2021公路隧道施工阶段围岩分级规程

公路隧道施工阶段围岩分级规程目次前言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1符号 2施工阶段围岩分级 3一般规定 3施工阶段围岩分级指标体系及表达方式 3基本指标确定方法 3修正指标确定方法 8施工阶段围岩分级指标获取方法 9施工阶段围岩分级方法及分级标准 10定性分级方法 11定量分级方法 13围岩级别快速判定方法 14附录A（资料性附录）数码摄影技术获取围岩结构面发育程度参数方法 16附录B（资料性附录）施工阶段围岩级别判别卡 18I公路隧道施工阶段围岩分级规程范围本标准规定了公路隧道施工阶段围岩分级的术语和符号、围岩分级指标和围岩分级方法等。本标准适用于一般围岩条件下、矿山法施工的公路隧道。规范性引用文件件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T50218工程岩体分级标准JTG3370.1公路隧道设计规范第一册土建工程术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1围岩surroundingrock隧道工程影响范围内的岩土体。3.2围岩自稳性self-stabilityofsurroundingrock一般埋深条件下，在岩体内部开挖的某种形状的、一定尺寸的未支护洞室能够保持稳定的能力。3.3围岩分级surroundingrockclassification根据围岩自稳性不同，将其分成若干等级。3.4施工阶段围岩分级surroundingrockclassificationduringtheconstruction根据施工阶段所获取的分级指标信息，对围岩进行的分级。3.5围岩分级指标体系indexsystemsofsurroundingrockclassification1标体系，一般由基本指标和修正指标组成。3.6基本指标basicindexes(ofsurroundingrockclassification)围岩所固有的、影响围岩稳定性的最基本属性的指标。3.7修正指标modifiableindexes(ofsurroundingrockclassification)对于不同类型的工程，对围岩稳定性影响程度不同的指标。3.8定量分级方法quantitativeclassificationmethod据这一计算值确定围岩级别的方法。3.9定性分级方法qualitativeclassificationmethod行组合获得一个组合次序，根据这个组合次序确定围岩级别的方法。3.10围岩基本质量surroundingrockbasicquality围岩所固有的、影响其自稳性的最基本属性，由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。3.11地应力groundstress在自然条件下，由于受自重和构造运动作用，在岩体中形成的应力。3.12岩爆rockburst岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。符号下列符号适用于本文件。BQ——围岩基本质量指标；[BQ]——围岩基本质量指标修正值；2Ed——动态杨氏模量（单位：GPa）；IS(50)

——岩石点荷载强度指数（单位：MPa）；JV——围岩体积节理数；Kf——围岩风化系数；KV——围岩完整性指数；K1——地下水状态影响修正系数；K2——主要软弱结构面产状影响修正系数；K3——初始地应力状态影响修正系数；Rc——岩石单轴饱和抗压强度（单位：MPa）。施工阶段围岩分级一般规定质等信息，对开挖揭露出来的围岩级别进行验证与调整，为精细化管理和信息化施工提供基础。1判定。表1不同地质条件下围岩初步判定手段地质条件方法岩性单一、完整性较好地震波法，地质素描岩性复杂、完整性较差、构造发育地震波法，地质素描，电磁法地下水发育地质素描，红外探测法溶洞、采空区等特殊地层地震波法，地质素描，超前钻孔施工阶段围岩分级指标体系及表达方式施工阶段围岩分级指标体系由基本指标和修正指标组成。施工阶段围岩分级基本指标为岩石坚硬程度和岩体完整程度。施工阶段围岩分级修正指标为地下水状态、主要软弱结构面产状及初始地应力状态。施工阶段围岩分级指标可采用定性描述和定量表达。基本指标确定方法岩石坚硬程度由岩性、风化作用和水作用三者共同决定。2确定。3表2岩石坚硬程度定性描述名称定性鉴定代表性岩石及其风化程度硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应未风化～微风化的A类岩石较坚硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；浸水后，有轻微吸水反应微风化的A类岩石；未风化～微风化的B、C类岩石软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕强风化的A类岩石；弱风化的B、C类岩石；未风化～微风化的D类岩石软岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可掰开强风化的A类岩石；弱风化～强风化的B、C弱风化的D类岩石；未风化～微风化的E类岩石极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团全风化的各类岩石和成岩作用差的岩石3确定。表3岩性类型定性描述岩性类型代表岩性A岩浆岩（花岗岩、闪长岩、正长岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、石英粗面岩、石英斑岩等）；变质岩（片麻岩、石英岩、片岩、蛇纹岩等）；沉积岩（熔结凝灰岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等）B沉积岩（石灰岩、白云岩等碳酸盐类）C变质岩（大理石、板岩等）；沉积岩（钙质砂岩、铁质胶结的砾岩及砂岩等）D第三纪沉积岩类（页岩、砂岩、砾岩、砂质泥岩、凝灰岩等）；变质岩（云母片岩、千枚岩等），且岩石单轴饱和抗压强度c＞15MaE晚第三纪～（）≤15MPa4确定。表4岩石风化程度定性描述定性描述风化特征未风化岩质新鲜，岩石结构构造未变微风化岩石结构构造、矿物成分和色泽基本未变，部分裂隙面有铁锰质渲染或略有变色中等（弱）风化岩石结构构造部分破坏，矿物成分和色泽明显变化，裂隙面风化剧烈强风化结构构造大部分破坏，矿物成分和色泽明显变化，长石、云母和铁镁矿物已风化蚀变全风化岩石结构构造完全破坏，已崩解和分解成松散土状或砂状，矿物成分全部变色，光泽消失，除石英颗粒外的矿物大部分风化蚀变为次生矿物4岩石坚硬程度的定量描述5所示。表5Rc与岩石坚硬程度定性描述的对应关系Rc(MPa)＞6060～3030～1515～5＜5定性描述坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩IS(50)式（1）：

R22.82I

0.75....................................(1)c S(50)IS(50)6所示。表6IS(50)与岩石坚硬程度定性描述的对应关系IS(50)(MPa)＞3.633.63～1.441.44～0.570.57～0.13＜0.13定性描述坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩KfKf7所示。表7Kf与岩石风化程度定性描述的对应关系Kf0.9～1.00.8～0.90.4～0.8＜0.4－定性描述未风化微风化弱风化强风化全风化岩体结构类型。岩体完整程度的定性描述8确定。5表8根据结构面确定岩体完整程度的定性描述定性描述判定方法结构面发育程度主要结构面的结合程度主要结构面类型定性描述结构面组数平均间距(m)完整不发育1～2＞1.0好或一般节理、裂隙、层面较完整不发育1～2＞1.0差节理、裂隙、层面较发育2～31.0～0.4好或一般较破碎较发育2～31.0～0.4差节理、裂隙、层面、小断层发育≥30.4～0.2好或一般破碎发育≥30.4～0.2差各种类型结构面极发育≤0.2一般或差极破碎无序很差注：平均间距指各组结构面平均间距的总平均值。89确定。表9主要结构面结合程度确定方法结合程度定性判定好张开度小于1mm，无充填物；张开度1～3mm，为硅质或铁质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为硅质胶结一般张开度小于1mm，结构面平直，钙泥质胶结或无填充物；张开度1～3mm，为钙质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为铁质或钙质胶结差张开度1～3mm，结构面平直，为钙泥质胶结或泥质胶结；张开度大于3mm，多为泥质或充填岩屑很差泥质充填或泥夹岩屑充填，充填物厚度大于起伏差10确定。表10根据岩体结构类型确定岩体完整程度的定性描述定性描述相应结构类型完整整体状或巨厚层状结构较完整块状或厚层状结构块状结构较破碎裂隙块状或中厚层状结构镶嵌碎裂结构薄层状结构破碎裂隙块状结构碎裂状结构极破碎散体状结构61011确定。表11岩体结构类型岩体结构类型状态结构面特征间距性质张开程度充填情况整体结构巨块状多数＞1.0m多为原生型或构造型多密闭，延展不长块体结构大块状多数＞0.4m构造型为主多密闭，部分微张少有充填镶嵌结构块（石）状多数＜0.4m以构造型或风化型为主大部分微张，部分张开部分为粘性土充填碎裂结构碎石状多数＜0.2m以风化型或构造型为主微张或张开部分为粘性土充填散体结构角砾碎石状或泥砂角砾状1012确定。表12层状岩体类型类型层厚(m)巨厚层＞1.0厚层0.5～1.0中厚层0.1～0.5薄层＜0.1岩体完整程度的定量描述KVKVGB/T50218，KV13所示。表13

KV与岩体完整程度定性描述的对应关系KV＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15定性描述完整较完整较破碎破碎极破碎KVJV14KV值和岩体完整程度的JV的测试方法和计算方法见GB/T50218的规定。7表14

JVKV与岩体完整程度定性描述的对应关系JV＜33～1010～2020～35＞35KV＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15定性描述完整较完整较破碎破碎极破碎修正指标确定方法15表15地下水状态定性描述和定量值的对应关系定性描述定量值级别状态水压(MPa)单位涌水量(L/(min·10m))I潮湿或点滴状出水p≤0.1Q≤25II淋雨状或线流状出水0.1＜p≤0.525＜Q≤125III涌流状出水p＞0.5Q＞12516确定。表16主要软弱结构面产状影响影响级别结构面产状及其与洞轴线的组合关系I结构面走向与洞轴线夹角＞60°，结构面倾角＞75°II其它组合III结构面走向与洞轴线夹角＜30°，结构面倾角30°～75°注：主要软弱结构面若有两组或两组以上不适用于用修正岩体基本质量的方法，17表17初始地应力状态的定性描述定性描述隧道开挖状况和位移标准极高地应力成洞性差；软质岩：开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大变形，持续时间长，不易成洞高地应力成洞性差；软质岩：开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差一般地应力硬质岩：开挖过程中不会出现岩爆，新生裂缝较少，成洞性一般较好；软质岩：岩芯无或少有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有一定的位移，成洞性一般较好18。8表18初始地应力状态定量值与定性描述的对应关系定性描述max(MPa)Rc/max极高地应力＞30＜4高地应力20～304～7一般地应力＜20＞7注：max为垂直洞轴线方向的最大初始应力。施工阶段围岩分级指标获取方法面观察（素描）图及超前钻孔，必要时辅以数码摄影的手段来进行。进行掌子面观察时，应具体记录以下各项内容：地质状况及其分布、性质和掌子面自稳性；围岩的软弱、裂隙间距及方向等围岩状态；断层的分布、走向、粘土化程度等；涌水地点、涌水量及其状态；软弱层的分布；其它应记录点。19所示。表19施工阶段围岩分级指标获取方法公路隧道施工阶段围岩分级指标施工阶段指标获取方法岩石坚硬程度定性指标岩性初勘阶段主要采用调查和测绘，配合物探及少量钻探获取；详勘阶段主要采用钻探，结合调绘及物探等获取风化程度定量指标单轴饱和抗压强度Rc单轴抗压强度试验点荷载强度指数IS(50)点荷载强度试验风化系数Kf单轴抗压强度试验岩体完整程度定性指标结构面发育程度初勘阶段主要采用调查和测绘，配合物探及少量钻探获取；详勘阶段主要采用钻探，结合调绘及物探等获取主要结构面结合程度主要结构面类型岩体结构类型定量指标岩体完整性指数KV围岩弹性纵波速度、岩石弹性纵波速度岩体体积节理数JV初勘阶段一般不进行测试，必要时配合钻探进行；详勘阶段以钻探为主结构面组数Jn9表19（续）公路隧道施工阶段围岩分级指标施工阶段指标获取方法程度定量指标结构面平均间距dp结构面张开度地下水状态定性指标出水状态初勘阶段主要采用调查和测绘，配合物探及少量钻探获取；详勘阶段主要采用钻探，结合调绘及物探等获取定量指标水压力(MPa)初勘阶段主要以收集的定性资料进行预测计算；详勘阶段在钻孔中进行提水、注水、压水或抽水等试验预测单位涌水量(L/(min‧m))主要软弱结构面产状定量指标走向与洞轴线夹角初勘阶段主要采用调查和测绘，配合物探及少量钻探获取；详勘阶段主要采用钻探，结合调绘及物探等获取结构面倾角结构面走向初始地应力状态定性指标初始地应力状态调查并结合少量钻探获取定量指标强度应力比(Rc/max)地应力测试A。B。施工阶段围岩分级方法及分级标准根据修正指标进行围岩级别修正，最后得到围岩级别。20所示。表20围岩自稳性分级自稳性稳定性特征长期稳定洞室长时间稳定，不掉块，不松弛基本稳定洞室在较长时间内维持稳定，可能局部掉块，但不影响使用，位移在控制范围内暂时稳定洞室开挖后，可维持短时间稳定，然后出现掉块和松弛，需采用支护手段予以加固不稳定洞室开挖后，立即丧失稳定，边开挖，边坍塌，需采取强力支护手段或先支后挖的支护手段予以加固21表21施工阶段围岩分级标准围岩级别自稳性I跨度≤20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方II跨度10～20m，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10表21（续）围岩级别自稳性III跨度10～20m，可稳定数日至一个月，可发生小、中塌方；跨度5～10m，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IV跨度＞5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中、大塌方，浅埋隧道以拱部松动破坏为主，深埋隧道有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度≤5m，可稳定数日至一个月V无自稳能力注1：小塌方指塌方高度小于3m，或塌方体积小于30m3；注2：中塌方指塌方高度3m～6m，或塌方体积30m3～100m3；注3：大塌方指塌方高度大于6m，或塌方体积大于100m3。定性分级方法围岩定性分级方法首先将岩石坚硬程度和岩体完整程度进行单独排序，然后将岩石坚硬程度和的围岩基本级别。22。表22施工阶段围岩基本指标的定性描述基本级别亚级围岩定性组合特征I－坚硬岩，岩体完整，整体状或巨厚层状结构；II－坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状结构或整体状结构IIIIII1坚硬岩，岩体较破碎，结构面较发育，结合差，裂隙块状或中厚层状结构；构；较软岩，岩体完整，整体状或巨厚层状结构III2坚硬岩，岩体较破碎，结构面发育、结合良好，镶嵌碎裂状或薄层状结构；较坚硬岩或以较坚硬岩为主的软硬岩互层，岩体较完整，结构面较发育，结合良好，块状结构；较软岩，岩体完整，结构面不发育、结合良好，整体状或巨厚层状结构IVIV1坚硬岩，岩体破碎，结构面发育、结合差，裂隙块状结构；裂状结构；较软岩或以软岩为主的软硬岩互层，岩体较完整，结构面较发育、结合良好，块状结构；软岩，岩体完整，结构面不发育、结合良好，整体状或巨厚层状结构IVIV2坚硬岩，岩体破碎，结构面很发育、结合差，碎裂结构；较坚硬岩，岩体破碎，结构面发育或很发育、结合差，裂隙块状或碎裂状结构；状或薄层状结构；软岩，岩体较完整，结构面较发育、结合良好，块状结构；11表22（续）基本级别亚级围岩定性组合特征IVIV2土体：12、一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土，呈巨块状整体结构；VV1较软岩，岩体破碎，结构面发育或很发育，裂隙块状或碎裂结构；软岩，岩体较破碎，结构面较发育、结合差或结构面发育、结合良好，裂隙块状或镶嵌碎裂结构；一般坚硬黏质土、较大天然密度硬塑状黏质土及一般硬塑状黏质土；压密状态稍湿至潮湿或胶结程度较好的砂类土；稍湿或潮湿的碎石土，卵石土、圆砾及角砾土，非黏性土呈松散结构及黏性土VV2软岩，岩体破碎；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），呈角砾状松散结构；一般硬塑性黏土及可塑状黏质土；密实以下但胶结程度较好的砂类土；稍湿或潮湿且较松散的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土VI－受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的富水断层带，富水破碎的绿泥石或炭质千枚岩态等修正指标也会对围岩分级产生影响。23确定。表23地下水状态影响修正地下水级别围岩级别IIIIIIIVVIII1III2IV1IV2V1V2IIIIIII1III2IV1IV2V1V2IIIIIIIII2IV1V1V2VIVIIIIIIIII1IV1IV2V1V2VIVI24确定。表24主要软弱结构面产状影响修正软弱面产状围岩级别IIIIIIIVVIII1III2IV1IV2V1V2IIIIII1III2IV1IV2IV2V1VIIIIIIII1IV1IV1IV2V1VIVIIIIIIIII2IV2IV2V1V2VIVI25确定。12表25初始地应力状态影响修正应力状态围岩级别IIIIIIIVVIII1III2IV1IV2V1V2极高地应力IIIIII2IV1V1V2VIVI高地应力IIIIII1III2IV2V1VIVI注：本表不适用于特殊围岩。定量分级方法BQBQ和KV两个分级因素。施工阶段围岩基本指标的定量分级方法，按公式（2）BQ值：BQ100250KV

.................................(2)使用公式（2）时，应遵守下列限制条件：90KV3090KV30KVBQ值；

0.04Rc0.4

0.04Rc0.4和Rc代入计算BQ值。根据BQ值，围岩的基本级别按表26所示。表26施工阶段围岩基本指标的定量分级判据围岩基本级别围岩亚级BQ值范围I－≥551II－550～451IIIIII1450～391III2390～351IVIV1350～311IV2310～251VV1250～211V2≤210VI－－施工阶段围岩修正指标对围岩级别的定量修正按公式（3）计算：[BQ]BQ100(K1K2K3)

.............................(3)式中：13[BQ]—围岩基本质量指标修正值；BQ—围岩基本质量指标；K1—地下水状态影响修正系数；K2—主要软弱结构面产状影响修正系数；K3—初始地应力状态影响修正系数。K1、K2及K3值依据GB/T50218的规定确定。若[BQ]出现负值时，应按特殊问题处理。BQ或[BQ]为准。围岩级别快速判定方法围岩快速分级基本架构JTG3370.1JTG3370.1以及结构面产状的影响。成定量与定性相结合的分级方法。7裂隙条数、地下水以及主要结构面对稳定性的影响。围岩快速分级指标的量化方法27所示。表27围岩快速分级评分表掌子面观察项目开挖地点的围岩状态评分A掌子面状态能自己稳定自稳，但正面局部掉块随时间松弛、掉块自稳较困难、需及时支护正面不能自稳，变形明显评分15～1212～88～44～11～0B岩石强度难击碎、浸水无反应锤击轻微回弹、轻微吸水反应锤击无回弹、指甲可刻出印痕易击碎，浸水后手可掰开手可捏碎，评分15～1212～88～44～11～014表27（续）掌子面观察项目开挖地点的围岩状态评分C风化变质程度未风化、岩质新鲜微风化，沿节理面有变色渲染，矿物色泽未变中风化，整体变色风化，裂隙中少量松散物质强风化，色泽明显变化，裂隙中较多松散物质全风化，粘土化评分10～88～66～33～00D岩体结构类型完整整体状结构、巨厚层结构较完整块状结构、厚、中厚层状结构较破碎裂隙块状结构、镶嵌碎裂结构、中薄层状结构破碎裂隙块状结构、碎裂状结构极破碎散体状结构评分15～1010～77～44～22～0E节理裂隙条数（条/m）＜11～23～56～10＞10评分15～1212～88～44～11～0F主要结构面对稳定性的影响70～90°，70～90°，节理闭合50～70°，50～70°，节理部分张开30～50°，30～50°，节理张开结构面与洞轴夹角<30°，结构面倾角裂隙有充填物其他组合，充填物厚度>5节理连续评分15～1212～99～55～22～0G地下水无水稍湿润滴水线状出水股状流水评分15～1010～77～44～22～0评分合计围岩分级标准27为围岩的定量评价指标。0～100S与[BQ28表28围岩级别划分标准评分值S0＜S≤1010＜S≤3030＜S≤5555＜S≤8080＜S≤9090＜S≤100围岩级别VIVIVIIIIII[BQ]≤250350～251450～351550～451＞55015附录A（资料性附录）数码摄影技术获取围岩结构面发育程度参数方法掌子面数码摄影方法内容包括图像测定、图像处理和地质解析三部分。数据。类等目标图像数据，即围岩分级所需的有关定量指标数值。数码摄影的三部分各有不同使用要求。以及镜头主轴方向与地质露头面垂直，以确保所摄图像为正视图。具体方法可按表A.1表A.1图像处理过程及方法图像增强图像分割序号名称方法序号名称方法1灰度修正灰度均衡1边缘检测模板匹配2图像平滑邻域平均2图像分割阈值变换3图像锐化梯度算子Laplacian算子地质解析主要提取结构面组数与结构面间距等量化参数。标物体上的像点坐标(xiyiyii=1，2，…，m)，并利用最小二乘法等直线拟合的方程斜率的研究，从而进行结构面组数的确定。在划分结构面组数时，综合有关岩层根据倾角产状的划分资料（见表A.2，并兼顾现场实际情况，各结构面直线方程的倾斜角度变化在10°范围之内时，划分为一组，即将划分基