DB13-T 5266-2020 基于岩体基本质量BQ分级法的公路隧道围岩级别快速判定技术要求

ICS93.080DB13河北省市场监督管理局发布IDB13/T5266—2020本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由河北省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位：河北高速公路集团有限公司邢汾分公司、中国矿业大学（北京）、烟台大学。本标准主要起草人：董秋运、江玉生、李晓、马泽铭、侯哲生、崔志勇、杨志勇、张龙、郭海燕、杨背背、司趁云、王习政、马瑞章、刘建军、冀伟、付国华、路颖铎、李红林、鲁照民、张国彬、赵雷、刘继学、刘畔、田庆华、张磊、郭贵军、韩松涛、韩庆、白玉成、魏玥、赵腾龙、赵鹏、刘丹、DB13/T5266—20201基于岩体基本质量BQ分级法的公路隧道围岩级别快速判定技术要求本标准规定了公路隧道采用BQ法进行围岩级别现场快速判定的基本规定、判定与判定流程及成果提交等。本标准适用于高速公路、一级公路和二级公路采用钻爆法开挖的隧道工程在施工阶段的围岩级别现场快速判定。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。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GB/T50266工程岩体试验方法标准JTGD70公路隧道设计规范3术语、符号3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1围岩分级surroundingrockmassclassification将隧道围岩岩石集合体（岩体）划分成稳定程度不同的若干级别。3.1.2岩体基本质量BQrockmassbasicquality岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定,同时受隧道围岩中地下水、地应力和岩体结构面产状与隧道轴线夹角等因素影响。[GB/T50218-2014，定义2.1.3]3.1.3BQ分级BQclassification根据岩体基本质量指标（BQ）或其修正值（[BQ]），将隧道围岩划分成稳定程度不同的若干级别。3.1.4岩体结构面rockmassdiscontinuity岩体内开裂的和易开裂的面，如层理、节理、断层、软弱夹层、裂隙、劈理、片理等，又称不连[改写GB/T50218-2014，定义2.1.4]2DB13/T5266—20203.1.5岩体完整性系数(Kv)intactnessindexofrockmass岩体完整程度的评价指标，是岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之比的平方。[改写GB/T50218-2014，定义2.1.5]3.1.6岩体体积结构面数(Jv)volumetricjointnumbersofrockmass单位体积岩体内的结构面数目。[改写GB/T50218-2014，定义2.1.6]3.1.7岩石点荷载强度指数(IS(50))pointloadstrengthindexofrock直径50mm圆柱形试件径向加压时的点荷载强度。[GB/T50218-2014，定义2.1.7]3.2符号下列符号适用于本文件。BQ—岩体基本质量指标；50)—岩石点荷载强度指数；Jv—岩体体积节理数；Kv—岩体完整性系数；1—地下水影响修正系数；2—主要软弱结构面产状影响修正系数；3—初始应力状态影响修正系数；Rc—岩石饱和单轴抗压强度；[BQ]—岩体基本质量指标修正值。4基本规定4.1.1判定工作的基本技术依据为GB/T50218和JTGD70规定的BQ分级法，应采用定性判定与定量判定相结合的原则，其中以定量判定为主，定性判定为辅。4.1.2判定工作应配备用于围岩级别判定的仪器设备与工具，包括便携式岩石点荷载仪、地质罗盘、地质锤、卷尺等。相关仪器设备等需按规定进行检查、校对和标定。4.1.3判定工作应贯穿于隧道施工的整个过程，在隧道全长范围内间隔一定距离进行判定工作。对于Ⅱ、Ⅲ级围岩，间隔距离以20米为宜；对于Ⅳ、Ⅴ级围岩，间隔距离以10米为宜。5判定5.1判定工作具体内容DB13/T5266—20203判定工作具体包括以下内容：a)掌子面素描及数码成像；b)岩体结构面统计、岩体完整程度的定性判定与完整性系数的定量确定；c)岩石坚硬程度的定性判定；d)地下水、软弱夹层、断层破碎带等不良地质现象的观察、素描与记录；e)岩石点荷载试样的采集、现场试验与岩石单轴抗压强度的定量确定；f)确定地下水、软弱结构面与地应力对围岩基本质量指标的修正系数值；g)计算围岩基本质量指标BQ或其修正值[BQ]。5.2定性判定5.2.1岩石坚硬程度的定性划分以地质锤对岩石锤击时的手感、击碎程度及震感等和岩石浸水反应为主，具体划分依据按表1确定。表1岩石坚硬程度的定性划分硬质岩锤击声清脆，有回弹，震手，难击未风化～微风化的花岗岩、正长石、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、锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；浸水后有轻微吸水软质岩锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击5.2.2岩石坚硬程度定性划分时，其风化程度应按表2确定。表2岩石风化程度的划分DB13/T5266—202045.2.3用锤击判定岩石坚硬程度时，应使用专用地质锤，在掌子面的不同部位的岩石上进行多次鉴定，最后综合判定岩石的坚硬程度。若以一个鉴定部位的岩石为鉴定一次计，则一个掌子面的鉴定次数应符合下列规定：a)当掌子面面积小于50m2时，该掌子面鉴定次数应不少于10次；b)当掌子面面积介于50m2～100m2之间时，该掌子面鉴定次数应不少于15次；c)当掌子面面积大于100m2时，该掌子面鉴定次数应不少于20次。5.2.4岩体完整程度的定性划分以岩体发育结构面组数、平均间距等为主，具体划分依据按表3确定。表3岩体完整程度的定性划分m差差好差5.2.5岩体完整程度定性划分中结构面的结合程度，应根据结构面特征，按表4确定。表4结构面结合程度的划分张开度1mm～3mm，结构面平直，为泥5.2.6在岩体完整程度的定性判定时，应区分岩体内的原始结构面和爆破震动引起的次生结构面，对于爆破震动引起的次生结构面不应计入结构面统计当中。5.2.7岩体完整程度定性判定宜在掌子面岩体无覆盖的情况下选择有代表性的部位进行，结构面统计的测窗面积应符合下列规定：a)当掌子面面积小于50m2时，该掌子面测窗面积应不小于10m2；b)当掌子面面积介于50m2～100m2时，该掌子面测窗面积应不小于5m2；c)当掌子面面积大于100m2时，该掌子面测窗面积应不小于20m2。DB13/T5266—202055.2.8围岩级别的定性判定在岩石坚硬程度与岩体完整程度定性判定的基础上进行，具体判定依据按表5公路隧道围岩级别快速定性判定依据I较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主V5.3定量判定5.3.1围岩级别定量判定的基本依据指标为岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性系数，其中岩石饱和单轴抗压强度采用点荷载试验法确定，岩体完整性系数采用体积结构面数法确定。由上述两项指标确定岩体基本质量指标BQ，同时考虑地下水、主要软弱结构面产状与地应力对BQ的影响，得到修正的DB13/T5266—20206表6公路隧道围岩级别快速定量判定依据修正的围岩基本质量指标[BQ]IV5.3.2围岩基本质量指标BQ按式（1）计算。BQ=100+3Rc+250Kv…………(1)Rc—岩石饱和单轴抗压强度；Kv—岩体的完整性系数。使用式（1）时应遵守下列限制条件：a)当Rc＞90Kv+30时，应以Rc＝90Kv＋30和Kv带入计算BQ值；b)当Kv＞0.04Rc+0.4时，应以Kv＝0.04Rc+0.4和Rc带入计算BQ值。5.3.3对岩体基本质量指标BQ进行修正，应考虑如下情形：a)有地下水；b)围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用；c)存在高初始应力。[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)………………(2)BQ—围岩基本质量指标；1—地下水影响修正系数；2—主要软弱结构面产状影响修正系数；3—初始应力状态影响修正系数。1、K2、K3值，应分别按附录A、附录B、附录C的规定确定。围岩极高及高初始应力状态的评估，可按附录D的规定执行。5.3.4岩石饱和单轴抗压强度Rc一般采用实测的岩石点荷载强度指数IS(50)的换算值，即按式（3）计算。采用点荷载试验法确定IS(50)的具体要求应按照现行标准GB/T50266的规定执行。DB13/T5266—20207Rc=22.82I.()…………(3)岩体完整性系数Kv现场根据岩体体积结构面数Jv与Kv之间的对应关系按表7确定。岩体体积结构面数Jv的计算方法见附录E的规定。5.4定性判定与定量判定结果的对比5.4.1当定性判定的围岩级别与定量判定的围岩级别不一致时，应重新审查定性特征和定量计算指标的可靠性，并对他们重新确定。5.4.2岩石坚硬程度定性特征与岩石饱和单轴抗压强度Rc之间一般具有表8所示的对应关系。表8Rc与岩石坚硬程度定性划分的对应关系5.4.3岩体完整程度定性特征与岩体完整性系数Kv之间一般具有表9所示的对应关系。表9Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系6判定流程及成果提交为了达到现场快速判定的目的，需现场同时完成定性判定与定量判定，并快速提交判定成果，可按照图1所示的流程进行现场快速判定。判定成果提交的简易书面形式可参考附录F，与判定相关的详细资料可后续提交。DB13/T5266—20208否否是DB13/T5266—20209（规范性附录）地下水影响修正系数表A.1给出了根据地下水出水状态和BQ值确定地下水影响修正系数K1的方法。表A.1地下水影响修正系数K1的确定方法BQ0DB13/T5266—2020（规范性附录）主要软弱结构面产状影响修正系数表B.1给出了根据主要软弱结构面产状及其与洞轴向的几何关系确定主要软弱结构面产状影响修表B.1主要软弱结构面影响修正系数K2的确定方法结构面走向与洞轴线夹角<30°,结结构面走向与洞轴线夹角>60°,结DB13/T5266—2020（规范性附录）初始应力状态影响修正系数表C.1给出了根据初始应力状态与BQ值确定初始应力状态影响修正系数K3的方法。表C.1初始应力状态影响修正系数K3的确定方法BQ>550DB13/T5266—2020（资料性附录）高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象表D.1给出了高地应力地区岩体在开挖过程当中出现的主要现象，据此可以判断隧道位置处于极高应力区还是高应力区。表D.1高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象Rc/σmax应2.软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发力高应力2.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DB13/T5266—2020（规范性附录）岩体体积结构面数的确定岩体体积结构面数Jv，应选择在掌子面进行结构面统计。除成组结构面外，对延伸长度大于1m的分散结构面亦应予以统计。已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的结构面不予统计。每一掌子面的结构面统计面积，不应小于2×5m2。岩体Jv值，应根据结构面统计结果，按下式计算：Jv=S1+S2+......+Sn+Sk……………(E.1)Jv—岩体体积结构面数(条/