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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 9 章 岩体工程分级,9.1 概述,9.2 岩石分类,9.3 岩体分类,9.4 岩体工程分级方法,9.5 系统聚类分级法,9.6 岩体质量指标M分级法,9.1,概述,研究现状与历史,1907年,苏联学者M.M.普罗托季雅可诺夫提出坚固性系数概念;,1950s,日本学者提出龟裂系数Kv,1960s,伊利诺斯(,Illinois,)大学提出RQD方法;,1970s年代中期,挪威学者提出岩体质量的Q方法,1980s计算机的广泛应用,模糊数学方法,灰色系统方法,系统论方法.,第 9 章 岩体工程分级,9.1,概述,岩体工程分级的目的和意义:,1)岩体工程建设投资的主要依据之一;,2)是现场进行科学管理与正确评价经济效益的有力工具之一;,3)分级是研究岩土工程稳定性的必要基础,岩土工程分级的基本原则:,1)分级的目的与使用对象;,2)一般分为5个级,再细分2-4个亚级;,定量分级中,其指标量值的变化,多采用几何级数来反映,级数的公比为1.2-1.4,特性变化范围在10-30倍之间.,第 9 章 岩体工程分级,4 岩体工程分级方法,9 弱风化岩石,第 9 章 岩体工程分级,Rc为岩石单轴抗压强度，MPa,95 岩石不受水的影响,6 岩体质量指标M分级法,第 9 章 岩体工程分级,1)分级的目的与使用对象;,5 Q分类法(NGI法),第 9 章 岩体工程分级,9 岩体完整,第 9 章 岩体工程分级,4,特性变化范围在10-30倍之间.,9.1,概述,分级的类别:,通用的分级-主要供国民经济宏观管理使用;,专用的分级-主要供技术部门管理和现场实施.,第 9 章 岩体工程分级,9.2,岩石分类,9.2.1 普氏坚固性系数分级法,1907年,苏联学者M.M.普罗托季雅可诺夫提出坚固性系数概念.,坚固性系数是反映岩石在各种外力(钻孔、爆破、冲刷等）作用下破坏难易程度的抽象概念.,分级指标： f=R,c,/10,R,c,为岩石单轴抗压强度，MPa,讨论：该法简单，被广泛采用；,但单一的强度指标难以反映岩体工程的各方面，经常有不切合实际之处。,第 9 章 岩体工程分级,9.2.1 普氏坚固性系数分级法,第 9 章 岩体工程分级,9.2.1 普氏坚固性系数分级法,第 9 章 岩体工程分级,95 岩石不受水的影响,a)岩块力学性质:Rc、Rt、E、点载荷 Is,1964年由美国Illinos大学Deere提出，,2 岩体破碎,第 9 章 岩体工程分级,b)具有明确的物理意义和独立性,1)分级的目的与使用对象;,5）裂隙水影响因素Jw,6)地应力影响因素SRF；,Rc为岩石单轴抗压强度，MPa,II类岩体 M=1-3 岩体质量良,6 岩体质量指标M分级法,9 岩体较完整,分级指标:岩块单轴抗压强度;RQD指标;节理间距与状态,岩石隧道涌水量等,分级指标:岩块单轴抗压强度;RQD指标;节理间距与状态,岩石隧道涌水量等,2 迪尔-米勒分类法,3)风化程度: Ky=RaD/RfD,1966年,Deere和Miller建议的标准,9.2,岩石分类,9.2.2 迪尔-米勒分类法,1966年,Deere和Miller建议的标准,分类指标：1）抗压强度R,c,；,2）模量比：E,t,/R,c,第 9 章 岩体工程分级,9.2.2 迪尔-米勒分类法,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.1 分类方法概览,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.1 分类方法概览,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.2 RQD分级法,1964年由美国,Illinos,大学Deere提出，,RQD定义为岩芯中长度等于或大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺总长度之比。,讨论：RQD指标反映了岩体各种结构面切割的程度，又可以在钻探过程中获得，被广泛应用,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.3 南非地质力学分级法（CSIR法）,南非Bieniawski博士于1973-1975年提出。,分级指标:岩块单轴抗压强度;RQD指标;节理间距与状态,岩石隧道涌水量等,方法:采用加权方法,并考虑裂隙产状的修正,给出岩体工程围岩分类.,讨论:优点:给出了定量分级指标;,缺点:必须依赖于有经验的地质人员,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.3 南非地质力学分级法（CSIR法）,第 9 章 岩体工程分级,第 9 章 岩体工程分级,当 X=1 全部不连续，,3 动态分级法简介(DT法),1 分级的三要素确定,1970s年代中期,挪威学者提出岩体质量的Q方法,普罗托季雅可诺夫提出坚固性系数概念.,a)岩块力学性质:Rc、Rt、E、点载荷 Is,Rc为岩石单轴抗压强度，MPa,通用的分级-主要供国民经济宏观管理使用;,2)岩体的完整性: Kv=(Vm/Vr)2,分级指标:岩块单轴抗压强度;RQD指标;节理间距与状态,岩石隧道涌水量等,第 9 章 岩体工程分级,1 分级的三要素确定,6 岩体质量指标M分级法,Rc为岩石单轴抗压强度，MPa,4 岩体工程分级方法,岩体分类,9.3.3 南非地质力学分级法（CSIR法）,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.4 缪勒分类法,发展:Muller、Hofman1970年提出,它沿用了Terzaghi、Stini等的途径，故又称为Salzburg School分类。,分类指标：1）完整岩块的强度；2）节理状态；3）水；4）巷道的临空跨度；5）节理连续度；,X=K/A，A-考察剖面的面积，K-考察剖面上由于节理存在而不连续的面积。,当 X=1 全部不连续，,X=0 全部连续；,X=0.5, 50%的面积不连续,优缺点:,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.4 缪勒分类法,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.4 缪勒分类法,第 9 章 岩体工程分级,岩体分类,9.3.5 Q分类法(NGI法),发展:1974年,挪威学者N.巴顿,R.利恩与R.伦德提出Q分类法.,分类指标：1）RQD；2）节理组数Jn；3)节理面粗糙度Jr；4）节理蚀变程度Ja；5）裂隙水影响因素Jw,6)地应力影响因素SRF；,计算公式:,Q值大,岩体质量好,变化范围:0.001-1000;,第 9 章 岩体工程分级,岩体工程分级方法,9.4.1 分级的三要素确定,1)分级挡数;2)分级界限;3)分级判据,9.4.2 岩体工程分级指标,1)分级指标:,a)岩块力学性质:R,c,、R,t,、E、点载荷,I,s,b)岩体结构与结构面力学性质,c)原岩应力场,d)工程端面形状和尺寸,e)施工方法,f)地下水的作用,第 9 章 岩体工程分级,岩体工程分级方法,9.4.2 岩体工程分级指标,2)分级指标应满足的要求:,a)能反映并便于区分围岩的稳定程度,b)具有明确的物理意义和独立性,c)分级指标不应是因人而异的含糊不清的概念,d)测试方法简单，便于现场应用,第 9 章 岩体工程分级,9.4.3 国内外已应用过的分类指标,第 9 章 岩体工程分级,岩体工程分级方法,9.4.3 动态分级法简介(DT法),方法:先给出一个粗糙的初始分级,然后按某种原则进行反复修改,直到分级合理为止.,基本原理:动态图,第 9 章 岩体工程分级,选择代表性巷道,测试数据标准化,最初的分类,分类是否合理,最终分类,修 改 分 类,最近距离原则,是,否,岩体工程分级方法,9.4.3 动态分级法简介(DT法),分类函数DS:为了解分类的合理与否,采用分类函数值来衡量,选用,作为分类函数。,修改的原则是使DS不断缩小至不能减少为止.,第 9 章 岩体工程分级,9.5 系统聚类分级法,9.5.1 基本原理,系统聚类分析法是在聚类分析中应用得最多的一个分支,是一种将类由多变到少的方法.,聚类分析法:1)各样品自成一类;2)计算各样品之间的距离,按距离最近的原则,将两个样品并成一类;3)计算新类与其余各类的距离,再一次按该原则合并两个类,进一步减少类的数目;依次类推,直到所有的样品归为一类为止.,最常用的是重心之间的距离.,第 9 章 岩体工程分级,9.5 系统聚类分级法,9.5.2 分级方法(分级步骤),1)整理原始数据;,2)对原始数据做标准化处理;,3)计算样品之间的距离;,4)进一步并类;,5)计算新类与其它的最短距离;,6)重复第5步;,7)根据并类的过程画出聚类图,从聚类图可以清楚看出整个聚类过程,并清楚表示它们之间的相互关系.,第 9 章 岩体工程分级,9.5 系统聚类分级法,9.5.2 分级方法(分级步骤),第 9 章 岩体工程分级,9.6 岩体质量指标M分级法,发展:1979年由水电部杨子文等完成.,9.6.1 分类指标,1)岩石质量,:,S,f,=(E,fD,*R,fD,/E,s,*R,s,),1/2,取 Es*Rs=20*10,6,S,f,4 岩石工程质量优,极坚硬的I类岩石,S,f,=2-4 岩石工程质量良,坚硬的II类岩石,S,f,=1-2 岩石工程质量中等,半坚硬的III类岩石,S,f,=0.5-2岩石工程质量差,软弱的IV类岩石,S,f,0.9 岩体完整,K,V,=0.75-0.9 岩体较完整,K,V,=0.45-0.75 岩体中等完整,K,V,=0.2-0.45 岩体完整性差,K,V,0.9 新鲜岩石,K,y,=0.75-0.9 弱风化岩石,K,y,=0.45-0.75 半风化岩石,K,y,=0.2-0.45 强风化岩石,K,y,0.95 岩石不受水的影响,K,R,=0.8-0.95 岩石略受水的影响,K,R,=0.65-0.8 中等受水的影响,K,R,=0.4-0.65 显著影响,K,R,3 岩体质量优,II类岩体 M=1-3 岩体质量良,III类岩体 M=0.12-1 岩体质量中等,IV类岩体 M=0.01-0.12 岩体质量差,V类岩体 M0.01 岩体质量坏,第 9 章 岩体工程分级,9.6 岩体质量指标M分级法,分级指标计算图,第 9 章 岩体工程分级,
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