第3章-巖體的力學(xué)性質(zhì)

第3章巖體的力學(xué)性質(zhì)本章內(nèi)容概述巖體結(jié)構(gòu)基本類型巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)巖體的變形特征巖體的強度特征巖體的水力學(xué)性質(zhì)巖體質(zhì)量評價及其分類本章重點難點：

1、巖體結(jié)構(gòu)；

2、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特征

3、巖體的強度特征

4、巖體的破壞機理

5、巖體分類。關(guān)鍵術(shù)語：巖體結(jié)構(gòu)，巖體強度，準(zhǔn)巖體強度；巖體變形，巖石RQD質(zhì)量指標(biāo)；完整性系數(shù)；巖石堅固性系數(shù)要求：

1、掌握本課程重點難點內(nèi)容；

2、了解幾種有代表性的巖體分類方法；

3、了解我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218－94）§3.1概述結(jié)構(gòu)面：是指巖體中存在著的各種不同成因和不同特性的地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面、不連續(xù)面如節(jié)理、片理、斷層、不整合面等。堅硬結(jié)構(gòu)面（干凈的）軟弱結(jié)構(gòu)面（夾泥的夾層的）結(jié)構(gòu)體：由結(jié)構(gòu)面在巖體中切割而成的幾何體稱為結(jié)構(gòu)體（巖石）。塊狀結(jié)構(gòu)體（三維相差不大）板狀結(jié)構(gòu)體（板狀）巖體：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)統(tǒng)一體。巖體的力學(xué)性質(zhì)：巖體抵抗外力作用的的能力巖體力學(xué)性質(zhì)的影響因素：

結(jié)構(gòu)體的力學(xué)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)體本身強度

結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)：粗糙起伏、尺寸效應(yīng)、各向異性、開閉

巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)效應(yīng)：結(jié)構(gòu)面空間分布、組合

環(huán)境影響：水：主要是巖石的水理性質(zhì)和水壓力作用溫度：地下溫度與深度的關(guān)系地應(yīng)力：三維應(yīng)力狀態(tài)影響承載能力地應(yīng)力影響巖體變形與破壞機制應(yīng)力傳播不連續(xù)的巖體變成連續(xù)巖體的力學(xué)性質(zhì)要研究的具體對象§3.2巖體結(jié)構(gòu)基本類型3.2.1巖體結(jié)構(gòu)分類依據(jù)第一依據(jù)結(jié)構(gòu)面類型，它規(guī)定了結(jié)構(gòu)級序軟弱結(jié)構(gòu)面：Ⅰ級結(jié)構(gòu)堅硬結(jié)構(gòu)面：Ⅱ級結(jié)構(gòu)第二依據(jù)結(jié)構(gòu)面切割程度及結(jié)構(gòu)體類型，它規(guī)定了巖體結(jié)構(gòu)的基本類型

Ⅰ級結(jié)構(gòu)：塊狀結(jié)構(gòu)體塊裂結(jié)構(gòu)板狀結(jié)構(gòu)體板裂結(jié)構(gòu)

Ⅱ級結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)面貫通切割碎裂結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面斷續(xù)切割斷續(xù)結(jié)構(gòu)無顯結(jié)構(gòu)面切割完整結(jié)構(gòu)過渡型巖體結(jié)構(gòu)：軟硬面混雜、無序排列散體結(jié)構(gòu)亞類劃分依據(jù)：依據(jù)巖體的原生結(jié)構(gòu)如碎裂結(jié)構(gòu)可分為：塊狀碎裂結(jié)構(gòu)、層狀碎裂結(jié)構(gòu)3.2.2巖體結(jié)構(gòu)分類方案Ⅰ級結(jié)構(gòu)：切割形成的結(jié)構(gòu)面大多與區(qū)域構(gòu)造有關(guān)或與不連續(xù)層面有關(guān)貫通切割不是一個完整體無約束將自然分離Ⅱ級結(jié)構(gòu)：由次級結(jié)構(gòu)面切割而成完整結(jié)構(gòu)（無顯結(jié)構(gòu)面切割）斷續(xù)結(jié)構(gòu)（斷續(xù)結(jié)構(gòu)面切割）碎裂結(jié)構(gòu)（堅硬貫通結(jié)構(gòu)面切割）過渡型結(jié)構(gòu)：

散體結(jié)構(gòu)（軟硬結(jié)構(gòu)面混雜切割）多為斷層破碎帶和強風(fēng)化帶中關(guān)于斷層破碎帶關(guān)于強風(fēng)化帶（四川石棉礦大坪分礦山例）兩種特點：結(jié)構(gòu)面排列無序結(jié)構(gòu)面軟硬混雜參見Tab3-1，Page783.2.3各類巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)特征1、完整結(jié)構(gòu)巖體碎裂結(jié)構(gòu)后天愈合而成愈合形式有兩種：壓力愈合，膠結(jié)愈合壓力愈合，使具有粘性散體粘接在一起膠結(jié)愈合，含硅、鈣、鐵質(zhì)成分侵入“粘的不如原生的牢”2、塊裂結(jié)構(gòu)巖體一組或數(shù)組軟硬結(jié)構(gòu)面切割而成（多為錯動過）參與切割的結(jié)構(gòu)面一般延展較長形成形狀各異的塊體3、板裂結(jié)構(gòu)巖體

主要是層狀巖體受褶皺作用產(chǎn)生層間錯動所致4、碎裂結(jié)構(gòu)巖體多組結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面貫通結(jié)構(gòu)體尺寸大（常以米計）5、斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體不連續(xù)結(jié)構(gòu)面切割所致不形成結(jié)構(gòu)體受力后結(jié)構(gòu)面端部應(yīng)力集中而破壞6、散體結(jié)構(gòu)碎屑狀散體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)面軟硬混雜、無序切割，結(jié)構(gòu)體呈礫狀，大小不一（塊度較碎裂結(jié)構(gòu)小）。分構(gòu)造型和風(fēng)化型糜棱化散體結(jié)構(gòu)：斷層內(nèi)磨蝕，或風(fēng)化所致

結(jié)構(gòu)體的形狀1、板狀結(jié)構(gòu)體：2、柱狀結(jié)構(gòu)體：3、錐形結(jié)構(gòu)體：

結(jié)構(gòu)體的形狀與巖石類型有關(guān)；與區(qū)域構(gòu)造運動強度有關(guān)；與工程圍巖的破壞方式有關(guān)。3.2.4巖體結(jié)構(gòu)對于工程的相對性

之所以要研究巖體結(jié)構(gòu)，是因為人類要在巖體內(nèi)部或上方作工程工程尺寸不同，巖體結(jié)構(gòu)對其穩(wěn)定性影響也不同同一巖體，在其內(nèi)部開挖隧道或鉆孔，穩(wěn)定性不同3.3結(jié)構(gòu)面及其充填特征

結(jié)構(gòu)面具有一定方向、延展較大、厚度較小、變化復(fù)雜、二維地質(zhì)界面使巖體構(gòu)造上不連續(xù)、非均質(zhì)3.3.1結(jié)構(gòu)面的類型及其特征1、原生結(jié)構(gòu)面⑴沉積結(jié)構(gòu)面：沉積巖成巖石過程中形成的地質(zhì)界面常見形式：層面、層理、沉積間斷面（不整合、假整合）、原生軟弱面等。沉積結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與巖層相同沉積面特征決定于沉積環(huán)境海相：延展范圍廣、分布穩(wěn)定陸相：易尖滅、透鏡或扁豆體沉積結(jié)構(gòu)面的特征：常見泥裂、波痕、交錯層理、縫合線、古生物遺跡、古風(fēng)化殘積物、軟弱夾層等⑵火成結(jié)構(gòu)面：巖漿侵入、冷凝、噴溢所形成的結(jié)構(gòu)面常見形式：流層、流線、火山巖流接觸面、各種蝕變面擠壓破碎帶、原生節(jié)理等接觸帶延展強原生節(jié)理延展不強，粗糙起伏，平行或垂直接觸面，有時充填充填節(jié)理、擠壓破碎帶、蝕變帶較弱⑶變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：巖體變質(zhì)過程中所形成的結(jié)構(gòu)面常見形式：片理、片麻理、板理、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：與巖層一致延展性差，分布密集，除板理外，其余都較粗糙抗剪強度低，含水后更差2、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面是地殼構(gòu)造運動作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面常見形式：劈理、節(jié)理、斷層、層間錯動等大小不一、寬窄不一、起伏粗糙不一、充填不一3、次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面？地表附近外部影響引起產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面風(fēng)化所致地下水所致卸載所致沖擊震動所致（如爆破、天外隕石）結(jié)構(gòu)面類型及特征：參見Tab2-2,Page843.3.2結(jié)構(gòu)面的分級

Ⅰ級結(jié)構(gòu)面：區(qū)域構(gòu)造控制面，如斷層，延展范圍大，公里級

Ⅱ級結(jié)構(gòu)面：一般構(gòu)造斷裂延展性強而寬度有限，米到公里級

Ⅲ級結(jié)構(gòu)面：延展性差的小型構(gòu)造斷裂，米到百米級

Ⅳ級結(jié)構(gòu)面：延展性較差的成組分布的節(jié)理，米級

Ⅴ級結(jié)構(gòu)面：延展性極差的隨機性小節(jié)理，米級及其以下前三級為實測結(jié)構(gòu)面，后兩種為統(tǒng)計結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面分級及其特征：參見Tab2-3，Page873.3.3結(jié)構(gòu)面狀態(tài)

⑴

結(jié)構(gòu)面的分類：按照貫通與否，可分作三類非貫通結(jié)構(gòu)面半貫通結(jié)構(gòu)面貫通結(jié)構(gòu)面⑵結(jié)構(gòu)面的分布結(jié)構(gòu)面對巖體強度影響，與結(jié)構(gòu)面性態(tài)、結(jié)構(gòu)面的分布相關(guān)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面的形態(tài)結(jié)構(gòu)面的延展度結(jié)構(gòu)面的密集度巖體裂隙度K

節(jié)理平均間距d

巖體中有多組節(jié)理時

巖體的切割度Xe

巖體的切割度是指巖體被切割分離的程度切割度：等于某節(jié)理的巖體中的面積除以該方向巖體截面積當(dāng)一貫截面方向多個節(jié)理時某個節(jié)理組產(chǎn)生的切割度⑶結(jié)構(gòu)面的充填物充填物的C、Φ值較兩壁小得多當(dāng)充填物含水時，降低更明顯§3.4結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)1、結(jié)構(gòu)面的法向變形Goodman理論：法向變形與壓力關(guān)系

剛度系數(shù)Bandis理論：

法向變形與壓力關(guān)系

剛度系數(shù)（理論）剛度系數(shù)（經(jīng)驗）初始剛度系數(shù)與最大閉合量2、剪切變形⑴結(jié)構(gòu)面粗糙無充填時結(jié)構(gòu)面剪切變形過程：分光滑結(jié)構(gòu)面與粗糙起伏結(jié)構(gòu)面剪切過程（在正壓力作用下）：初始表現(xiàn)彈性不同起伏粗糙度剪切變形曲線不同剪切剛度

Goodman經(jīng)驗公式

粗糙起伏節(jié)理面的剪切騎越σnτ⑵結(jié)構(gòu)面含有充填物時張性結(jié)構(gòu)面常常含有充填物。當(dāng)充填物較兩壁軟弱時，對結(jié)構(gòu)面剪切試驗①充填物厚度大于結(jié)構(gòu)面起伏度時②充填物厚度小于結(jié)構(gòu)面起伏度時討論：剪切應(yīng)力與位移關(guān)系變化δτ3、抗剪強度①平直結(jié)構(gòu)面問題張性結(jié)構(gòu)面未貫通或膠結(jié)結(jié)構(gòu)面στστ②粗糙結(jié)構(gòu)面

剪脹的概念

剪脹角的概念

剪脹角的幾何含義δtδnJRC的確定結(jié)構(gòu)面分形曲線的測定目測確定計算確定

Φp--峰值剪切角，可用傾斜滑移傾角確定，亦可用下式計算

結(jié)構(gòu)面峰值剪切強度的尺寸效應(yīng)（隨著尺寸增大而減小）隨著尺寸增大：峰值強度時位移增大剪切破壞由脆性向延性變化峰值剪脹減小隨著粗糙度減小，尺寸效應(yīng)減小結(jié)構(gòu)面接觸的尺寸效應(yīng)結(jié)構(gòu)面面積大，接觸面積大，接觸點少結(jié)構(gòu)面面積小，接觸面積小，接觸點多結(jié)構(gòu)面抗剪強度與結(jié)構(gòu)面形成歷史關(guān)系新鮮結(jié)構(gòu)面抗剪強度大古老結(jié)構(gòu)面抗剪強度小結(jié)構(gòu)面抗剪強度與剪切試驗次數(shù)的關(guān)系初次剪切，抗剪強度高隨著剪切次數(shù)的增加，抗剪強度逐漸降低剪切次數(shù)充分多，結(jié)構(gòu)面磨平，無剪切峰值，摩擦問題討論：結(jié)構(gòu)面抗剪強度受充填層的影響充填層厚度大于起伏度充填層厚度小于起伏度充填物含水的情形

巖體中含有結(jié)構(gòu)面，巖體的受理變形受結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性、分布情況和產(chǎn)狀直接影響1、巖體的單軸和三軸壓縮變形

巖體單軸壓縮變形特性

試驗方法：巖柱試驗（常用來測強度）表面承壓板法§3.5巖體的變形特性采用何種加荷方式，可根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)和工程要求而定。

完整巖體：可采用大循環(huán)加荷方式，以確定巖體在不同荷載下的變形特性；

多裂隙巖體：可采用多循環(huán)或單循環(huán)加荷方式，以了解各種結(jié)構(gòu)面對巖體變形的影響。加荷方式（1）直線型：堅硬、完整無裂隙巖體直線型下凹型上凹型S型（2）下凹型：節(jié)理裂隙發(fā)育，泥質(zhì)充填，巖性軟弱（3）上凹型：堅硬但裂隙發(fā)育，多呈張開而無充填物

單調(diào)加載時壓密階段明顯

逐級循環(huán)加載時形成回滯環(huán)—不斷后移，且有一定彈性滯后峰值后應(yīng)力下降緩慢，且有殘余應(yīng)力巖柱試驗測得變形模量εσ

當(dāng)存在彈性后效（滯彈性）三軸壓縮變形特征類似單軸壓縮試驗，底板保留水平約束，垂直方向單軸施加壓力進行壓縮實驗

另施圍壓試驗應(yīng)力應(yīng)變曲線與單軸類似εσ

上述承壓板法測得彈性模量或變形模量偏低巖體動彈性模量Ed的測定：采用小量藥包爆炸激發(fā)地震波，在距震源一定距離設(shè)置檢波器，檢測彈性波。根據(jù)彈性波波速算出動彈性模量Ed和動泊松比μd。式中：vp,,vs

分別為縱波波速和橫波波速，ρ為巖體密度。一般而言：Ed>Ee,μd>μ。2、巖體剪切變形特征剪應(yīng)變與剪應(yīng)力關(guān)系曲線屈服前與壓應(yīng)力應(yīng)變曲線相近屈服以后應(yīng)力反復(fù)升降峰值后陡降，然后殘余抗剪強度3、巖體各向異性特征

主要有兩個因素決定了巖體的非各向同性其一是組成巖石結(jié)構(gòu)體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方向性其二是結(jié)構(gòu)面的方向性結(jié)構(gòu)面的方向性的影響：分離度χ=1/3和χ=2/3兩組結(jié)構(gòu)面§3.6巖體的強度特性巖體的強度的概念巖體的抗壓強度與抗剪強度巖體強度的影響因素，結(jié)構(gòu)面力學(xué)性能與方位較突出1、巖體強度的測定⑴巖體單軸抗壓強度的測定⑵

巖體抗剪強度的測定雙千斤頂法

單千斤頂法⑶

巖體三軸壓縮強度試驗試驗方法試驗數(shù)據(jù)處理：不同圍壓不同軸向壓力強度2、單結(jié)構(gòu)面的強度效應(yīng)巖體中有單一結(jié)構(gòu)面如圖在加載試驗中，結(jié)構(gòu)面上應(yīng)力將前兩式代入結(jié)構(gòu)面強度曲線方程F

將前兩式代入結(jié)構(gòu)面強度曲線方程得結(jié)構(gòu)面剪切破壞條件或用摩擦系數(shù)表示之上式左邊大于右邊，巖石將沿著結(jié)構(gòu)面破壞，等式成立則極限平衡

巖體沿著結(jié)構(gòu)面破壞條件討論上式中β為π/2和Φw，使等式成立需σ1→∞所以說不會沿著結(jié)構(gòu)面破壞研究σ1的最小值，將其對β求導(dǎo)并令之等于0

則有σ1min若不沿著該結(jié)構(gòu)面破壞

沿著結(jié)構(gòu)面破壞的β取之范圍通過幾何關(guān)系可以確定

巖體三軸抗壓強度對于結(jié)構(gòu)面對于無結(jié)構(gòu)面的巖石當(dāng)巖體強度就是結(jié)構(gòu)面的強度當(dāng)巖體的強度就是巖石結(jié)構(gòu)體的強度當(dāng)σ3=0，巖體單軸應(yīng)力狀態(tài)下結(jié)構(gòu)面影響問題

3、多結(jié)構(gòu)面巖體的強度4、巖體強度的估算⑴準(zhǔn)巖體強度關(guān)于彈性波的概念聲波或超聲波在巖石或巖體中的傳播速度巖體完整性系數(shù)

準(zhǔn)巖體強度⑵Hoek-Brown經(jīng)驗方程§3.7巖體質(zhì)量評價及分類

巖體分類的意義：人類生產(chǎn)生活活動與巖體的關(guān)系（地下工程、低級工程、邊坡工程等）巖體的特殊性：特殊地質(zhì)體（成巖年代、礦物組成、結(jié)晶類型、風(fēng)化程度、原巖應(yīng)力、構(gòu)造行跡、結(jié)構(gòu)面….）1、按巖芯質(zhì)量指標(biāo)分類

蒂爾（Deer,1968)提出根據(jù)鉆探時巖芯完好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對巖體分類。式中：li—所取巖芯中≥10cm長度的巖芯段的長度；

L—鉆進巖芯的總程度，m。RQD（％）0～2525~5050~7575~9090～100等級ⅠⅡⅢⅣⅤ分類很差差較好良好很好2、按巖體結(jié)構(gòu)類型分類中國科學(xué)院地質(zhì)研究所，將巖體按照結(jié)構(gòu)類型分成四類，每一類又分成2~3個亞類3、按巖體質(zhì)量分級我國工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94)⑴、工程巖體分級的基本方法①確定巖體基本質(zhì)量

《標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為巖石的堅硬程度和巖體完整程度決定巖體的基本質(zhì)量。巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)定性差。A、采用飽和巖石單軸抗壓強度σC劃分巖石堅硬程度σ

C

(Mpa)>6060~3030~1515~5

<5堅硬程度堅硬較堅硬較軟巖軟巖極軟巖σC與點荷載強度指數(shù)的關(guān)系：是指直徑50mm圓柱試件徑向加壓時的點荷載強度。B、采用完整性系數(shù)Kv劃分巖體完整程度Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎Jv<33~1010~2020~35>35Kv>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15巖體體積節(jié)理數(shù)Jv(條/m3)：式中：Sn——第n組節(jié)理每米長測線上節(jié)理的條數(shù)；

Sk——每立方米巖體非成組節(jié)理條數(shù)。Jv與Kv的對照關(guān)系：②巖體基本質(zhì)量分級A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)的計算注意：當(dāng)σC>90Kv+30時，應(yīng)以σC=90Kv+30代入上式計算Q值；當(dāng)Kv>0.04σC+0.4時，應(yīng)以Kv=0.04σC+0.4代入上式計算Q值；式中：BQ——巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；

σC——巖石飽和單軸抗壓強度(Mpa);Kv——巖體完整性系數(shù)。B、按BQ值進行巖體基本質(zhì)量分級基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量定性特征巖體基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)Ⅰ堅硬巖，巖體完整；>550Ⅱ堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整；550～451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整；450～351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，巖體較破碎～破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整～較破碎；軟巖，巖體完整～較完整；350～251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖；<250③基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的修正

結(jié)合工程具體情況，對BQ進行修正，修正值[BQ]按下式計算：式中：K1——地下水影響修正系數(shù)；K2——主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；

K3——初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)。A地下水影響修正系數(shù)K1地下水出水狀態(tài)

BQ>450450~351350~251<250潮濕或點滴出水

0

0.10.2～0.30.4～0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓≤0.1MPa，或單位出水量≤10L/(min.m)

0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓＞0.1MPa或單位出水量＞

10L/(min.m)

0.20.4～0.60.7～0.9

1.0B主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角<300結(jié)構(gòu)面傾角300～750結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線的夾角>600結(jié)構(gòu)面傾角>750其它組合K20.4~0.60~0.20.2~0.4C初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)K3初始應(yīng)力狀態(tài)BQ>550550～451450~351350~251<250極高應(yīng)力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應(yīng)力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0⑵、工程巖體分類標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用①巖體物理參數(shù)的選用工程巖體的級別一旦確定，可按表選用巖體的物理參數(shù)和結(jié)構(gòu)面的抗剪強度參數(shù)。②地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定自穩(wěn)能力：工程跨度、自穩(wěn)時間、落塊、塌方巖體級別與巖體物理力學(xué)參數(shù)基本質(zhì)量級別重力密度γ(kN/m3)內(nèi)摩擦角Φ(0)粘結(jié)力C(Mpa)變形模量E(Gpa)泊松比μⅠ>26.5>60>2.1>33<0.2Ⅱ60~502.1~1.533~200.2~0.25Ⅲ26.5~24.550~391.5~0.720~60.25~0.3Ⅳ24.5~22.539~270.7~0.26~1.30.3~0.35Ⅴ<22.5<27<0.2<1.3>0.35巖體級別與巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)基本質(zhì)量級別兩側(cè)巖體的堅硬程度及結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角Φ(0)粘結(jié)力C(Mpa)Ⅰ堅硬、結(jié)合好>37>0.22Ⅱ堅硬－較堅硬、結(jié)合一般；軟弱巖，結(jié)合好37~290.22~0.12Ⅲ堅硬－較堅硬、結(jié)合差；較軟弱巖，結(jié)合一般29~190.12~0.08Ⅳ較堅硬－較軟巖、結(jié)合差—很差；軟弱巖、結(jié)合差；軟質(zhì)巖的泥化面19~130.08~0.05Ⅴ較堅硬及全部軟質(zhì)巖、結(jié)合很差；軟質(zhì)巖泥化層本身<13<0.05巖體級別與地下工程巖體自穩(wěn)能力基本質(zhì)量級別自穩(wěn)能力Ⅰ跨度<20m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊，無塌方Ⅱ跨度10~20m，可基本穩(wěn)定，局部發(fā)生掉塊或小塌方跨度<10m，可長期穩(wěn)定，偶有掉塊Ⅲ跨度10~20m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個月，可發(fā)生小至中塌方跨度5~10m，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小至中塌方跨度<5m，可基本穩(wěn)定Ⅳ跨度>5m，一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動變形、小塌方，可發(fā)展為中至大塌方。跨度<5m，可穩(wěn)定數(shù)日至1個月Ⅴ無自穩(wěn)能力注：小塌方：塌方高度<3m，或塌方體積<30m3中塌方：塌方高度3～6m，或塌方體積30～100m3大塌方：塌方高度>6m，或塌方體積>100m34、巖體地質(zhì)力學(xué)分級（CSIR分類）南非科學(xué)與工業(yè)研究委員會（一說是賓尼奧夫斯基）提出CSIR分類指標(biāo)值RMR，然后進行修正RMR(RockMassRating)由下列6種指標(biāo)組成：

（1）巖塊強度(R1)

（2）RQD值(R2)（3）節(jié)理間距(R3)（4）節(jié)理條件(R4)（5）地下水(R5)

（6）節(jié)理方向?qū)こ痰挠绊懙男拚齾?shù)（R6）

即：（1）對應(yīng)巖石強度的巖體評分值R1

點荷載指標(biāo)（Mpa）

巖石單軸抗壓強度Rc(Mpa)評分值>10>250154~8100~250122~450~10071~225~504不采用5~252不采用1~51不采用<10（2）對應(yīng)于巖芯質(zhì)量指標(biāo)的巖體評分值R2RQD（％）91～10076~9051~7526~50

<25評分值20171383（3）對應(yīng)于最有影響的節(jié)理組間距的巖體評分值R3節(jié)理間距（m）>31~30.3~10.05~0.3<0.05評分值302520105（4）對應(yīng)于節(jié)理狀態(tài)的巖體評分值R4

說明評分值尺寸有限的粗糙的表面、硬巖壁25略粗糙的表面、張開度<1mm，硬巖壁20略粗糙的表面、張開度<1mm，軟巖壁12光滑表面；由斷層泥充填厚度為1～5mm；張開度1～5mm，節(jié)理延伸超過數(shù)米6由厚度>5mm的斷層泥充填的張開節(jié)理;張開度>5mm的節(jié)理，延伸超過數(shù)米0（5）取決于地下水狀態(tài)的巖體評分值R5每米隧道的涌水量（L/min）節(jié)理水壓力與最大主應(yīng)力的比值總的狀態(tài)評分值無0完全干燥15<10<0.1潮濕1010～250.1～0.2濕725～1250.2～0.5有中等壓力水，滴水4>125>0.5有嚴(yán)重地下水問題，流水0（6）節(jié)理方位對RMR的修正值R6方位對工程的影響評價隧道地基邊坡很有利000有利－2－2－5一般－5－7－25不利－10－15－50很不利－12－25節(jié)理走向與傾角對隧道掘進的影響節(jié)理走向垂直于隧道軸線節(jié)理走向平行于隧道軸線傾角00～200順傾向掘進逆傾向掘進傾角450～900200～450450～900200～450450～900200～450不考慮走向很有利有利一般不利很不利一般一般根據(jù)總分確定巖體分級

類別

巖體描述巖體評分值RMR

Ⅰ很好81~100

Ⅱ好61~80

Ⅲ較好41~60Ⅳ較差21~40Ⅴ很差0~20巖體分級的意義考慮不支護隧道的自穩(wěn)時間分類號ⅠⅡⅢⅣⅤ平均自穩(wěn)時間15m跨，20年10m跨，1年5m跨，1星期2.5m