIR分类分类) ) 毕昂斯基毕昂斯基(Bieniaski,1973)(Bieniaski,1973)提出提出RMR(Rock Mass Rating)R

8、MR(Rock Mass Rating)值分类法值分类法南非科学和工业委员会南非科学和工业委员会CSIR)CSIR)61iiRRMR式中：R1-岩石抗压强度评分，R2-RQD评分，R3-节理间距评分， R4-节理状态评分， R5-地下水状态评分， R6-节理的方向对工程的影响修正评分， 这6个指标分别由如下各表来确定。3.按岩体综合指标分类按岩体综合指标分类11与岩石强度相关的岩体评分值R1可以用标准试件进行单轴压缩来确定，也可由点荷载试验确定。2 2岩石质量指标岩石质量指标RQDRQD评分评分R2R23 3对应于节理组间距的岩石评分值对应于节理组间距的岩石评分值R3R3节理间距评分值R3节理

9、间距/cm2006020020606206R3 评分值201510854与节理状态相关的岩体评分值R45与地下水状态相关的岩体评分值R5 1973 1973，南非科学和工业委员会，南非科学和工业委员会CSIR)CSIR) 毕昂斯基毕昂斯基(Bieniaski)(Bieniaski)提出提出RMRRMR计算式计算式 1979 1979年，提出修正年，提出修正RMRRMR计算式计算式 为什么要考虑节理方向对工程是否为什么要考虑节理方向对工程是否 有利有利R6 R6 ）修正前五个评分之和）修正前五个评分之和 ？ 看下面的几幅图的情况，如何？看下面的几幅图的情况，如何？ 51iiRRMR61iiRRM

10、R6 6考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和R6 R6 根据根据6个参数之和个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为值，把岩体的质量划分为五类五类61iiRRMR 本分类还给出了对岩体稳定性隧洞岩体自稳时间以及对应的岩体c,值适用：坚硬、节理岩体，浅埋隧道适用：坚硬、节理岩体，浅埋隧道不适用：挤压、膨胀、涌水的及软岩体。不适用：挤压、膨胀、涌水的及软岩体。 巴顿岩体质量分类巴顿岩体质量分类Q Q分类分类) ) 巴顿巴顿(Barton,1974)(Barton,1974)提出提出Q Q值分类法值分类法挪威岩土工程研究所挪威岩土工程研究所Nor

11、wegian Geotechnical Institute)Norwegian Geotechnical Institute)（NGI)NGI)SRFJJJJRQDQwarn式中：RQD-岩石质量指标，Jn-节理组数，Jr-节理粗糙系数， Ja-节理蚀变系数， Jw-节理水折减系数， SRF-应力折减系数， 3.按岩体综合指标分类按岩体综合指标分类2Q Q分类的优点：分类的优点：1 1考虑因素相对全面；考虑因素相对全面；2 2适用于各种岩石软、硬）；适用于各种岩石软、硬）； Q Q分类的缺点：分类的缺点：没有考虑节理方位怕失去简单的特点，影响通用性）没有考虑节理方位怕失去简单的特点，影响通用性

12、） 我国工程岩体分级标准我国工程岩体分级标准 （GB50218-94GB50218-94） 分两步计算：分两步计算：1 1岩体基本质量分级计算岩体基本质量分级计算BQBQ2 2岩体稳定性分级计算岩体稳定性分级计算BQ,BQ,判断分类。判断分类。 3.按岩体综合指标分类按岩体综合指标分类31 工程岩体分级的基本方法1计算BQ(1确定岩体基本质量 两个指标：岩石的坚硬程度c； 岩体完整性指数Kv。 a.岩石坚硬程度的确定 岩石坚硬程度采用岩石单轴饱和抗压强（ c ） c与定性划分的岩石坚硬程度的关系b.岩体完整性指数Kv的确定。用弹性波测试，计算龟裂系数Kv。选择有代表性露头或开挖面，对不同的工程

13、地质 岩组进行节理裂隙统计，节理数Jv）(条/m3)JvJv与与 Kv Kv的对照关系的对照关系Kv与岩体完整性程度定性划分的对应关系（2 2基本质量分级基本质量分级a.a.计算岩体基本质量指标计算岩体基本质量指标BQBQ BQ=90+3C+250KV BQ=90+3C+250KV式中：式中： C C岩石单轴饱和抗压强度岩石单轴饱和抗压强度,MPa;,MPa; KV KV岩体完整性指数值岩体完整性指数值注：当注：当C 90KV+30,C 90KV+30,代代C C 90KV+3090KV+30 当当KV0.04 RC+0.4,KV0.04 RC+0.4,代代KVKV0.04 RC+0.40.0

14、4 RC+0.4b.按计算所得的BQ值分级2 2结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正 值值BQBQ BQ BQBQBQ100(K1+K2+K3)100(K1+K2+K3) K1 K1 地下水影响修正系数；地下水影响修正系数； K2 K2 结构面产状影响修正系数；结构面产状影响修正系数； K3 K3 地应力影响修正系数。地应力影响修正系数。BQBQ100(K1+K2+K3)BQ=90+3C+250KV按计算所得的BQ值分级BQBQ100(K1+K2+K3)2.工程岩体分级标准的应用工程岩体分级标准的应用2条条（1岩体物理力学参数的选用岩体物理力学参数的选用（2 2地下工程岩体自稳能力的确定地下工程岩体自稳能力的确定 注：小塌方：塌方高度注：小塌方：塌方高度3m，或体积，或体积6m，或体积，或