第3章 岩体工程分类.ppt

3 岩体工程分类
岩体工程分类的目的
目前国内外在地下工程的设计与计算，主要还处于工程类比阶段，多数计算还处在根据各自的工程经验，提出经验公式，其中包括围岩压力的计算公式。这些经验公式大致可分为以下三类：
(1)通过大量的塌方调查，寻求各种不同地质条件与塌方高度的关系，换算为围岩压力，以经验公式的形式表达出来。
(2)通过大量支护结构物上的压力测量，寻求各种不同地质条件与支护上压力的关系，并以经验公式的形式表达出来。
(3)通过当前工程试验段量测其支护上的压力作为本工程设计之用。
工程岩体分类的原则：
(1)确定分级的目的和使用对象。考虑适用于某一类工程、某种工业部门或生产领域，是通用的，还是为专门目的而编制的分类。
(2)分类应定量，以便于用在技术计算和制定定额上。
(3)分类的级数应合适，不宜太多或太少，一般都分为五级，从工程实用来看，这是恰当的。
(4)工程岩体分类方法及步骤应简单明了，数字便于记忆，便于应用。
(5)以实测参数为基础，这些参数可在现场又快又省地测定。
(6)由于目的对象不同，考虑的因素也不同，各个因素应有各自的物理意义，并且还应该是独立的影响因素。
工程岩体分类的独立因素分析
　从工程观点来看，影响岩体工程性质的因素，起主导及控制作用的有如下几个方面。
　　1．岩石材料的质量
　　岩石材料的质量，是反映岩石物理力学性质的依据，也是工程岩体分类的基础。从工程实践来看，主要表现岩石的强度和变形性质方面。根据室内岩块试验，可以获得岩石的抗压、抗拉、抗剪和弹性参数及其他指标。应用上述参数来评价和衡量岩石质量的好坏，至今尚没有统一的标准，从国内外岩体分类的情况来看，目前都沿用室内单轴抗压强度指标来反映　　2．岩体的完整性
　　岩体工程性质的好坏，基本上不取决于或很少取决于组成岩体的岩块的力学性质，而是取决于受到各种地质因素和各种地质条件影响形成的各种软弱结构面（简称节理）和其间的充填物质，即它们本身的空间分布状态，包括结构面的组数、间距及单位体积岩体中的节理数。他们直接削弱了岩体的工程性质。所以岩体完整性的定量指标是表征岩体工程性质的重要参数。
　　目前，在岩体分类中能定量地反映结构面影响因素的方法有二：一为结构面特征的统计结果，包括节理组数、节理间距、体积裂隙率以及结构面的粗糙程度及其充填物的状况，都是工程岩体分类应用的重要参数；二为岩体的弹性波（主要为纵波）的速度。纵波速度能综合反映岩体的完整性，所以弹性波速度也往往是工程岩体分类的一个重要参数。
　　风化作用，实质上是一种对结构面的影响。当工程处于地表，如边坡稳定、坝基、土木工程等，则必须考虑由于风化作用对岩体的影响；对地下工程，则可较少考虑。目前，在工程岩体分类中，往往只是定性地考虑风化作用的影响，缺乏有效的定量评价方法。
工程岩体分类的独立因素分析
　　3．水的影响
　　水对岩体质量的影响，主要表现为两个方面：一是使岩石及结构面充填物的物理力学性质恶化；二是沿岩体结构面形成渗透，影响岩体的稳定性。
　　就水对工程岩体分类的影响而言，尚缺乏有效的定量评价方法，一般使用定性与定量相结合的方法。
　　4．地应力
　　对工程岩体分类来说，地应力是一个独立因素。但它难于测量，它对工程的影响程度也难于确定。在我国西南、西北高地应力地区，会出现有高地应力而产生的特殊问题。但在一般的工程岩体分类中，此因素考虑得较少。目前，对地应力因素往往只能在综合因素中反映，如纵波波速、位移量等。
　　5．某些综合因素
　　在工程岩体分类中，一是用隧洞的自稳时间或塌落量来反映工程的稳定性；二是应用巷道顶面的下沉位移量来反映工程的稳定性。这些因素只是岩石质量、结构面、水、地应力等因素的综合反映。在有的岩体分类中，把它作为岩体分类以后的岩体稳定性评价来考虑。
工程岩体代表性分类系统介绍
（一）按岩石质量指标
RQD是以修正的岩芯采集率来确定的，岩芯采集率就是采取岩芯总长度与钻孔长度之比。而RQD，即修正的岩芯采集率是选用完整的、其长度不小于10cm的岩芯总长度与钻孔长度之比，并用百分数表示，即
　
式中：l—长度大于10cm的岩芯单节长度；
L—同一岩层中的钻孔长度。
例：在对岩石的钻探过程中，，、、、、、,问该回次进尺的RQD是多少( )。
A．93% B．90% C．86% D．80% 答案：D
（二）以弹性波（纵波）速度分类
弹性波在岩体中的传播，与在均质、各向同性及完整的岩石中不同，岩体中结构面的存在一方面使波速明显下降，而且会使其传播能量有不同程度的消耗，所以，弹