围岩分类的目的是为了对隧道及地下建筑工程周围的地层进行工程地质的客观评价,判断坑道或洞室的稳定性,确定支护的荷载和设计参数,确定施工方法,选择钻孔和开挖等施工机械,以及确定施工定额和预算等。
发展概况 隧道及地下工程围岩分类是在长期实践的基础上发展起来的,并与地质科学、岩土工程和量测技术的发展密切相关。初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标。例如1949年前中国采用的坚石、次坚石、软石、硬土、普通土和松软土的分类法,以及中华人民共和国成立后广泛应用的“”值分类法(即普罗托季亚科诺夫分类法,1907年)。这类方法在评价坑道或洞体稳定性方面是不充分的;但在选择钻孔机械,确定掘进机类型,尤其是确定松散围岩的地压值等方面仍有一定意义。1970年后,以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。如泰尔扎吉分类法(1974年)、巴顿分类法(1974年)、别尼亚夫斯基分类法(1974年)、法国隧道协会(AFTES)分类法(1975年),以及中国铁路隧道围岩分类(1975年)和水工隧洞围岩分类(1983年)等。这些分类法多数是根据经验的定性分类,但由于反映了围岩的地质构造特征、围岩的结构面状态、风化状况、地下水情况以及洞室埋深等,因此在评价坑道或洞体稳定性、确定支护结构参数和选择施工方法等方面得到了广泛的应用。
近期的围岩分类中,引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法,如考虑初始应力场、坑道周边位移值,以及量测信息等,使围岩分类逐渐从定性分类向定量分类方向发展。如拉布采维茨-帕赫分类(1974年)、 日本地质学会的新奥法围岩分
1
类(1979年)、奥地利阿尔贝格隧道的围岩分类(1979年)、苏联顿巴斯矿区的围岩分类(1979年)等。围岩分类的重要发展是把量测信息引进到分类之中,即根据量测的初期位移速度,拱顶下沉和洞体水平向的收敛、变形等进行分类。这也为隧道及地下工程的信息设计和施工打下了基础。到目前为止,已经提出的和正在应用的围岩分类约有50多种,但其中绝大多数仍处于定性描述或经验判别的阶段,尚需进一步研究和完善。
分类要素 在围岩分类中,最有影响的要素有:①围岩的构造。指围岩被各种地质结构面切割的程度以及被切割的岩块的尺寸和组合形态,在分类中它是一个起主导作用的因素。视裂缝间距,即被结构面切割的岩块的大小,可将围岩分成如表[围岩类型]所示的几种类型。②原岩或岩体的物理力学性质。包括单轴或三轴强度和变形特性,如抗压强度、抗剪强度以及弹性模量或变形模量等。一般说,在完整岩体中,原岩的指标是基本的;在非完整(裂隙)岩体中,岩体的指标是主要的。③地下水。地下水的水量和水压等对分类有重大影响,尤其是对软岩和破碎、松散围岩,它们导致岩质软化、降低强度。在有软弱结构面的围岩中,地下水会冲走充填物或使夹层液化等。因而在一些分类法中,都考虑了它的定性的或
定量的影响。④围岩的初应力场。在现代围岩分类中,尤其是对于深埋隧道和软弱围岩而言,这一要素占有重要的地位。初应力场通常以上覆岩(土)体的重力来决定,并视为静水应力场;也可通过实地量测大致判定原岩应力场的大小及其方向。
分类依据 ①单一岩性指标。如岩石抗压强度和弹性模量等物性指标,以及诸如抗钻性、抗爆性、开挖难易度等工艺
2
指标。在为某些特定目的的分类中,如确定钻孔工效、炸药消耗量等,可采用相应的工艺指标(钻孔速度等)进行分类。②综合岩性指标。指标是单一的,但反映的因素是综合的。如岩体弹性波速度,既可反映围岩的软硬程度,又可反映围岩的破碎程度。岩芯复原率是在反映岩体破碎程度的同时,还表示围岩软、硬分级的一个指标。这类指标,还有修正后的普氏系数、坑道自稳时间、围岩强度等。③复合岩性指标。是用两个或两个以上的单一岩性指标或综合岩性指标表示。例如,已确定分类要素为、、,则复合岩性指标可用下述方法之一来确定: 和差法 =±± 积商法 [606-01]
然后用进行分类。目前,许多分类都采用了这个方法。④量测数据。是用量测
到的位移(坑道周边收敛值、拱顶下沉值、初始位移速度等),或荷载信息作为分类的指标,如苏联顿巴斯矿区、日本的新奥法设计和施工细则中所采用的。这类指标可以避免许多不确定的因素和影响,并能较好地反映坑道围岩的力学状态的变化。
3
4
水利水电地下工程围岩综合分类
类别 名称 岩 体 状 结构面组合特征 地下水活动 主洞稳定状况 态 岩石新鲜完整、构造影响轻微、节理裂隙不发育或稍发育,闭合且干燥、或轻延伸不长,无或很少软无不稳定组合 微潮湿,个别节弱结构面、断层带宽<理微弱渗水 0.1米,与洞向近正交、 岩体呈整体或块状砌体结构 山岩压力评价 计算理论 坍落高度 建议措施 稳 I 定 成形好,无坍塌掉块 无山岩压力 0 不衬砌、局部岩块加砂浆锚杆、破碎带喷混凝土 II 基 本 稳 定 岩石新鲜或微风化,受构造影响一般。节理裂隙稍发育或发育。有结构面组合基潮湿、沿裂块体平衡理0~0.17B(B为喷混凝土结少量软弱结构面、层间局部掉块落石、成形差、长期暴露本稳定,局部有不隙面有渗水,滴论、考虑部分落石洞室跨度,下合锚杆为主、个结合差。断层破碎带宽有小坍落 稳定组合 水 荷载 同) 别混凝土衬砌 <0.5米、与洞向斜交或正交、岩体呈块状砌体或层状砌体结构 岩石微风化或弱风化,受地质构造影响裂隙发育、部分张开充泥。沿断裂有成形差、无支撑时产生小规模坍块体平衡或散喷锚结构,局软弱结构面分布较多、不利的组合体较多 渗、滴或线状涌0.17~0.33B 塌、高边墙有局部失稳 体理论计算 部用混凝土衬砌 断层破碎带<1米,与洞水 线斜交或平行、岩石呈碎石状镶嵌结构 稳 定 III 性 较 差
5
IV 稳 定 性 差 与III类同。断裂及软弱结构面较多,断层沿断裂有破碎带<2米,与洞平成形差、顶拱坍落而超挖,无支撑不利于围岩稳定 渗、滴或线状涌行,岩体呈碎石状镶嵌可能坍方较大、边墙有失稳 水 结构,局部呈碎石状压碎结构 1.岩体:岩石弱风化、强风化或剧风化,构造影响严重,断裂极发育。断层>2米、与洞向平行,以断层泥糜棱岩、位于水下压碎带为主,裂隙充填时,有较大涌泥,岩体呈角砾、泥砂、成形很差,极易坍塌,浅埋时地表零乱状不稳定组合 水,地下水活动岩屑状散体结构。 下沉或冒顶 引起围岩失稳,2.散体:砂层滑坡堆不断坍榻 积及碎、卵、砾质土。 3.断裂带:挤压强烈的断裂带、裂隙杂乱呈土夹石或石夹土状 散体理论 0.33~0.66B 混凝土衬砌、局部喷锚支护 不 V 稳 定 散体理论 0.6~1.2B或更大 混凝土或钢筋混凝土衬砌,开挖时及时支护
6
(2)岩体的工程分类
工程应用分类是以岩体稳定性或岩体质量评价为基础的分类,为综合性分类。目前主要考虑三方面因素的指标:即与岩石工程性质有关的指标(力学性质)、岩体后期改造有关的指标(岩体结构)和岩体赋存条件方面的指标(如地下水或地应力等)。
通常有: RMR(宾尼亚斯基分类,Bieniawski);巴顿的Q分类; 谷德振的岩体质量指标Z系统分类(1979) 。不同工程目的岩体稳定性评价中的一些基本问题见表1-3。 (3) 分类标准的定量化 — 岩体质量指标
70 年代以来岩体分类中采用了 “ 岩体质量指标 ” 或 “ 综合特征指标 ” 来判别岩体性能的优劣,因而含有这类指标的分类又被称为岩体质量分级,如上所述的RMR、Q和Z系统。分类中有了定量指标作为依据,更便于将做过详细勘探测试研究的场地的经验和成果应用于研究程度较差或处于勘探初级阶段的工地,从而达到简化或减少勘探程序和工作量的目的。分类中,为了探讨不同分类方案之间的相关性,鲁弗里奇等根据新西兰多个工程的经验,对RMR、RSR和Q系统三者得出如下关系式: RMR=1.35lgQ+43 RSR=0.77RMR+12.4
7
RSR=13.3lgQ+46.5
表1-3 岩体质量分类代表性方案
分 数 岩体质量指标计算 方 公式及方法 案 参 数 等级划分 R RMR=A+B+C+D+E+F M 和差综合法 R ( 并联系统 ) (T.Bieniawski, 系 1973) 统 A-岩石烈度 (点荷载、单轴压) 分数 15-0 B-RQD(岩石质量指标) 分数 20-3 C-不连续面间距 (>2m-6<6m) 分数 20-5 D-不连续面性状 (粗糙-夹泥) 分数 30-0 E-地下水 (干燥-流动) 分数 15-0 F-不连续面产状条件(很好-很差)分数线 0——-12 Ⅰ 很好 RMR100-81 Ⅱ 好 RMR 80-61 Ⅲ 中等 RMR 60-41 Ⅳ 差 RMR 40-21 Ⅴ 很差 RMR ≤ 20 R RMR=A+B+C S 和差综合法 R ( 并联系统 ) 系 (G.E . Wickham1974) 统 Q=(RQD/Jn)·(Jr/Ja) ·(Jw/SRF) Q 乘 积 法 系( 串联系统 ) 统 (Rarton,1974)
A-地质(岩石类型:按三大岩类由硬质至使碎划为 四个等级。构造由整体-强烈断裂褶皱分为 4 等),分数 30-6 B-节理裂隙特征(按整体至极密集分为6个等级,按走向倾RSR 变化范围 25-100 角与掘进方向关系折减)分数 45 → 7 C-地下水(无至大量)分数 25 → 6 RQD-岩石质量指标 0_100 Jn-裂隙组数,无裂 →碎裂 0.5-20 Jr-裂隙粗糙,度粗糙→镜面,4 →0.5 Ja-裂隙蚀变程度数,鲜→蚀变夹泥0. →20 Jw-裂隙水折减系数干燥→特大水流,1→ 0.05 8
特好 Q 400-1000 极好 Q 100-400 很好 Q 40-100 好 Q 10-40 一般 Q 4-10 SRF-应力折减系数,表示洞室开挖中岩性和地应力对围岩 坏 Q 1-4 抗变形能力的折减,高者可达 20 (高应力状态岩 石趋于流 很坏 Q 0.1-1 动),低者 2.5 (接近地表的坚固岩石) 极坏 Q 0.01-0.1 特坏 Q 0.001-0.01 Z=I·f·r Z 乘 积 法 系( 串联系统 ) 统 谷德振 ,1979 I-完整性系数, I=Vm Vr Vm岩体中纵波速 VR-岩石中纵波速 f—结构面抗剪强度系数 r-岩石坚固系数 r=[σ]湿/100,[σ] 湿为岩石湿单轴抗压强度 Z 变化范围为 0.01-20
第四节 地下工程的围岩分类
围岩分类是为解决地下洞室的围岩稳定和支护问题而建立的。因而围岩分类是围绕地下洞室的稳定性和支护的影响因素而作为分类原则,这些因素主要有:岩体的结构特征和完整状态;岩体强度;岩石的风化程度;地下水的影响;区域构造影响和地震影响等。在实际制定围岩分类时,一般主要考虑岩体强度、岩体结构特征和完整程度以及地下水活动等方面的因素。国内外的围岩分类所选取的基本因素大致都是这样,但在综合反映基本因素的指标上是不同的。 一、“普氏”分类
普氏分类在我国曾应用较广。主要是考虑岩性,而未考虑岩体构造和围岩完整性。围岩压力公式是把坚硬地层视作松散介
9
质,形式上套用了松散地层中的压力拱理论和公式,即垂直压力为: P=γ0h1 (8-26) 式中 P——垂直压力;
h1——压力拱拱高,h1=a1/fkp ; a1——压力拱半跨; fkp——岩石坚硬系数; γ0——围岩的重度。
工程地质勘测工作基本上是根据地质条件和经验确定fkp值。见表8-16。或按下面的经验公式确定fkp值: fkp=Rc/10 (8-27) 式中 Rc——岩石的单轴抗压强度(MPa)。
普氏岩石分类 表8-16
岩层坚硬程度 地 层 种类
10
岩石坚硬系数fkp Ⅰ 极度坚硬 最坚硬、紧密及坚韧的石英岩和玄武岩,在强度方面为其他岩层所不及者 20 Ⅱ 很硬 很硬的花岗岩层、石英质斑岩,很硬的花岗岩、硅质片岩,比上述石英岩略弱的石英岩,最硬的砂岩及石灰岩 15 Ⅲ 坚硬 Ⅲ—坚硬 甲 花岗岩(紧密的)和花岗岩层,很硬的砂岩和石灰岩,石英质矿脉,硬的砾岩,很硬的铁矿 10 石灰岩(坚硬的)不硬的花岗岩,硬的砂岩,硬大理石,黄铁矿、白云石 8 6 5 Ⅳ 相当坚硬 普通片岩,铁矿 Ⅳ—相当坚硬 砂质片岩,片岩状砂岩 甲 Ⅴ 普通 Ⅴ—普通 甲 Ⅵ 相当软 Ⅵ—相当软 甲 Ⅶ 软地层 Ⅶ—
11
硬的粘土质片岩,不硬的砂岩和石灰岩,软的砾石 各种片岩(不硬的),紧密的泥灰岩 4 3 软片岩,软石灰岩,白垩,岩盐,石膏,冻结土,无烟煤,普通的泥灰岩,破坏的砂岩,胶结的卵石和砂砾,掺石2 土 碎石土,破坏的片岩,散处的卵石和碎石,硬煤(fkp=1.4~1.8),硬化粘土 1.5 粘土(紧密的),普通煤(fkp=1.0~1.4),硬冲积土,粘土质土壤 略带砂性粘土,黄土,略带砂性沃土,湿砂 1 0.8 软地层 甲 Ⅷ 土质地层 种植土,泥炭,略带砂性沃土,湿砂 Ⅸ 散粒地层 砂,漂砾,小砂砾,松散土,开采出的煤 Ⅹ 流砂地层 流砂,沼泽土,含水黄土和其他含水土壤(fkp=0.1~0.3) 0.6 0.5 0.3 这种方法曾在我国较长时期内得到广泛的应用。目前有些单位仍应用此分类。但在长期工程实践中,发现这种分类与其计算方法存在严重的缺陷。
1.它主要是为估计土石工程的工作量、确定施工开挖定额服务的。因此它只能说明岩石开挖的难易程度,不能全面反映岩体的稳定性。
2.fkp值以岩石强度为基础,大量工程实践证明,决定岩体稳定性的主要因素是岩体结构特性,即它的完整性,在分类中虽然也规定要根据岩石的物理状态(风化的、破碎的)划归于较低一类去,这样给确定fkp值带来了很大的主观臆断性。我国各部门由于工程特点不同,确定fkp值标准也不同。甚至在同一地点对同一洞室的岩石,不同的人可以得出相差很大的fkp值。
3.分类等级较多,给使用上带来不便。由于选用的fkp值不同,相应计算得到的围岩压力也相差很大。当fkp=2和fkp=4时,则压力可相差近一倍。
12
4.普氏压力计算公式根据松散体理论而得,而地下洞室多位于坚硬及中等坚硬以上较完整的岩体中,理论假设前提与客观实际相差太大。一般来说,在坚硬地层中围岩压力公式计算结果偏大,而在松散地层中计算结果偏小。
二、泰沙基分类
泰沙基于1946年提出使用钢拱支撑的隧道围岩分类方法。他考虑了岩体的构造、岩性以及影响建筑物稳定的其他一些性质(如受化学侵蚀、膨胀性等),推荐了不同岩性的支撑与衬砌上的荷载计算公式(表8-17)。泰沙基分类在英美等国应用较广。我国有关单位在订规范时也参考了这种分类。 K·泰沙基分类(1946年) 表8-17
岩 层 状 态 1.坚硬的,不受损害 2.坚硬的,呈层状或片状的岩层 3.大块、有一般节理的 4.有裂痕,块度一般的岩层 5.裂隙较多块度小的岩层 6.完全破碎的,但不受化学侵蚀的 土荷载高度(m) 0 0~0.5B 0~0.25B 0.25B~0.35(B+Ht) (0.35~1.10)(B+Ht) 1.10(B+Ht) 说 明 当有掉块或岩爆时可设轻型支撑 采用轻型支撑,荷载局部作用,变化不规则 无侧压 侧压很小或没有 有一定侧压,由于漏水,隧道下部分变软,支撑下部要作基础。有必要时可采用圆形支撑 有很大侧压,必要时修仰拱,推荐采用圆拱支撑 7.挤压变形缓慢的岩层(覆盖厚度中等) (1.10~1.20)(B+Ht) 8.挤压变形缓慢的岩层,覆盖层较厚
(2.10~4.50)(B+Ht) 13
9.膨胀性地质条件 与(B+Ht)无关,一般达80m以上 要用圆形支撑,激烈时可缩性支撑 据我国水电有关部门在一些塌方地段曾用泰沙基分类表所订的土荷载高度进行核算后认为,凡符合泰沙基分类所指的地质条件,一般还较接近于实际情况。但是,这种分类也是建立在岩体塌脱成自然平衡拱的概念基础上。
三、按岩体质量等级的围岩分类
岩体质量是受岩石质量、岩体完整程度、地应力的大小、地下水的作用、软弱结构面产状等因素所影响,因而岩体质量等级也以此为标准。
近年国际上在进行围岩分类时,普遍采用岩体质量等级作为围岩分类的标准。如岩体质量评分的地质力学围岩分类(RMR)、岩体结构评价的RSR围岩分类,以及岩体基本质量分级(BQ)的围岩分类。 (一) RMR分类
本分类是比尼奥斯基(1973)根据矿山开采掘进的经验提出的岩体质量评分的地质力学围岩分类。该分类考虑了六个方面的影响因素作为衡量岩体质量的评分标准。这六个因素为:岩石强度、岩体质量指标RQD、不连续面的间距、状态和方向条件、地下水等。其中岩体质量指标RQD是用来表示岩石的完整性、RQD的确定方法是:采用直径为75mm的双层岩心管金刚石钻进,提取直径为54mm的岩心,将长度小于10cm的破碎岩心及软弱物质剔除,然后测量大于或等于10cm长柱状若
14
心的总长度(Lp)。用这一有效的岩心长度与采集岩心段的钻孔总进尺(L)之比,取其百分数就是RQD。其表示式如下: RQD=(Lp/L)×100% (8-28)
RQD值按其大小可分为五个质量等级,如表8-18所示。 岩石质量等级 表8-18
RQD 0~25 25~50 50~75 75~90 90~100 岩 石 质 量 很 差 差 较 好 好 很 好 RQD的岩石质量等级只是考虑了岩块的大小,也就是岩体的完整性,但它并没有考虑岩石的质量和其他地质因素的影响,因而RMR分类中将RQD作为一项的影响因素来对待。
RMR分类是将上述各因素单项分数后累加起来,得到岩体质量总评分。根据这个评分划分岩体质量等级。如表8-19和表8-20所示。
15
上述二种按岩体质量分类的结果,它们之间的关系已由茹夫莱泽(T.C.Rufledgc)根据新西兰的经验作了对比求得下式: RSR=0.77RMR+22.4
RMR分数计算表 表8-19
数 值 范 围 4~10 100~50 12 75~90 15 0.6~2 15 2~4 25~50 7 50~75 10 0.2~0.6 10 1~2 25~50 4 25~50 8 0.06~0.2 8 5~25 1~5 2 <25 3 <0.06 5 1 1 0 >10 岩石强点荷载 (MPa) 单轴抗压强度 >250 1 度分 数 2 RQD 分 数 不连续间距(m) 分 数 不连续面的状态 分 数 15 90~100 20 >2 20 3 4 粗糙,不连续微粗糙,张开小微粗糙,张开小镜面或夹泥小于5mm夹泥厚大于5mm或张张开,不风化 于1mm,微风化 于1mm,微风化 厚,张开1~5mm连续 开大于5mm连续 30 25 10 20 10~25 10 25~125 0 >125 5 地下水 导洞长10m,水无
16
量(L/min) 裂隙水压力与0 最大应力比值 一般条件 分 数 6 不连续面方向条件 分 数 完全干燥 15 很好 0 0~0.1 润 10 好 -2 0.1~0.2 湿 7 中等 -5 0.2~0.5 4 差 -10 >0.5 流 0 很差 -12
按RMR值划分的质量等级 表8-20(评分与5个因素间能否用函数表示???)
1 2 3 4 5 岩体分级 岩体质量描述 总分(RMR) 自立时间 内聚力(MPa) 摩 擦 角 Ⅰ 很好 100~81 15m跨,10年 >4 >45° Ⅱ 好 80~61 8m跨,6月 3~4 35°~45° Ⅲ 中等 60~41 5m跨,1周 2~3 25°~35° Ⅳ 差 40~21 2.5m跨10h 1~2 15°~25° Ⅴ 很差 ≤20 1m跨30min <1 <15° (二) RSR分类
17
本分类也称岩体结构评价的分类,它是1974年威克霍姆提出的以岩体结构特征作为围岩分类的主要影响因素。此法考虑了地质(参数A)、节理(参数B)和地下水(参数C)三个因素,并按表8-21所列的标准进行评分。RSR值为该三项评分之和,其变化范围在25~100之间。 RSR参数取值标准 表8-21
岩石类型 参 数 A 火成岩 地质 变质岩 沉积岩 地质构造 硬质 中等 软质 破碎 整体的 轻微断裂或褶皱 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 4 30 27 24 19 22 20 18 15 中等断裂或褶皱 15 13 12 10 强烈断裂或褶皱 9 8 7 6 走向垂直轴线 参数 节理状态 B 节 理 极密集节理 密集节理
走向平行轴线 掘 进 方 向 两个方向 平缓 9 13 顺沿倾角 倾斜 11 16 陡倾 13 19 对着倾角 倾斜 10 15 陡倾 12 17 两个方向 平缓 9 14 倾斜 9 14 陡倾 7 11 18
中等节理 中等-块状 块状-整体 整 体 23 30 36 40 24 32 38 43 28 36 40 45 19 25 33 37 11 18 35 40 23 30 36 40 23 28 34 38 19 24 28 34 参数“A+B”项合计值 预计涌水量 参 gal/(min·1000ft) 数 C 地 无 下 少量(<200) 水 中等(200~1000) 大量(>1000) 13—44 节 理 状 态 好 22 19 15 10 一般 19 15 11 8 差 12 9 7 6 好 25 23 21 18 一般 22 19 16 14 差 18 14 12 10 44—75 注:预计涌水量单位gal/(min·1000ft)指1000ft(1000×0.3048m)长的隧洞每分钟的涌水量(1gal=3.785L)。 (三) BQ分类
本分类也称岩体基本质量分级。是近年国标《工程岩体分级标准》提出的。我国岩土工程勘察规范(GB50021-94)根据我国实际,改进了此岩体基本质量分级的标准。认为岩体基本质量分级不仅与岩石的坚硬程度和岩体的完整程度有关,而且还与地下水、软弱结构面和地应力等因素有关。对这些因素的处理方法,提出先考虑岩石坚硬程度和岩体完整程度的影响,据此定出了岩体基本质量指标值BQ。而后考虑地下水、软弱结构面和地应力等因素的影响,据此对BQ值修正,称为岩体基本质量
19
指标修正值[BQ]。
1.岩体基本质量指标值BQ按下式确定 BQ=90+3Rc+250Kv (8-29)
式(8-29)中的Rc为岩石饱和单轴抗压强度(MPa),岩石坚硬程度的划分,如表8-22所示;Kv为岩体的完整性系数,按其值的大小可将岩体划分为不同的完整程度,如表8-23所示。Kv值的大小是与岩体体积裂隙数Jv有关。它的含义是单位岩体体积内的节理裂隙(结构面)数目(条/m3),并按下表8-24所列的Jv值来确定大Kv值。Kv值也可用声波测试确定,这时岩体完整系数从为岩体声波纵波速度与岩石声波纵波速度之比的平方。 岩石坚硬程度 表8-22
Rc(MPa) 坚硬程度 岩体的完整程度 表8-23
>60 坚硬岩 60~30 较坚硬岩 30~15 较软岩 15~5 软岩 <5 极软岩
20
Kv 完整程度 >0.75 完整 0.75~0.55 较完整 0.55~0.35 较破碎 0.35~0.15 破碎 <0.15 极破碎 注:岩体体积节理数Jv系单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 Jv与Kv对照表 表8-24
Jv(条/m3) Kv <3 3~10 10~20 0.55~0.35 20~35 0.35~0.15 >35 <0.15 >0.75 0.75~0.55 注:岩体体积节理数Jv系单位岩体体积内的节理(结构面)数目。
2.按式(8-29)求得BQ值,可安表8-25确定岩体基本质量级别。 岩体基本质量分级 表8-25
基
21
岩体基本质量的定性特征 岩体基本质基岩体基本质量的定性特征 岩体基本本质量级别 Ⅰ 坚硬岩、岩体完整 坚硬岩、岩体较完整; 较坚硬岩,岩体完整 量指标BQ 本质量级别 质量指标BQ 550 Ⅱ 550~451 坚硬岩,岩体破碎; 较坚硬岩,岩体较破碎~破碎; Ⅳ 较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主; 350~251 岩体较完整~较破碎; 软岩,岩体完整~较完整 较软岩,岩体破碎; Ⅴ 软岩,岩体较破碎~破碎; 全部极软岩及全部极破碎岩 ≤250 坚硬岩,岩体较破碎; Ⅲ 较坚硬岩或软硬岩互层,岩体较完整; 450~351 较软岩,岩体完整 注:1.岩石坚硬程度可按表8-22划分;
2.岩体完整程度定量指标应采用实测的岩体完整性系数Kv值按表8-23划分;当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数Jv按表8-24确定Kv值。
3.岩体基本质量修正值的确定
(1)地下水影响修正系数K1值,可按表8-26所示确定。 地下水影响修正系数K1 表8-26
22
地下水出水状态 潮湿或点滴状出水 淋雨状或涌流状出水,水压≤0.1MPa或单位出水量≤10L/min·m 淋雨状或涌流状出水,水压>0.1MPa或单位出水量>10L/min·m BQ >450 0 0.1 0.2 450~351 0.1 0.2~0.3 0.4~0.6 350~251 0.2~0.3 0.4~0.6 0.7~0.9 ≤250 0.4~0.6 0.7~0.9 1.0 (2)主要软弱结构面产状影响系数K2值,可按表8-27所示确定。
主要软弱结构面产状影响修正系数K2 表8-27
结构面产状及其与结构面走向与洞轴线夹角<结构面走向与洞轴线夹角>其他组合 0.2~K2 0.4~0.6 0~0.2 0.4 (3)初始应力状态影响修正系数K3值,可按表8-28和表8-29所示来确定。
23
洞轴线的组合关系 30°、结构面倾角30°~75° 60°、结构面倾角>75° 高初始应力区岩体开挖主要现象 表8-28
应力主 要 现 象 情况 Rc σmax 1.硬质岩:开挖过程中时有岩爆发生,有岩块弹出,洞壁岩体发生剥离,新生裂缝多,成洞性差;基坑有剥离现象,极高成形性差; <4 应力 2.软质岩:岩芯时有饼化现象。开挖过程中洞壁岩体有剥离,位移极为显著,甚至发生大位移,持续时间长,不易成洞;基坑发生显著隆起或剥离,不易成形 高应力 1.硬质岩:开挖过程中可能出现岩爆,洞壁岩体有剥离和掉块现象,新生裂缝多,成洞性较差;基坑时有剥离现象,成形性一般尚好; 4~7 2.软质岩:岩芯时有饼化现象。开挖过程中洞壁岩体位移显著,持续时间长,成洞性差;基坑有隆起现象,成形性差 注:σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。 初始应力状态影响修正系数K3 表8-29
BQ 初始应力状态 >550 极高应力区 高应力区 1.0 0.5 550~451 1.0 0.5 450~351 1.0~1.5 0.5 350~251 1.0~1.5 0.5~1.0 ≤250 1.0 0.5~1.0
24
(4)岩体基本质量指标修正值[BQ]应按下式计算: [BQ]=BQ-100(K1+K2+K3) (8-30)
式中 K1——地下水影响修正系数,按表8-26确定;
K2——主要软弱结构面产状影响修正系数,按表8-27确定; K3——初始应力状态影响修正系数,按表8-29确定。
当无在表8-26、表8-27和表8-29中所列的情况时,修正系数取零。(5)修正后的值仍按表8-25确定围岩质量级别。
25
出现负值时,应按特殊情况处理。[BQ]
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- gamedaodao.net 版权所有 湘ICP备2024080961号-6
违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务