工程岩体分类课件

第五章第五章 工程岩体分类工程岩体分类主要内容主要内容1.概述2.工程岩体分类3.我国工程岩体的分类标准4.工程岩体分类的具体应用31 1、概述、概述1.1 分级的目的分级的目的:评价工程岩体的稳定性评价工程岩体的稳定性（1）通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，）通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、预测可能出现的岩体力学问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。（2）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。提供必要的基本依据。（3）便于施工方法的总结）便于施工方法的总结,交流交流,推广，为便于行业内推广，为便于行业内技术改革和管理。技术改革和管理。41.2 分级的种类分级的种类 根据用途的不同，岩体工程分级有根据用途的不同，岩体工程分级有通用通用的分级和的分级和专用专用的分级两种。的分级两种。1）通用分类：）通用分类：原原则则的的、大大致致的的分分类类，未未针针对对专专门门的的工工程程领领域域，供供各各学科领域各部门安全使用的分类。学科领域各部门安全使用的分类。（2）专用分类：）专用分类：专专为为某某项项工工程程目目的的服服务务的的分分类类，考考虑虑因因素素少少一一些些，深入、细致。深入、细致。锚杆支护的围岩分级；地铁岩层分级；坝基岩体分级锚杆支护的围岩分级；地铁岩层分级；坝基岩体分级以及工程地质的岩石分级等等。以及工程地质的岩石分级等等。（1）确定分类的目的和适用对象。）确定分类的目的和适用对象。（2）分类应该定量）分类应该定量便于用于技术计算和制定定额。便于用于技术计算和制定定额。（3）分类的级数适合）分类的级数适合从工程实用看，从工程实用看，一般五级。一般五级。（4）分分类类方方法法和和计计算算步步骤骤应应简简单单明明了了，数数字字便便于于记记忆忆，便于应用。便于应用。（5）因因素素要要独独立立基基本本因因素素：结结构构面面、岩岩块块质质量量（力力学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规模。学特性）、风化、水、地应力、工程施工条件和规模。1.3 1.3 分类原则分类原则国际趋势：国际趋势：“综合特征值”分类法1.4 影响岩体工程性质的主要因素影响岩体工程性质的主要因素岩石强度和质量岩石强度和质量强度强度(软、硬软、硬)变形性变形性(结构上的致密、疏松结构上的致密、疏松)岩体的完整性岩体的完整性软弱面、软弱带和其间充填软弱面、软弱带和其间充填的原生或次生物质的性质的原生或次生物质的性质水的影响水的影响强度削弱强度削弱（国内都用室内单轴抗 压强度指标来反映）。（用结构面特征的 统计结果或岩体弹 性波来反映）岩石的物理力学性质恶化岩石的物理力学性质恶化沿裂隙形成渗流影响岩体的稳定性。沿裂隙形成渗流影响岩体的稳定性。（软化、降低稳定性）19861986年国家计委批准编制了年国家计委批准编制了工程岩体分级标准工程岩体分级标准，并于并于19941994年经国家建设部批准为强制性国家标准，于年经国家建设部批准为强制性国家标准，于19951995年年7 7月月1 1日起施行。该标准属于国家标准第二层次日起施行。该标准属于国家标准第二层次的通用标准，适用于各部门、各行业的岩石工程。的通用标准，适用于各部门、各行业的岩石工程。1.5 1.5 工程岩体分级的代表性方案工程岩体分级的代表性方案 2.工程岩体代表性分类 2.1按岩块的单轴抗压强度（按岩块的单轴抗压强度（c）分类）分类l 表表5-1岩块按抗压强度分类岩块按抗压强度分类类别类别岩石单轴抗压强岩石单轴抗压强Rc（MPa）岩石类别岩石类别250160特坚岩特坚岩160100坚坚岩岩10040次坚岩次坚岩垂直层面（垂直层面（1.67）变化（压力大，速度）变化（压力大，速度）l结构面的存在使波速下降。结构面的存在使波速下降。l中科院地质所古德振教授进行分类中科院地质所古德振教授进行分类（见下表（见下表5-55-5）4类：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。类：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。指指标标：波波速速Vp；岩岩土土体体/岩岩块块，Vp之之比比；波波可可接接收收距距离离（m）。）。类别类别弹性波指示弹性波指示块状结构块状结构层状结构层状结构碎裂结构碎裂结构散体结构散体结构波速波速Vp（m/s）范范 围围采用值采用值最小值最小值4000500045003500300040003500250020003500275015000.80.80.60.50.80.650.50.30.60.450.30.40.3可接收距离可接收距离（m）范范 围围最小值最小值51033521315.04.84.2好好1开开挖挖面面有有涌涌水水时时，分分类类要降一级；要降一级；2膨膨胀胀性性岩岩石石（蛇蛇纹纹岩岩，变变质质安安山山岩岩、石石墨墨片片岩岩、凝凝灰灰岩岩、温温泉泉余余土土）的的弹弹性性波波速速值值。要要特特殊殊考考虑虑这这种种 情情 况况 其其 速速 度度 值值 小小 于于4.0km/s，泊泊松松比比大大于于0.3；3对对风风化化岩岩层层泊泊松松比比小小于于0.3时时，分分类类要要提提高高一一级级到两级；到两级；4单位：单位：km/s25.04.44.84.24.23.634.64.04.84.24.43.83.83.22.6中中等等44.23.04.43.84.03.43.42.82.62.053.83.24.03.43.63.03.02.42.21.61.81.2差差63.43.62.62.61.81.40.871.41.02024/6/1515我国工程岩体分级标准我国工程岩体分级标准（GB50218-94）分两步计算：分两步计算：（一）岩体基本质量分级（一）岩体基本质量分级计算计算BQ，初步分级，初步分级（二）（二）岩体稳定性分级岩体稳定性分级考虑影响因素，修正考虑影响因素，修正BQ，再按照，再按照BQ,进行详细分类进行详细分类。2.4我国工程岩体分类标准我国工程岩体分类标准（GB5021394）l（1）岩体坚硬程度。）岩体坚硬程度。l（2）岩体完整程度。）岩体完整程度。1 1、定性的确定岩体基本质量、定性的确定岩体基本质量锤击声、回弹和手感易碎程度、变形情况吸水情况结构面发育程度主要结构面的结合程度结构面类型（表5-3）（表5-4）（1）岩石的坚硬程度岩石的坚硬程度Rc（实测岩石单轴饱和抗压强度），按Rc划分5类坚硬度6060603030151555坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩2024/6/15182 2、定量的确定岩体基本质量、定量的确定岩体基本质量注意：注意：Rc60坚硬岩坚硬岩,Rc0.750.15m-mass r-rockVpm岩体弹性纵波速度（岩体弹性纵波速度（km/s）Vpr岩石弹性纵波速度（岩石弹性纵波速度（km/s）or用用Jv来核算来核算Kv2024/6/1519 表表5-7Jv与与Kv对照表对照表结论：结论：K Kv v与定性划分的岩体完整程度对应。与定性划分的岩体完整程度对应。完整性分完整性分5 5类类 完整完整极破碎极破碎表表5-7 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系与定性划分的岩体完整程度的对应关系 Jv（条/m3）35Kv0.750.750.550.550.250.350.1507530.750.550.550.350.350.1590KV+30,代代C90KV+30当当KV0.04RC+0.4,代代KV0.04RC+0.4（2）按计算所得的按计算所得的BQ值值按表5-8进行岩体基本质量分级，共分5级，BQ值550550坚硬岩，岩体较完整较坚硬岩，岩体完整550451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45035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350251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450450351350251250潮湿或点滴状出水00.10.20.30.40.6淋雨状或涌流状出水，水压小于等于0.1MPa或单位出水量10L/(minm)0.10.20.30.40.60.70.9淋 雨 状 或 涌 流 状 出 水，水 压 大 于0.1MPa或 单 位 出 水 量 大 于10L/(minm)0.20.40.60.70.91.02024/6/1525 表表5-9 地下水影响修正系数地下水影响修正系数k1 表表5-10 5-10 主要软弱结构面产状影响修正系主要软弱结构面产状影响修正系K K2 2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3075结构面走向与洞轴线夹角75其他组合K20.40.600.20.20.42024/6/1526 表表5-11 5-11 初始应力状态影响修正系数初始应力状态影响修正系数K K3 3K3BQ初始应力状态55055045145035135025126.5602.1330.260502.11.533200.20.2526.524.550391.50.72060.250.324.522.539270.70.261.30.30.3522.5270.20.352024/6/1534表表5-23岩体结构面抗剪断峰值强度岩体结构面抗剪断峰值强度序号两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角粘聚力C（MPa）1坚硬岩，结合好370.222坚硬较坚硬岩，结合一般；极软岩，结合好37290.220.123坚硬软坚硬岩，结合差；较软岩软岩，结合一般29190.12E0.084软坚硬软软财，结合差结合很差；软岩、结合差；软质岩的泥化面19130.080.055软坚硬岩及全部软质岩，结合很差；软质岩泥化层本身130.052024/6/1535 （二）地下工程岩体自稳能力的确定（二）地下工程岩体自稳能力的确定表表5-24地下工程岩体自稳能力地下工程岩体自稳能力 岩体级别自 稳 能 力跨度小于20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方跨方1020m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；跨度小于10m，可长期稳定，偶有掉块跨度1020m，可稳定数日至一个月，可发生小至中塌方；跨度510m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小至中塌方；跨度小于5m，可基本稳定跨度大于5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中至大塌方。埋深小时，以拱部松破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；跨度小于5m，可稳定数日至一个月无自稳能力2024/6/1536例例：某某地地下下工工程程岩岩体体的的勘勘探探后后得得到到如如下下资资料料：单单轴轴饱饱和和抗抗压压强强度度强强度度；岩岩石石较较坚坚硬硬，但但岩岩体体较较破破碎碎，岩岩石石的的弹弹性性纵纵波波速速度度、岩岩体体的的弹弹性性纵纵波波速速度度；工工作作面面潮潮湿湿，有有的的地地方方出出现现点点滴滴出出水水状状态态；有有一一组组结结构构面面，其其走走向向与与巷巷道道轴轴线线夹夹角角大大约约为为25度度、倾倾角角为为33度度；没没有有发发现现极极高高应应力力现现象象。按按我我国国工工程程岩岩体体分分级级标标准准（GB5021894）该该岩岩体体基基本本质质量量级级别别和和考考虑虑工工程程基基本本情情况况后后的的级级别别分分别别确定为（）。确定为（）。（A A）级和级和级（级（B B）级和级和级级（C C）级和级和级（级（D D）级和级和级级