《工程岩体的分类》

工程岩体分类

第一节概述第二节

工程岩体分类的目的与原则

第三节

工程岩体代表性分类第四节

我国工程岩体分级标准（GB50213—94）

1整理ppt

教学目的：

了解工程岩体的分类目的和原则，有代表性的分类方法。学时分配：

4学时

2整理ppt第一节概述一.对岩体性质的好坏怎样进行概括的认识。建立一个评价体系。从定性和定量2方面评价岩体的工程性质，根据工程类型及其使用目的对岩体进行分类，也是岩体力学的最基本的研究课题之一。简单的分类到多参数的分类，定性的分类到定量的分类。处于发展过程中。

3整理ppt二.目前，代表性的分类岩石饱和单轴强度分类—根据强度值，坚硬到极软等级区分岩石质量的好坏。岩石RQD分类—根据修正的岩心采取率,评价岩体中结构面的发育程度，评价岩体的完整性。巴顿的Q分类法—隧道工程的岩体分类。我国的工程岩体分类标准。不下几十种分类方法。各有优缺点，各有适用条件。

4整理ppt一、分类的目的

1）分类目的

为工程施工机设计提供计算参数和依据，达到工程经济、合理和安全之目的。因为用前面学过的简单的岩石、岩体力学指标参数不足以全面指导岩石工程，保证安全经济；另外，分类要给定范围，不是一个像岩石、岩体那样的单一确定指标。第二节工程岩体分类的目的与原则

5整理ppt2）分类种类（1）通用分类：原则的、大致的分类，未针对专门的工程领域，供各学科领域各部门安全使用的分类。（2）专用分类：专为某项工程目的服务的分类，考虑因素少一些，深入、细致。

6整理ppt二、工程岩体分类原则

（1）确定种类。

（2）定量—便于使用。

（3）级数适合—一般五级。

（4）分类方法和计算步骤应简单明了，便于记忆应用。

（5）因素要独立—基本因素：结构面、岩块质量（力学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规模。

（6）指标应是综合的。

7整理ppt三、工程岩体分类的独立因素的分析

从工程观点看，影响岩体工程性质的因素，起主导和控制作用的因素有以下几方面。

（1）岩石材料的质量

主要是强度和变形性质，一般用室内岩块试验的单轴抗压强度Rc来反映

。

（2）岩体的完整性

反映结构面的产生及面内充填物法，一般2种方法或指标。①直接法：结构面的充填物及结构面形状、分布规律。

8整理ppt例：节理组数、间距、切割度Xe、裂隙度K、体积裂隙率。②间接法：岩体弹性纵波速度。（3）水①水使岩石及结构面内充填物的力学性质恶化。②水沿结构面形成渗透，影响稳定性。（4）地应力

是一个独立的因素，但测量较难，一般用其他的参数代替，例波速，岩体位移。

总结：主要是质量、结构面、水和地应力等综合因素反映。

9整理ppt第三节工程岩体代表性分类一、按岩石的单轴抗压强度（Ｒc）分类（一）单轴强度表5-1岩石按抗压强度分类

类别岩石单轴抗压强Rc（MPa）岩石类别Ⅰ250~160特坚岩Ⅱ160~100坚岩Ⅲ100~40次坚岩Ⅳ<40软岩

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（二）点荷载强度二、按巷道岩石稳定性分类（自己看）

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注：稳定性指在工程的工作期限内，工程安全和工作断面得以保证。

条件：

地下工程或岩体中最大的、最危险的应力位移。

s、u—岩体或支护材料的强度限或极限位移。

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三、按岩体完整性分类

（一）按岩石质量指标（RQD,Rock、QualityDesignation）分类

Designation[]指明，指示，选派、任命、名称；牌号；符号表示；（军）番号

RQD：以修正的岩芯采取率来确定（有真岩芯采取率）

式中，l—岩芯单节长度，≥10cm；

L—同一岩层中的钻孔长度。

2023/5/613整理ppt类别RQD（%）工程分级Ⅰ90~100极好的Ⅱ75~90好

的Ⅲ50~75中等的Ⅳ25~50差

的Ⅴ0~25极差的表5-4

按RQD大小的岩石工程分级5级分级，极好的～极差的。

2023/5/614整理ppt（二）以弹性波速分类

第3章指出弹性波速与岩石种类、密度、年代、裂隙和夹层等的关系。

孔隙率、吸水率

各向异性，平行层面>垂直层面（<1.67）

变化（压力大，速度）

结构面的存在使波速下降。

中科院地质所分类（见下表5-5）4类：块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。指标：波速Vp；岩土体/岩块，Vp之比；波可接收距离（m）。2023/5/615整理ppt

类别弹性波指示块状结构层状结构碎裂结构散体结构波速Vp（m/s）范

围采用值最小值4000~5000450035003000~4000350025002000~350027501500<20001500500岩体Vpm/Vpsr范

围采用值最小值>0.80.80.60.5~0.80.650.50.3~0.60.450.3<0.40.3—可接收距离（m）范

围最小值5~1033~521~31<1—表5-5各类结构体中的弹性波传播特性2023/5/616整理ppt表5-6

日本铁路隧道围岩分类围岩强度分类岩

质良好程度备

注ABCDEF1>5.0

>4.8>4.2

好1．开挖面有涌水时，分类要降一级；2．膨胀性岩石（蛇纹岩，变质安山岩、石墨片岩、凝灰岩、温泉余土）的弹性波速值。要特殊考虑这种情况其速度值小于4.0km/s，泊松比大于0.3；3．对风化岩层泊松比小于0.3时，分类要提高一级到两级；4．单位：km/s25.0~4.4

4.8~4.24.2~3.6

34.6~4.04.8~4.24.4~3.83.8~3.2>2.6

中等44.2~3.04.4~3.84.0~3.43.4~2.82.6~2.0

53.8~3.24.0~3.43.6~3.03.0~2.42.2~1.61.8~1.2差6<3.4<3.6<2.6<2.6<1.81.4~0.87

<1.4<1.02023/5/617整理ppt四、综合指标分类

一般按多种参数进行综合指标分类

（一）Franklin岩石工程坚固性分类

指标，点荷强度；结构面间距，双因素分类。

（二）岩体的岩土力学分类参数：五个通用参数，一个修正参数。给定总的岩体评分值（RMR）作为衡量岩体工程质量的“综合特征值”，0~100。

2023/5/618整理ppt第四节我国工程岩体分级标准（GB50213—94）一、工程岩体分级的基本方法（一）确定岩体基本质量—坚硬度和完整性（分类5类）[<60～<5MPa]。1．岩石的坚硬程度—Rc，按Rc划分5类坚硬度。表5-15Rc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系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2023/5/619整理pptRc≥60坚硬岩,Rc<5极软岩,与表5-1Rc=160~100有区别

2．岩体完整性指标Kv[>0.75～0.15]

m-massr-rock

Vpm—岩体弹性纵波速度（km/s）

Vpr—岩石弹性纵波速度（km/s）

or用Jv来核算Kv2023/5/620整理ppt

表5-16Jv与Kp对照表结论：Kv与定性划分的岩体完整程度对应。完整性分5类

完整~极破碎表5-17Kp与定性划分的岩体完整程度的对应关系

Jv（条/m3）<33~1010~2020~35>35Kp>0.750.75~0.550.55~0.250.35~0.15<0.15Kv>07530.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完

整较完整较破碎破

碎极破碎2023/5/621整理ppt（二）岩体基本质量分级

1．岩体基本质量指标（BQ）式中，BQ—岩体基本质量指标；Rc—岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；

Kv­—岩体完整性指数值。

注：两条限制，Rc与Kv关系，

Kv与Rc关系

，有矛盾。2023/5/622整理ppt2．按计算所得的BQ值

按表5-18进行岩体基本质量分级，共分5级，BQ值≥550~<250基本质量级别岩体基本质量的定性特征岩体基本质量指标（BQ）Ⅰ坚硬岩，岩体完整>550Ⅱ坚硬岩，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整550~451Ⅲ坚硬岩，岩体较破碎较坚硬岩或软硬岩岩层，岩体较完整较软岩，岩体完整450~35Ⅳ坚硬岩，岩体较破碎软坚硬岩，岩体较破碎~破碎较软岩或软坚硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整—较破碎；软岩，岩体完整—较完整350~251Ⅴ软软岩，岩体破碎软岩，岩体较破碎—破碎全部极软岩及全部极破碎岩<2502023/5/623整理ppt（三）结合工程情况，进行岩体基本质量的修正[BQ][BQ]—岩体基本质量指标修正值；BQ—岩体基本质量指标；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，分别见表5-19、表5-20、表5-21

2023/5/624整理pptK1BQ地下水出水状态>450450~351350~251<250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，水压小于等于0.1MPa或单位出水量≤10L/(min·m)0.10.2~0.30.4~0.60.7~0.9淋雨状或涌流状出水，水压大于0.1MPa或单位出水量大于≤10L/(min·m)0.20.4~0.60.7~0.91.0

表5-19地下水影响修正系数k12023/5/625整理ppt表5-20主要软弱结构面产状影响修正系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<30°结构面倾角30°~75°结构面走向与洞轴线夹角<30°结构面倾角>75°其他组合K20.4~0.60~0.20.2~0.42023/5/626整理ppt

表5-21初始应力状态影响修正系数K3K3BQ

初始应力状态>550550~451450~351350~251<250极高应力区1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高应力区0.50.50.50.5~1.00.5~1.02023/5/627整理ppt二、工程岩体分级的应用（一）岩体物理力学参数的选用

2个参数

物理

表5-22

峰值抗剪强度

表5-23

2023/5/628整理ppt表5-22岩体物理力学参数岩体基本质量级别重力密度

(kN/m3)抗剪断峰值强度变形模量E（MPa）泊松比内摩擦角（。）粘聚力C（MPa）Ⅰ>26.5>60>2.1>33<0.2Ⅱ60~502.1~1.533~200.2~0.25Ⅲ26.5~24.550~391.5~0.720~60.25~0.3Ⅳ24.5~22.539~270.7~0.26~1.30.3~0.35Ⅴ<22.5<27<0.2<1.3>0.352023/5/629整