关于工程岩体分级方法的综述10430.docx

Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.关于工程岩体分级方法的综述摘要：综合分析我国现行的工程岩体分级特征，重点介绍岩体分级标准在根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素下进行岩体分级，从而指导实地工程建设，并讨论与分类法和RR分类法的关系，在发展中他们有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。关键字：工程岩体分级；国标；岩体基本质量1.1 岩岩体分级级的重要要性随着科学技技术的不不断进步步和土地地资源的的日益减减少，水水利水电电、铁道道、交通通、矿山山、工业业与民用用建筑等等各种类类型、不不同用途途的岩体体工程逐逐渐增多多。质量量高、稳稳定性好好的岩体体，不需需要或只只需要很很少的加加固支护护措施，就就可以保保证工程程施工和和使用的的安全；质量差差、稳定定性不好好的岩体体，常常常会给工工程的施施工和使使用带来来诸多的的安全隐隐患，甚甚至会在在工程的的施工和和使用过过程中出出现地质质灾害，需需要采取取复杂加加固措施施来保证证工程施施工和使使用的安安全88。因因此，在在工程建建设中，准准确而及及时地进进行工程程岩体的的稳定性性判断，对对于保证证工程施施工和使使用的安安全具有有十分重重要的意意义。. 经经过岩土土工程界界半个世世纪的努努力，目目前岩体体分级指指标已形形成了国国标体系系。自上世纪550660年代代开始，工工程岩体体分级问问题引起起了国外外岩土工工程界的的广泛关关注。国国外学者者提出了了许多工工程岩体体分级方方法，并并在工程程中得到到了不同同程度的的应用。自自上世纪纪70年年代以后后，国内内的岩土土工程界界也开始始了工程程岩体分分级方法法的研究究，以谷谷德振、黄黄鼎成6等等为代表表，在学学习和消消化国外外研究成成果，总总结工程程经验的的基础上上，提出出了一些些工程岩岩体分级级方法，制制定了相相应的工工程岩体体分级行行业标准准，为我我国经济济建设的的快速和和健康发发展作出出了很大大的贡献献。自上上世纪990年代代以来，对对国内外外的研究究成果及及工程经经验进行行了系统统的总结结，形成成了现在在工程程岩体分分级标准准它是由水利利部、建建设部、铁铁道部等等部门组组织有关关单位共共同起草草制定的的适用于于各种岩岩体工程程的统一一分级方方法。属属于国家家最高层层次的基基础标准准，适用用于各行行业、各各种类型型岩石工工程的岩岩体分级级，是制制定各行行各业岩岩体分级级标准的的基本依依据。1.3 岩岩体分级级标准多多属于综综合分级级，考虑虑岩石的的强度、岩岩体的完完整性、地地下水条条件、初初应力状状况等多多方面因因素。岩体分级标标准是一一种多因因素多指指标、定定性与定定量相结结合的分分级方法法,它分分两步对对工程岩岩体定级级，即：先对岩岩体的基基本质量量划分级级别，根根据岩体体固有并并独立于于工程类类型的地地质属性性岩石坚坚硬程度度和岩体体完整程程度两个个基本因因素确定定岩体基基本质量量的定性性特征和和定量指指标,进进而综合合确定岩岩体质量量级别,按照其其稳定性性分为55级,>>>>>；再针针对岩体体的具体体条件做做出修正正，根据据各类工工程特点点,考虑虑影响工工程岩体体基本质质量的其其他重要要因素，利利用地下下水条件件、岩体体主要软软弱结构构面产状状和初应应力状态态对岩体体基本质质量的影影响等修修正系数数,对岩岩体基本本质量(BQ值值)进行行修正,再确定定具体工工程岩体体级别。1.4 工工程岩体体分级标标准国国家规范范的制定定过程中中均已考考虑到了了同国际际接轨8。国外工程岩岩体分级级较早，在在进入220世纪纪70年年代后,岩体的的分类就就已由定定性向定定量、由由单因素素(单指指标)向向多因素素(或多多指标)方向发发展。我我国对岩岩体质量量评价研研究开展展的比较较晚，工工程岩体体分级国国标标准准在制定定时，充充分综合合考虑国国内与国国外岩体体分级发发展成果果，避免免单因数数的局限限性及定定性的不不确定性性，同国国际接轨轨。综述岩岩体分级级标准特特征.1岩岩体分级级标准考考虑因素素国标分级采采用分两两步走的的方法进进行工程程岩体分分级，即即:先对对岩体的的基本质质量划分分级别;再针对对岩体的的具体条条件作出出修正，确确定工程程岩体级级别。国国标分级级采用定定性与定定量相结结合、经经验判断断与测试试计算相相结合的的方法进进行。基本质量分分级主要要考虑岩岩石的坚坚硬程度度和岩体体的完整整程度22个分级级因素。岩岩石的坚坚硬程度度的定量量指标用用岩块的的饱和单单轴抗压压强度RRc表征征；其定定性指标标是在现现场通过过锤击岩岩石声音音的清脆脆程度、击击碎难易易程度、锤锤击回弹弹情况以以及吸水水反映情情况来确确定。岩岩体的完完整程度度的定量量指标用用岩体完完整性系系数Kvv值，即即岩体与与岩块弹弹性波波波速之比比的平方方来表征征；定性性指标是是在现场场通过调调查结构构面的组组数、平平均间距距、张开开度、充充填物情情况来确确定。各种工程岩岩体在初初步定级级时，可可直接采采用按基基本质量量确定的的级别，详详细定级级时，应应结合不不同工程程类型的的特点，考考虑各种种影响因因素进行行修正。因因而需要要考虑的的修正因因素还有有：地下下水、主主要软弱弱结构面面及其产产状与地地下酮室室轴线的的关系、初初始应力力状态的的影响等等等。根根据各方方面的工工程经验验，分别别列表对对这些影影响因素素给出修修正系数数：k11，k22，k33，按照照下列公公式计算算岩体基基本质量量指标的的修正值值，由此此修正值值就可以以最终确确定地下下工程岩岩体的级级别。k1通过对对地下水水的渗漏漏状态，并并进一步步根据水水压大小小和单位位出水量量，结合合所在范围围，查表表计算。主主要软弱弱结构面面及其产产状与地地下酮室室轴线关关系的影影响因素素k2根根据现场场实地勘勘察岩石石结构面面产状和和与洞轴轴线夹角角得出。初初始应力力影响修修正因kk3素也也要通过过现场测测定查表表计算，因因测试技技术要求求很高，花花费较大大，在无无实测资资料时应应如何评评估岩体体初始应应力状态态，除少少数重大大工程项项目外，只只能靠分分析、评评估来确确定。如如上图11分级因因素。图1 岩岩体分级级考虑因因素.岩岩体分级级标准定定级方法法对岩体进行行初步定定级，岩岩体基本本质量指指标BQQ值计算算公式：BQ=90+3Rcc+2550Kvv。岩石石单轴饱饱和抗压压强度RRc，当当无法取取得实测测值时，可可根据实实测的岩岩石点荷荷载强度度指数II 0.775S(50) 11 , RC=222.822I 0.775S(50)，RC=300600MPaa较硬, 115330较软软, 5115软岩岩, <5 极软。岩体完整程程度的定定量指标标采用的的是岩体体完整性性指数KKv的实实测值，即即KV=(VVpm/ Vprr)2 , 其中中 Vpm 岩岩体中纵纵波波速速 (kkm/ss), Vprr 岩石中中纵波波波速 (km/s) ；但有有些工程程中，没没有条件件取得实实测值时时，可采采用岩体体体积节节理数JJv按表表一确定定。岩石石完整性性系数KKV=(VVpm/ Vprr)2 , Vpm 岩岩体波速速 (kkm/ss), Vprr 岩石波波速 (km/s) 也可用用采岩体体体积节节理数JJv确定定，如下下表一。表一：KVV分级状状态与JJv的关关系： KV >00.755完整 （或或当体积积节理数数JV<3条/mm3）KV=0.550.775较完整 (或当体积积节理数数JV=310条条/m33)KV=0.350.555较破碎 (或当体积积节理数数JV=100200条/mm3)KV=0.350.115破碎 (或当体积积节理数数JV=2035条/m3)KV<0.15极破碎 (或当体积积节理数数JV>35条/m3)由BQ=990+33Rc+2500Kv，岩岩体初步步分为(BQQ >5550)、(BQQ=5004551)、0351）、（BQ=350251）、（BQ250）共五级。当工程中遇到地下水、岩体稳定性受软弱结构面影响时，应该结合不同工程类型的特点，进行详细分级，考虑各种影响因素进行修正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等。BQ=BQ一100(k1+k2+k3)，凭此判断岩体所处分级，并在实际工程中对岩体进行处理。其中K1、K2、K3分别按表二、表三、表四来确定。BQ出现负值时，应按特殊情况处理。表二： 地地下水影影响修正正系数（K1） BBQ>45045033513502251250潮湿或点滴滴状出水水 00.10.200.30.400.6淋雨状或涌涌流出水水，水压压0.11MPaa或者单单位出水水量10LL/（miin·m） 0.10.200.30.400.60.700.9淋雨状或涌涌流出水水，水压压0.1MPPa或者者单位出出水量10LL/（miin·m）0.20.400.60.700.91.0 表表三：主主要软弱弱结构面面产状影影响修正正系数（K2）结构面产状状及其与与洞轴线线的组合合关系结构面走向向与洞轴轴线夹角角300°结构面面倾角330°755°结构面走向向与洞轴轴线夹角角600°结构面面倾角75°° 其其他情况况 K20.400.600.220.200.4 表四四：初始始应力状状态影响响修正系系数（KK3）BQ550550445145033513502251250极高应力区区1.01.01.011.51.011.51.0高应力区0.50.50.511.00.511.00.53岩体体分级标标准与与Q系统统分类法法和RR系统统分类法法的关系系 3.1QQ系统分分类与RRR分分类方法法1974年年挪威学学者巴顿顿、利恩恩与伦德德提出了了Q系统统分类方方法22，它它主要考考虑了岩岩体质量量指标RRQD、节节理组数数Jn、节节理面粗粗糙度JJr、节节理蚀变变程度JJa、裂裂隙水影影响因素素Jw以以及地应应力影响响因素名名及尸等等6项指指标。其其计算公公式为QQ(RRQD/Jn)×(Jrr/Jaa)×(Jww/SRRF)。其其中岩体体质量指指标RQQD根据据钻孔岩岩芯长度度统计得得出，其其余5项项指标都都给出了了相应的的表格，可可以查表表得出。在在Q分类类系统中中，岩体体质量指指标Q值值的范围围为0.001110000，据据此将岩岩体分为为9级。地质力学RRR分分类方法法由比尼尼奥斯基基于19973一一19775年间间提出2。天天入扭分分类方法法共有66个基本本参数：岩块单单轴抗压压强度、岩岩体质量量指标RRQD、节节理间距距、节理理面性状状、地下下水条件件及节理理产状。66个基本本参数都都通过表表格给出出了相应应的评分分值，岩岩体的RRR评评分值由由这6个个基本参参数的评评分值总总和构成成。根据据RRR评分值值将岩体体分为55级。3.2三三种方法法比较Q系统分类类方法除除了岩体体质量指指标RQQD外，其其余5项项指标都都是根据据现场调调查的描描述查表表得出，它它基本上上是一个个定性的的分类方方法，需需要有经经验的地地质人员员参加，主主观随意意性较大大。地质质力学RRR分分类方法法有3个个基本参参数是定定量的，另另3个基基本参数数是定性性的，是是一个半半定量、半半定性方方法，仍仍需要有有经验的的地质人人员参加加。上述述两种方方法的优优点是除除岩块的的单轴抗抗压强度度外不需需测试其其他参数数，方法法比较简简单。国国标工工程岩体体分级标标准是是一个定定性与定定量相结结合、经经验判断断与测试试计算相相结合的的方法。定定性分级级只需进进行现场场调查，定定量分级级也只需需进行单单轴抗压压强度、岩岩体与岩岩块弹性性波波速速的测试试。比较这3种种方法，根根据大量量实测数数据的统统计分析析，工程程岩体质质量指标标BQ值值与Q系系统分类类指标QQ值呈指指数关系系，如下下 。表四为国标标级别、BQ、值值的关系系。从表表二中可可以看出出国标分分级和QQ系统分分级的对对应关系系是比较较好的。国国标I级级相当于于Q系统统的2级级上半级级以上，为为极好、特特别好的的岩体。国国标V级级相当于于Q系统统的6级级及6级级以下为为坏到特特别坏的的岩体。其其余别两两者相差差约半级级。表四 国国标与QQ系统关关系表工程岩体质质量指标标BQQ值与与地质力力学分类类RRR值呈线线性关系系2，其关关系式为为BQQ=00.0889RR+221.3378，国国标I级级相当于于RRR的级上到到I级，国国标V级级相当于于RRR的级到VV级，其其余各级级别两者者相差约约半级。国标分级与与RRR分类同同属5级级分类法法，但是是RRR分类法法考虑的的范围比比较广，覆覆盖的面面比较大大，然而而特别好好和特别别坏的岩岩体再细细分，对对工程意意义不大大，故将将特别好好和特别别坏的分分别归结结到I级级和V级级中。QQ系统分分类法为为9级分分类法，分分得更细细，特别别是比较较差的岩岩体，所所以国标标分级VV级包含含了Q系系统分类类法的66一9级级。 岩体分分级标准准的实例例分析某隧道洞口口附近的的围岩，实实地勘察察岩体较较破碎，属属较坚硬硬岩，岩岩石单轴轴饱和抗抗压强度度为500 MPPa，在在现场做做岩体波波速试验验=4.0kmms，在在室内对对岩块进进行波速速试验=5.66kms，地地下水影影响修正正系数为为0.22，主要要软弱结结构面产产状影响响修正系系数为00.3，初初始应力力状态影响响修正系系数为00.5。根据据工程程岩体分分级标准准对该该工程岩岩体质量量进行详详细定级级：Kv=(/)2=(44.0/5.66)2=0.5100BQ=900+3RRc+2550Kvv =90+3×50+2500×0.5510=3688 初步定级为为级。而BQ=BQQ-1000(KK1+K2+K3)=90+33×50+2500×0.55-1000×(0.2+00.3+0.55)=3368-1000=2668 详细定级为为级。根根据定级级结果，由由于该隧隧道属于于较坚硬硬岩，岩岩体较为为破碎，考考虑该隧隧道重要要性，因因而该隧隧道洞口口附近围围岩按四四级标准准对应的的防护加加固方案案进行防防护 ，确确保隧道道稳固，提提高安全全系数。5 结语语本文在查阅阅大量相相关岩体体分级文文献基础础上，对对岩体分分级中的的一些问问题进行行了归纳纳和总结结，力求求系统、详详尽和全全面。鉴鉴于笔者者水平和和掌握的的资料有有限，有有些叙述述可能不不够全面面和妥当当，有些些观点也也有待进进一步完完善。参考文献1 董董学晨.工程程岩体分分级标准准的编编制, 19991,人人民长江江第222卷122期.2 蔡蔡斌,喻勇勇,吴晓晓铭.工工程岩体体分级标标准与与Q分类类法、RRMR分分类法及及变形参参数估算算J.岩石石力学与与工程学学报,220011,200(增): 116777-16679.3 郝郝哲. 对我我国现行行岩体分分级系统统的综述述和建议议,金属属矿山, 20005,总第3351期期20005年第第9期.4 蔡蔡斌, 国标标工程程岩体分分级标准准应用用中的几几个问题题, 武武汉：长长江科学学院岩基基所，220033.5 董董学晨, 工程程岩体分分级标准准的研究究:长江江科学院院院报, 19992年年12月月6 李李华,朱自强强,李键., TSSP2003系统统在岩体体分级中中的应用用研究, 长沙沙：中南南大学信信息物理理工程学学院，工工程地球球物理学学报，220055.7 柳柳赋铮, 岩体体基本质质量和工工程岩体体分级: 长江江科学院院院报, 19991年年12月月.8 臧臧秀平，阮阮含婷，李李萍，方方朋凯，张张建, 岩体体分级考考虑因素素的现状状与趋势势分析: 岩土土力学, 20007年年10月月.作者：陈陈丝雨（土土木07705班班 ）熊熊署丹（土土木07704）指导老师：胡春林林教授