岩体分类与方法幻灯片.ppt

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1、岩体分类与方法1第1页，共41页，编辑于2022年，星期六3.2 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2第2页，共41页，编辑于2022年，星期六3.23.2 岩体分类的理论与方法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）分析、评价工程岩体稳定性的需要。（2）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。（3）便于设计、施工方法的总结,交流,推广。（4）为便于行业内技术改革和管理。体

2、现：安全、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。举例说明举例说明3第3页，共41页，编辑于2022年，星期六3.2.2.3.2.2.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：发展趋势：“多因素、综合特征值”分类法 4第4页，共41页，编辑于2022年，星期六3.2.3 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、切割度、连续性等。（3）

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 5第5页，共41页，编辑于2022年，星期六3.2.4 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c分类分类 岩石普氏系数(f=c/10)分类法（，1907）极硬（f20）、很硬（f15）、坚硬（f810）、较硬（f56）、普通（f34）、较软（f1.52）、软层（f0.81）、松软（f1

4、）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。6第6页，共41页，编辑于2022年，星期六2.2.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 RQDRQD 分类分类 （Rock Quality DesignationRock Quality Designation）迪尔（Deere,D.U.),1963提出,又与裂隙特性联系1967,1969 美国伊利诺斯大学（Illinois University）教授规定：内径56mm 金刚石钻头

5、RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。7第7页，共41页，编辑于2022年，星期六用用RQDRQD值来描述岩石的质量分级值来描述岩石的质量分级8第8页，共41页，编辑于2022年，星期六例例 某钻孔的长度为某钻孔的长度为250250cmcm，其其中岩芯采取总长度为中岩芯采取总长度为200200cm,cm,而而大于大于1010cmcm的岩芯总长度为的岩芯总长度为157157cm(cm(如图所示如图所示)，则岩芯则岩芯采取率：采取率：200/250=80%200/250=80%RQDRQD=157/

6、250=63%=157/250=63%岩体分类为：岩体分类为：类、中等岩体类、中等岩体9第9页，共41页，编辑于2022年，星期六b.b.以弹性波（纵波）速度分类以弹性波（纵波）速度分类依据：依据：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)提出提出龟裂系数龟裂系数(Kv)(Kv)：Merritt的龟裂系数岩体分类Kv0.810.80.60.60.40.40.20.20级次岩体类别非常好好较好不好非常不好10第10页，共41页，编辑于2022年，星期六 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。11第11页，共41页，编辑于2

7、022年，星期六 日本，池田和彦，1969年提出了日本铁路隧道围岩分类；先将岩质分6类,再根据弹性波在岩体中的速度,将围岩分为7类12第12页，共41页，编辑于2022年，星期六 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(Bieniaski,1973)提出RMR(Rock Mass Rating)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)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

8、综合指标分类113第13页，共41页，编辑于2022年，星期六1）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。14第14页，共41页，编辑于2022年，星期六2 2）岩石质量指标）岩石质量指标RQDRQD评分评分R R2 23 3）对应于）对应于节理组间距节理组间距的岩石的岩石评分评分值值R R3 3节理间距评分值R3节理间距/cm2006020020606206R3 评分值2015108515第15页，共41页，编辑于2022年，星期六4）与节理状态相关的岩体评分值R416第16页，共41页，编辑于2022年，星期六5）与地下水状态相关的岩体评分值R

9、517第17页，共41页，编辑于2022年，星期六 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 为什么要为什么要考虑考虑节理方向对工程是否节理方向对工程是否 有利（有利（R R6 6）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？18第18页，共41页，编辑于2022年，星期六19第19页，共41页，编辑于2022年，星期六6 6）考虑考虑节理方向对工程是否节理方向对工程是否有利

10、来修正前五个评分之和有利来修正前五个评分之和R R6 6 20第20页，共41页，编辑于2022年，星期六 根据根据6 6个参数之和个参数之和RMRRMR值，把岩体的质量划分为值，把岩体的质量划分为五类五类21第21页，共41页，编辑于2022年，星期六 本分类还给出了对本分类还给出了对岩体稳定性岩体稳定性（隧洞岩（隧洞岩体自稳时间）以及对应的体自稳时间）以及对应的岩体岩体c,c,值值适用：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。22第22页，共41页，编辑于2022年，星期六 巴顿岩体质量分类（巴顿岩体质量

11、分类（Q Q分类分类)巴顿(Barton,1974)提出Q值分类法挪威岩土工程研究所（挪威岩土工程研究所（Norwegian Geotechnical Institute)Norwegian Geotechnical Institute)（NGI)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223第23页，共41页，编辑于2022年，星期六24第24页，共41页，编辑于2022年，星期六Q 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

12、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）25第25页，共41页，编辑于2022年，星期六 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）岩体基本质量分级岩体基本质量分级计算计算BQBQ2 2）岩体稳定性分级岩体稳定性分级计算计算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326第26页，共41页，编辑于2022年，星期六1 工程岩体分级的基本方法1）计算BQ(

13、1(1）确定确定岩体基本质量岩体基本质量 两个指标：岩石的坚硬程度c；岩体完整性指数Kv。a.a.岩石坚硬程度的确定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单轴饱和抗压强（c）27第27页，共41页，编辑于2022年，星期六c与定性划分的岩石坚硬程度的关系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，对不同的工程地质 岩组进行节理裂隙统计，节理数（Jv）(条/m3)28第28页，共41页，编辑于2022年，星期六J Jv v与与 K Kv v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29第

14、29页，共41页，编辑于2022年，星期六（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岩体基本质量指标BQBQ BQ=90+3C C+250K+250KV V式中：C岩石单轴饱和抗压强度,MPa;KV岩体完整性指数值注：当C 90KV+30,代C 90KV+30 当KV0.04 RC+0.4,代KV0.04 RC+0.430第30页，共41页，编辑于2022年，星期六b.按计算所得的BQ值分级31第31页，共41页，编辑于2022年，星期六2 2）结合工程情况结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正，计算岩体基本质量指标修正 值值 BQBQ BQBQ100(K1+K2+K3)

15、K1 地下水影响修正系数；K2 结构面产状影响修正系数；K3 地应力影响修正系数。32第32页，共41页，编辑于2022年，星期六33第33页，共41页，编辑于2022年，星期六34第34页，共41页，编辑于2022年，星期六BQBQ100(K1+K2+K3)BQ=90+3C+250KV35第35页，共41页，编辑于2022年，星期六按计算所得的BQ值分级BQBQ100(K1+K2+K3)36第36页，共41页，编辑于2022年，星期六2.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）岩体物理物理力学参数的选用37第37页，共41页，编辑于2022年，星期六38第38页，共41页，编

16、辑于2022年，星期六（2 2）地下工程岩体）地下工程岩体自稳能力自稳能力的确定的确定 注：小塌方：塌方高度注：小塌方：塌方高度3m，或体，或体积6m，或体，或体积100m3；39第39页，共41页，编辑于2022年，星期六我国工程岩体分级标准我国工程岩体分级标准（GB50218-94）的评价的评价 优点：优点：1）对地下对地下隧道隧道适用性较强；适用性较强；2）能反映岩体）能反映岩体基本质量分级基本质量分级计算计算BQ3）考虑）考虑工程岩体特性工程岩体特性（地下水、节理与工程位置关（地下水、节理与工程位置关 系、地应力计算系、地应力计算BQ,判断分类。判断分类。缺点：缺点：对对边坡边坡岩体岩体 和和地基地基岩体的分级研究较少。岩体的分级研究较少。40第40页，共41页，编辑于2022年，星期六结束语结束语41第41页，共41页，编辑于2022年，星期六