《结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法中国地质大学（武汉）工程学院囹赵连摘要：岩体工程分类是岩体力学中的一个重要研究课题，它既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径。当前常用的岩体分类方法有很多，本文结合笔者的实习经历，主要阐述了其中岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法及其具体操作方法，同时分析了它们之间的联系和存在的问题，具有良好的实际指导意义和理论发展意义。关键字：岩体工程分类囹RMR分类囹Q指标分类囹HC水电分类囹联系囹问题一引言岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体力
2、学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计，施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。其目的是通过分类，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，建筑物选型和施工方法的选择等提供参数和依据。目前国内外提出的岩体分类方案有数十种之多，其中以考虑各种地下洞室围岩稳定性的居多。有定性的，有定量或半定量的，有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类。各种方案所考虑的原则和因素也不尽相同，但岩体的完整性和成层条件，岩块强度，结构面发育情况和地下水等因素都不同程度的考虑到了。常用的岩体分类方法有迪尔和米勒的双指标分类发，国际岩土工程勘察规范G
3、B50021-94中提出的岩石强度分类法，BQ岩体质量分类法，国际锚杆喷射混凝土支护技术规范GBJ86-85中提出的洞室围岩分类法,岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法等多种岩体分类方法。下面主要以岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法为例来简述岩体工程分类。二几种常用的岩体分类方法2.1岩体质量分类法（Q指标分类法）岩体质量分类Q系统，简称Q系统，其英文名称为TheQ-systemfortherockmassclassification（orcharacterization），是目前应用最广
4、的岩体质量分类方法，其最初目的是为了确定隧洞施工时的支护方案。该系统建立了岩体质量指标Q与支护类型之间的关系，并在隧洞开挖实例验证的基础上建立了洞室开挖跨度与Q值的关系。Q系统是1974年挪威的巴顿（NickBarton）等人在研究了212个隧洞工程实例的基础上建立起来的，它主要考虑了岩体完整性、节理特性、地下水和地应力影响，并以六个参数（统称为Q参数）确定反映隧洞围岩稳定性的岩体质量指标Q值。Q值按下式计算：Q=（RQD/Jn）x（Jr/Ja）x（Jw/SRF）式中RQD一一Deere的岩石质量指标，定义为大于10cm的岩心累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数；Jn节理组数，这两者的比值粗略地
5、代表岩石的块度。Jr最脆弱节理的粗糙度系数，Ja最脆弱节理面的蚀变程度或充填情况，这两者的比值代表了最脆弱节理的抗剪强度。Jw裂隙水折减系数，SRF应力折减系数，这两者的比值反映围岩的主动应力。这些标准的具体取值和评分标准如下：（1）RQD的取值一般以施工阶段现场实测统计数据为准，在某一段岩体中，如有n个RQD值则其值；（2）Jn取值：据野外实测与室内分析确定，具体取值如下表所列。Jn取值表节亟亟理亟囹组000数Jn值裂隙较少且发散，或只有少量隐裂隙0.511组或1组加零散裂隙232组或2组加零散裂隙463组或3组加零散裂隙9124组或4组以上1215（3）Jr取值：节理粗糙度系数取值标准如下
6、表所列。Jr的取值情况节0理0粗0糙0度0系0数Jr值不连续分布的裂面4波状粗糙，或不规则34波状光滑23平直粗糙1.52平直光滑1T.5镜面0.5（4）Ja取值：节理蚀变度系数取值标准如下表所列。a. Ja的取值节00理00蚀00变00程00度Ja裂面闭合，充填物为石英或绿帘石等坚硬，不软化，不透水矿物0.75T裂面仅有微蚀变痕迹12裂面微蚀变，不含软化矿物薄膜，岩砾及无粘土岩屑等23裂面壁有岩屑及未软化的粘土矿物等34裂面有软化或低抗剪强度的泥膜（如高岭土，石英等）4（5）Jw取值：考虑地下厂房区地下水丰富，多呈流水、局部涌水状。因此，本区节理水折减系数Jw值根据不同情况，一般可取0.81
7、.0。（6）SRF取值：厂房区岩石坚硬，地应力中等偏高（1220MPa）,应力折减系数SRF结合本区的情况，确定其具体取值如表下所列。应力折减系数的取值应0力0折0减0因0素SRF1Gt/G1Gc/g应0力0高0低0情0况靠近地表,低应力200132.5中应力20010130.6612高应力1050.660.330.52中等岩爆52.50.330.16510根据上述取值原则，按Q系统的计算公式，计算出Q值，再根据下表所列的分级标准即可得出枢纽区Q系统的岩体分级结果如下。囹由Q值确定的岩石级别Q值4010401100.118482412单轴抗压强度200100200501002550102531
8、03评0000分151274210岩石质量指标RQD（%）90T007590507525502006020020606206评000分201510854裂面特征粗00糙0度很粗糙微粗糙微粗糙光滑/张0开00度未张开1mm5mm连0续00性不连续弱连续弱连续连续连续岩石风化程度未风化微风化弱风化下段弱风化上段强风化胶0结0度好较好中等差极差评000000分252012605地00下00水干燥湿润潮湿渗水滴水涌水评亟亟分1510740在确定完上述各参数的权值和得分后，按RMR值的计算公式可求的所评价岩段的RMR值，根据其大小，再运用Bieniwaski的岩体分级划分标准，可将地下厂房区岩体划分为五
9、级，如下表所列。由RMR值确定的岩体级别RMR总评分10081806160414021854不支护或局部锚杆或局部喷薄层混凝土。大跨度时，喷凝土、系统锚杆加钢筋网II基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85T654局部稳定性差。围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏完整的较软岩，可能暂时稳定65T452喷混凝土、，系统锚杆加钢筋网。跨度为20至25m时，并浇筑混凝土衬砌不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏可能发生45T252喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌V极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重T6060Rb3030Rb15
10、15Rb5岩石强度评分A3020囹20T0囹105囹50亟注：1岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度的评分为30；2当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石评分大于20的，按20评分。(2)岩体完整程度评分规定：亟亟亟亟亟岩体完整程度评分表注：1当60MPaRb30MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和65时，按65评分；2当30MPaRb15MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和55时，按55评分；3当15MPaRb5MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和40时，按40评分；4当Rb85804085658060401065456040101W452540201
11、0.1V25200.1表（2）水电规范分类，RMR分类，Q系统分类三种围岩分类方法的相互关系以上三种分类方法存在的主要问题由于影响地下洞室围岩稳定性的因素很多，几种围岩分类方法主要存在的问题如下：（1）Q系统的应用中存在以下几方面不足：没有直接考虑岩石强度，而是通过应力折减系数间接考虑岩石强度;考虑最不利结构面，没有考虑结构面的不利组合情况;考虑了低外水压力对围岩分类的影响，不足之处是未考虑高外水压力对围岩分类的影响;有一些问题需要探索，如岩爆等级与围岩类别的关系等尚不清楚。（2）水电HC法对高地应力条件下的围岩类别，简单地采取了降级的处理方法，势必影响围岩分类的精度。如某深埋隧洞围岩分类结果
12、表明，HC分类在高地应力、硬质岩地区的分类结果与实际围岩类别的吻合率较低，适用性差。（3）RMR分类方法的缺点是没有考虑高地应力、高外水压力对围岩类别的影响。在深埋隧洞和高水压地段实用性差。四地下洞室围岩分类方法存在的主要问题及发展方目前,地下洞室围岩分类方法多样化，由单指标向多项复合指标发展。但目前地下洞室围岩分类依然存在一定的问题，其中主要问题分述如下：没有直接考虑洞室的结构尺寸、几何形状、洞室跨度等方面的因素。然而这些因素是影响围岩应力分布的重要因素,因而也是围岩分类的主要参数。围岩分类中要考虑这些因素,还有赖于洞室围岩应力计算方法的改进,特别是被结构面切割的岩体应力计算方法的改进。没有
13、直接考虑结构面的组合,虽然考虑了最不利于稳定的结构状况,但结构面的组合显然比某单一结构面对围岩稳定的影响大。目前运用块体分析理论、数字模拟，关键快等分析围岩稳定性,收到了良好的效果。把块体分析理论引入围岩分类,通过引入块体分析方法考虑结构面的组合关系,提高围岩分类的可靠度,具有良好的使用性和可靠性，将会是未来岩体分类发展的方向。目前的围岩分类多是在一维、二维内进行的,很少能扩展到三维空间。实现三维空间的围岩分类还受到CAD技术发展的制约,现有CAD软件绘制的立体展示图不够直观,开发专用的展示隧道结构面组合关系的三维CAD绘图软件,将使围岩分类变得更加准确、直观。中低地应力、低外水压力条件下的围
14、岩分类方法比较成熟,以往的围岩分类多是在这种条件下的围岩分类,所得到的结果也比较令人满意。但高地应力、高外水压力条件下的围岩分类方法还不成熟,需要进一步探索。岩爆与围岩类别的关系、软岩塑性流动对围岩类别的影响等问题还不清楚，尚需进一步研究。通过对地下洞室围岩分类存在的一些问题的研究分析，地下洞室围岩分类将向以下方向发展:建立高地应力区岩爆与围岩类别的关系，确定高地应力、高外水压力、软岩塑性流动对围岩类别的影响判别指标,是目前水电围岩分类急需解决的问题;采用多因素综合指标分类。考虑更多的、影响围岩稳定性的主要因素,定量与定性描述相结合,定量描述的比重越来越大;许多新理论、新方法（如数理统计、模糊
15、数学、数据模拟、神经网络、专家系统和分形理论等）将在围岩分类中得到更广泛的应用和发展;引入块体理论考虑结构面的组合对围岩稳定性的影响;运用现代CAD绘图技术实现地下洞室结构面三维仿真,将使围岩分类变得更为直观、形象；注重建立围岩分类结果与支护类型、施工方法、岩体力学参数之间的相关关系；改进节理岩体围岩应力的计算方法,直接考虑洞室几何形状、跨度的围岩分类；重视施工地质工作，在施工的同时进行围岩分类，实现信息化施工（这种做法已在二郎山公路隧道的施工中得到证实,也是确保大型水电工程安全施工的有效方法）。总之，就是要在不断的工程实践中总结经验，不断的加以改进，确保现有的分类方法不断的优化，不断的合理化。
结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法
