巖石力學(xué)課件巖體綜合調(diào)查及分類(lèi)

巖石力學(xué)課件巖體綜合調(diào)查及分類(lèi)第一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六§7-1巖體綜合調(diào)查方法

調(diào)查方法：鉆孔取心，沿暴露面調(diào)查

一、鉆孔取心調(diào)查

鉆取巖心，計(jì)算節(jié)理密度、間距、巖心采取率或巖石質(zhì)量指標(biāo)等，必要時(shí)，用點(diǎn)荷載測(cè)巖石強(qiáng)度。1、鉆孔取心要求（1）鉆孔布置：結(jié)合工程要求，按一定網(wǎng)格布置鉆孔；鉆孔方位盡量與幾組結(jié)構(gòu)面斜交，或結(jié)合暴露面調(diào)查考慮鉆孔方位，以便綜合分析調(diào)查資料。（2）鉆具要求：采用金剛石鉆頭、雙管或三管鉆具、巖心定向裝置。（3）巖心采集和保存第二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

2、巖心調(diào)查記錄第三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六鉆孔巖心柱狀圖：

按鉆孔穿過(guò)巖層的巖性和節(jié)理繪成柱狀。柱狀圖應(yīng)包括：

A、巖性界線和巖性符號(hào)

B、礦化及礦物符號(hào)

C、礦脈及巖脈

D、節(jié)理、破碎帶或斷層巖心描述：包括節(jié)理蝕變程度、節(jié)理面粗糙度、節(jié)理面充填及膠結(jié)情況，斷層及破碎帶內(nèi)的構(gòu)造巖類(lèi)型及厚度等。第四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、沿暴露面調(diào)查在邊坡和地下坑道壁面進(jìn)行調(diào)查：

A、巖體構(gòu)造：結(jié)構(gòu)面組數(shù)、密度、產(chǎn)狀、連續(xù)性、起伏度和粗糙度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

B、地下水：地下水賦存情況、涌水、流水、浸水點(diǎn)的位置及分布特征。

C、巖體和不連續(xù)面風(fēng)化情況

D、節(jié)理巖塊的強(qiáng)度和壁面回彈值等

第五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（－）結(jié)構(gòu)面成因類(lèi)型

1、層理面：沉積成巖過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)面。

2、不整合面：老巖層的風(fēng)化剝蝕面和新巖層的底面，是不連續(xù)面。

3、斷層：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中形成的斷裂面。按力學(xué)屬性可分為：張性斷層、壓性斷層、張扭性及壓扭性斷層。根據(jù)構(gòu)造巖和斷面上的擦痕鑒別。

4、節(jié)理：是巖體中未發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的斷裂面，有張節(jié)理和剪節(jié)理，根據(jù)節(jié)理面形態(tài)粗糙度、張開(kāi)度等特征進(jìn)行判斷。

5、劈理：是指巖層中大致平行、密集、微細(xì)的構(gòu)造節(jié)理，其間距一般為幾個(gè)mm-幾個(gè)cm，若大于幾cm則應(yīng)稱(chēng)為節(jié)理。強(qiáng)烈擠壓地段出現(xiàn)，常與褶皺、斷層同時(shí)形成相伴產(chǎn)出，褶皺變形或斷層錯(cuò)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的密集剪切破裂面。第六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（二）不連續(xù)面張開(kāi)度或厚度指不連續(xù)面兩側(cè)壁的垂直距離。

（三）不連續(xù)面的粗糙度（四）不連續(xù)面的滲水性：流水、滲水、潮濕、干燥（五）巖體和不連續(xù)面風(fēng)化蝕變程度可用三種方法確定：

1、肉眼鑒定充填物和兩壁巖石風(fēng)化蝕變程度。

2、用回彈儀測(cè)定不連續(xù)面兩壁巖石的回彈值，將其與同種新鮮巖面的回彈值進(jìn)行比較分級(jí)。

3、在不連續(xù)面壁取巖塊作點(diǎn)荷載試驗(yàn)，與同種新鮮巖塊的點(diǎn)荷載強(qiáng)度值進(jìn)行比較分級(jí)。第七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六具體做法是：沿暴露面布置一條測(cè)線，測(cè)線基點(diǎn)設(shè)在調(diào)查區(qū)邊緣，沿測(cè)線拉一皮尺，逐條量測(cè)每條結(jié)構(gòu)面距基點(diǎn)的距離（基距）、產(chǎn)狀、持續(xù)性、粗糙度、充填、膠結(jié)情況、張開(kāi)度、風(fēng)化或蝕變程度、滲水情況等。沿邊坡調(diào)查時(shí)，測(cè)出不連續(xù)面跡線長(zhǎng)度（持續(xù)性即延展長(zhǎng)度）。沿地下坑道調(diào)查時(shí)，沿坑道壁布置測(cè)線，根據(jù)不連續(xù)面在坑道內(nèi)的出露情況，將持續(xù)性分為3類(lèi)：（1）不連續(xù)面跡線穿越頂?shù)装澹唬?）不連續(xù)面跡線穿越頂板或底板；（3）不連續(xù)面跡線在壁面上出現(xiàn)。第八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

第九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

三、結(jié)構(gòu)面的空間分布規(guī)律

1、優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組分析通過(guò)赤平極射投影作結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)等密圖，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組。優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組即為產(chǎn)狀相近的結(jié)構(gòu)面的總合。

赤平極射投影方法:

（1）基本原理赤平極射投影是表示物體的幾何要素（點(diǎn)、線、面）空間方位和角度關(guān)系的平面投影，并不涉及面積的大小、線段的絕對(duì)長(zhǎng)度和點(diǎn)與點(diǎn)之間的絕對(duì)距離。第十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

赤平極射投影的作圖包括兩個(gè)步驟：a、作球面投影利用一個(gè)球體作為投影工具

（叫投影球），如圖所示。將物體的幾何要素從投影球中心投影到球面上去，得到球面投影，如圖中結(jié)構(gòu)面SHN。

b、化球面投影為赤平投影由圖中F射點(diǎn)(簡(jiǎn)稱(chēng)極點(diǎn))向球面投影發(fā)出射線，如FH、FS、FN等（稱(chēng)為極射）。它們與投影球的赤道平面(亦稱(chēng)赤平面)ESWN的交點(diǎn)N、M、S就是赤平極射投影。E，S，W，N表示地理方位東，南，西，北。第十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（2）投影方法

設(shè)有一個(gè)結(jié)構(gòu)面，走向是南北，傾向東，傾角α。首先通過(guò)S-N線，作傾向東的一個(gè)圓，如球體中的SHNK圓，即表示這個(gè)結(jié)構(gòu)面，它在球體中與赤平面NWSE的夾角α，就是它的傾角。這個(gè)結(jié)構(gòu)面與上半球面的交線是SHN，由極點(diǎn)F向SHN引射線，與赤平面相交一個(gè)圓弧NMS，則此圓弧即為結(jié)構(gòu)面SHN的赤平極射投影。

第十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六①、通過(guò)球心的平面，由于產(chǎn)狀不同有以下三種不同的投影特征：

a．直立平面的投影就是赤平面上大圓的一條直徑，如圖所示中的AB直線。

第十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

b．水平面的赤平投影就是赤平面上的大圓周，如圖所示，該大圓稱(chēng)為基圓。

第十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六c．傾斜平面的赤平投影則是在基圓內(nèi)的一個(gè)大圓弧。還有一部分圓弧在基圓外。包括這部分的稱(chēng)全空間赤平投影。如圖所示，NESW為基圓，A‘B為全空間赤平投影所作的大圓。一般所指的赤平投影就是在基圓以?xún)?nèi)的部分，稱(chēng)為空間半赤平投影。

第十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六②、空間任意一個(gè)不通過(guò)球心的平面，其球面投影必為直徑小于基圓直徑的小圓，如圖所示。

第十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六③、通過(guò)球心的直線，在赤平面上的投影是一個(gè)點(diǎn)，如圖所示。直線OK在赤平面上的投影為K’點(diǎn)。

第十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（3）投影網(wǎng)(吳爾夫等角投影網(wǎng)，簡(jiǎn)稱(chēng)吳氏經(jīng)緯網(wǎng))

第十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（4）利用投影網(wǎng)做投影的步驟和方法

例1：已知一個(gè)結(jié)構(gòu)面走向北東400，傾向南東，傾角600，用吳氏網(wǎng)作其赤平投影。

（a）將繪圖透明紙放在投影網(wǎng)上，按投影網(wǎng)大小劃圓，在圓周上同樣標(biāo)出E,S,W,N四個(gè)方位；第二十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（b）根據(jù)結(jié)構(gòu)面的走向方位，依投影網(wǎng)上的刻度，在圖紙圓周上取北東400和南西400的a，b兩點(diǎn)，ab聯(lián)線的方位等于結(jié)構(gòu)面的走向，如圖(a)所示。（c）如圖(b)所示，轉(zhuǎn)動(dòng)透明紙，使a、b兩點(diǎn)和投影網(wǎng)的N、S極點(diǎn)重合。根據(jù)上述投影原理可知，結(jié)構(gòu)面傾向南東時(shí)，投影圓弧凹向南東，故投影線落在投影網(wǎng)的左半部。根據(jù)結(jié)構(gòu)面的傾角600，描下投影網(wǎng)上相同角度的經(jīng)線aMb，此圓弧即為所求結(jié)構(gòu)面的赤平極射投影。第二十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

例2：已知一直線的產(chǎn)狀為1500∠400

，求作該直線的赤平極射投影。

作圖步驟如下：

①將繪圖透明紙放在投影網(wǎng)上，按投影網(wǎng)大小劃圓，在圓周上同樣標(biāo)出E，S，W，N四個(gè)方位；②找到1500的方位點(diǎn)A，過(guò)OA有一直徑交圓周于B點(diǎn)，從B點(diǎn)沿BO方向向圓心方向400

角距得到C點(diǎn)。C點(diǎn)就是所求直線的赤平投影點(diǎn)。第二十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六例3：作平面法線的赤平投影，已知任意一個(gè)過(guò)球心的平面，可以作與它相垂直的法線的投影。設(shè)已知平面的產(chǎn)狀為2200∠500，作圖步驟如下：①將繪圖透明紙放在投影網(wǎng)上，按投影網(wǎng)大小劃圓，在圓周上同樣標(biāo)出E,S,W,N四個(gè)方位；②找到2200的方位點(diǎn)A，在OA半徑上，以圓心O為00向A方向數(shù)500得到B點(diǎn)。B點(diǎn)就是已知平面法線的投影。B點(diǎn)與該平面是900角距關(guān)系。第二十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六結(jié)構(gòu)面的極點(diǎn)圖：空間平面的法線投影為一個(gè)點(diǎn)，即極點(diǎn)，因此可用極點(diǎn)代表一個(gè)結(jié)構(gòu)面。在赤平投影圖上，用極點(diǎn)代表一個(gè)平面，平面的傾角為從圓心至極點(diǎn)的角距，如圖。第二十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

赤平等積投影（

施氏子午緯度圈網(wǎng)）：

赤平等積投影與赤平極射投影一樣，可表示直線、平面的空間方位及相互間的角度關(guān)系。子午線用于表示平面或直線的傾向，緯度圈用于表示平面或直線的傾角。平面（用法線代表）和直線在子午緯度圈網(wǎng)上的投影都是一個(gè)點(diǎn)。第二十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六用施氏子午緯度圈網(wǎng)作結(jié)構(gòu)面的極點(diǎn)圖：空間平面的法線投影為一個(gè)點(diǎn)，即極點(diǎn)，因此可用極點(diǎn)代表一個(gè)結(jié)構(gòu)面。例如：三個(gè)結(jié)構(gòu)面，其產(chǎn)狀為35/60、50/40、70/30，其極點(diǎn)為圖中的A、B、C三點(diǎn)。第二十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

用施氏子午緯度圈網(wǎng)作結(jié)構(gòu)面的極點(diǎn)圖：

第二十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

極點(diǎn)計(jì)數(shù)圖丹尼斯計(jì)算網(wǎng)：A型和B型網(wǎng)第二十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

極點(diǎn)等密線圖（極點(diǎn)等密圖）計(jì)數(shù)圖中數(shù)字相等的點(diǎn)的連線即為極點(diǎn)等密線圖。第二十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

2、優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組分析及其應(yīng)用

在實(shí)際工程中，結(jié)合各組結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀和數(shù)量，權(quán)衡各優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組對(duì)工程穩(wěn)定性的影響，在可能的情況下，選擇最適宜的巷道走向，減少支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用。第三十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

四、結(jié)構(gòu)面間距的統(tǒng)計(jì)規(guī)律

（一）結(jié)構(gòu)面間距的概念

真間距：兩條結(jié)構(gòu)面之間的垂直距離。

視間距：沿測(cè)線兩相鄰結(jié)構(gòu)面之間的距離。（二）優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面組的間距統(tǒng)計(jì)分析Priest和Hudson（1976）對(duì)英國(guó)的許多沉積巖調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于給定的不連續(xù)面間距x,其頻率（單位長(zhǎng)度內(nèi)不連續(xù)面的條數(shù)），可由函數(shù)f(x)確定：其中：λ≈1/x’,是很多不連續(xù)面的平均頻率，x’是平均間距。第三十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

Priest和Hudson（1976）提出可采用下列公式估算巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD：當(dāng)λ值在6～16/m范圍內(nèi)時(shí)，用下列線性關(guān)系得到的巖石質(zhì)量指標(biāo)與實(shí)測(cè)的巖石質(zhì)量指標(biāo)非常接近：第三十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六§7-2工程巖體分類(lèi)

分類(lèi)的目的：為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。

按分類(lèi)目的：綜合性和專(zhuān)題性?xún)煞N；按因素：?jiǎn)我蛩胤诸?lèi)法和多因素分類(lèi)法。第三十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

一、工程巖體分類(lèi)的影響因素

1、巖石的質(zhì)量主要表現(xiàn)在巖石的強(qiáng)度和變形性質(zhì)方面。2、巖體的完整性巖體完整性取決于不連續(xù)面的組數(shù)和密度。如結(jié)構(gòu)面頻率、間距、巖心采取率、RQD以及完整性系數(shù)等定量指標(biāo)。這些定量指標(biāo)是表征巖體工程性質(zhì)的重要參數(shù)。3、結(jié)構(gòu)面條件結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、粗糙度和充填情況。巖體的工程性質(zhì)主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和分布狀態(tài)以及充填物的性質(zhì)。

第三十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

4、巖體及結(jié)構(gòu)面的風(fēng)化程度風(fēng)化程度越高，巖體越破碎，強(qiáng)度越低。5、地下水滲流，軟化，膨脹，崩解，靜、動(dòng)水壓力等。6、地應(yīng)力地應(yīng)力難于測(cè)定，它對(duì)工程的影響程度也難于確定，因此，其影響一般在綜合因素中反映。

第三十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

二、典型工程巖體分類(lèi)法介紹

1、普氏分類(lèi)法以巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度作為分類(lèi)依據(jù)，根據(jù)普氏堅(jiān)固性系數(shù)f將巖石分為十級(jí)。f

值越大，巖體越穩(wěn)定。式中：Rc—巖石單軸抗壓強(qiáng)度，MPa

f≥20為1級(jí)，最堅(jiān)固；f≤0.3為第10級(jí)，最軟弱。

優(yōu)點(diǎn)：指標(biāo)少，易于使用。

缺點(diǎn)：未考慮巖體的完整性、巖體結(jié)構(gòu)特征，不能反映巖體強(qiáng)度，因此，不能作為客觀評(píng)價(jià)巖體穩(wěn)定性依據(jù)。第三十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類(lèi)法

類(lèi)別巖石單軸抗壓強(qiáng)度σc(MPa)

堅(jiān)固性

Ⅰ250～160特堅(jiān)固

Ⅱ160～100堅(jiān)固

Ⅲ100～40次堅(jiān)固

Ⅳ

<40軟巖40100160250ⅠⅡⅢⅣ第三十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、按巷道巖石穩(wěn)定性分類(lèi)-Stini)分類(lèi)

第三十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六4、按巖體完整性系數(shù)Kv（龜裂系數(shù)）分類(lèi)式中：Vpm、Vpr—巖體、巖石彈性縱波速度（m/s)。

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第三十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

5、按巖芯質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類(lèi)

笛爾（Deer,1968)提出根據(jù)鉆探時(shí)巖芯完好程度來(lái)判斷巖體的質(zhì)量，對(duì)巖體分類(lèi)。

式中：li—所取巖芯中≥10cm長(zhǎng)度的巖芯段的長(zhǎng)度；

L—鉆進(jìn)巖芯的總長(zhǎng)度，m。

RQD（％）

0～2525~5050~7575~9090～100等級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤ分類(lèi)很差差較好良好很好第四十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六例某鉆孔的長(zhǎng)度為250cm，其中巖芯采取總長(zhǎng)度為200cm,而大于10cm的巖芯總長(zhǎng)度為157cm(圖5-2)，則巖芯采取率：200/250=80%RQD=157/250=63%第四十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

6、以彈性波速度分類(lèi)

第四十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

7、節(jié)理巖體地質(zhì)力學(xué)分類(lèi)（CSIR分類(lèi)）－RMR分類(lèi)法

該分類(lèi)法是由南非科學(xué)和工業(yè)研究委員會(huì)（CSIR)提出的分類(lèi)指標(biāo)RMR(RockMassRating)，由巖石強(qiáng)度(R1)、RQD值(R2)、節(jié)理間距(R3)、節(jié)理?xiàng)l件(R4)及地下水(R5)和節(jié)理方向?qū)こ痰挠绊懙男拚齾?shù)（R6）6種指標(biāo)組成，即：

類(lèi)別巖體描述

巖體評(píng)分值RMR

Ⅰ很好81～100

Ⅱ好61～80

Ⅲ較好41～60Ⅳ較差21～40

Ⅴ很差0～20第四十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（1）對(duì)應(yīng)巖石強(qiáng)度的巖體評(píng)分值R1點(diǎn)荷載指標(biāo)（MPa）

巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rc(MPa)

評(píng)分值

>10>25015

4～10100～25012

2～450～10071～225～504不采用10～252不采用3～101不采用

<30第四十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（2）對(duì)應(yīng)于巖芯質(zhì)量的巖體評(píng)分值R2（3）節(jié)理間距的巖體評(píng)分值R3RQD（％）

90～10075～9050～7525～50

<25評(píng)分值20171383節(jié)理間距（cm）

>20060~20020~606~20

<6評(píng)分值20151085第四十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（4）節(jié)理?xiàng)l件評(píng)分值R4

說(shuō)明評(píng)分值節(jié)理面很粗糙。節(jié)理不連續(xù)，節(jié)理寬度為零，節(jié)理面巖石堅(jiān)硬30節(jié)理面稍粗糙，寬度<1mm，節(jié)理面巖石堅(jiān)硬25節(jié)理面稍粗糙，寬度<1mm，節(jié)理面巖石軟弱20節(jié)理面光滑或含厚度<1mm的軟弱夾層，張開(kāi)度1～5mm，節(jié)理連續(xù)10含厚度<5mm的軟弱夾層，張開(kāi)度>5mm，節(jié)理連續(xù)0第四十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（5）地下水狀態(tài)的巖體評(píng)分值R5每10m洞長(zhǎng)的流入量（L/min）節(jié)理水壓力與最大主應(yīng)力的比值總的狀態(tài)評(píng)分值無(wú)0完全干燥15<10<0.1潮濕1010～250.1～0.2只有潮氣（有裂隙水）725~1250.2～0.5中等水壓力4>125>0.5水的問(wèn)題嚴(yán)重0第四十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（6）節(jié)理產(chǎn)狀修正值R6方向?qū)こ痰挠绊懺u(píng)價(jià)隧道地基邊坡非常有利000有利－2－2－5一般－5－7－25不利－10－15－50非常不利－12－25－60第四十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（7）節(jié)理走向與傾角對(duì)隧道掘進(jìn)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(jìn)逆傾向掘進(jìn)傾角450～900

200～450

450～900

200～450

450～900

200～450

不考慮走向很有利有利一般不利很不利一般一般第四十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六考慮不支護(hù)隧道的自穩(wěn)時(shí)間

該分類(lèi)法已得到比較廣泛的應(yīng)用。分類(lèi)號(hào)ⅠⅡⅢⅣⅤ平均自穩(wěn)時(shí)間15m跨，20年10m跨，1年5m跨，1星期2.5m跨，10h

1m跨，30min

巖體的黏聚力(kPa)

>400300~400200~300100~200

<100巖體內(nèi)摩擦角>450350～450250～350150～250

<150第五十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

8、巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類(lèi)巴頓（Barton）等人于1974年根據(jù)隧道工程的調(diào)查，提出一個(gè)用6個(gè)參數(shù)表達(dá)的巖體質(zhì)量指標(biāo)Q，作為巖體質(zhì)量分類(lèi)的依據(jù)。式中：RQD——巖體質(zhì)量指標(biāo)；

Jn——節(jié)理組數(shù)；Jr——節(jié)理粗糙系數(shù)；

Ja——節(jié)理蝕變系數(shù)；

Jw——節(jié)理水折減系數(shù)；

SRF——應(yīng)力折減系數(shù)。第五十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

Q反映了巖體質(zhì)量的三個(gè)方面：

為巖體的完整性；表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度；

表示水與其他應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。

第五十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（1）節(jié)理組數(shù)影響（Jn)

第五十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（2）節(jié)理粗糙度影響（Jr)第五十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（3）節(jié)理蝕變程度影響（Ja)

第五十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（4）裂隙水影響（Jw)

第五十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六（5）地應(yīng)力影響（SRF)根據(jù)Q值，可將巖體分為9類(lèi)，如圖：

地下開(kāi)挖當(dāng)量直徑：第五十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

Q分類(lèi)法考慮的地質(zhì)因素較全面，而且把定性分析與定量評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)了，軟硬巖均適用，在處理極軟弱的巖層中推薦采用此分類(lèi)法。比尼奧斯基（Bieniawski，1976）在大量實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)Q值與RMR值之間具有如下條件關(guān)系：

地下開(kāi)挖當(dāng)量直徑：第五十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB50218-94)

1、工程巖體分級(jí)的基本方法（1）確定巖體基本質(zhì)量巖體的質(zhì)量由巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度決定。巖體基本質(zhì)量好，則穩(wěn)定性好；反之，穩(wěn)定性差。

A、采用巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度RC劃分巖石堅(jiān)硬程度

RC

(MPa)

>6060~3030~1515~5

<5堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬較堅(jiān)硬較軟巖軟巖極軟巖第五十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六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第六十頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六RC與點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)的關(guān)系：是指直徑50mm圓柱試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。巖體體積節(jié)理數(shù)Jv(條/m3)：式中：Sn——第n組節(jié)理每米長(zhǎng)測(cè)線上節(jié)理的條數(shù)；

Sk——每立方米巖體非成組節(jié)理?xiàng)l數(shù)。

第六十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

Jv與Kv的對(duì)照關(guān)系Jv

<33～1010～2020～35>35Kv

>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15第六十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（2）巖體基本質(zhì)量分級(jí)

A、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ)：式中：BQ——巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；

RC——巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度(MPa);

Kv——巖體完整性指數(shù)。

注：（1）當(dāng)RC>90Kv+30時(shí)，以RC=90Kv+30代入上式計(jì)算；（2）當(dāng)Kv>0.04RC+0.4時(shí)，以Kv=0.04RC+0.4代入上式計(jì)算。第六十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六按BQ值進(jìn)行巖體基本質(zhì)量分級(jí)基本質(zhì)量級(jí)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(jiān)硬巖，巖體完整；>550Ⅱ堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整；550～451Ⅲ堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整；450～351Ⅳ堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)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；<250第六十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

（3）基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的修正

結(jié)合工程具有情況，對(duì)BQ進(jìn)行修正，修正值[BQ]按下式計(jì)算：

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)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)。

第六十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六

2、工程巖體分類(lèi)的應(yīng)用

（1）巖體物理參數(shù)的選用工程巖體的級(jí)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(qiáng)度參數(shù)。（2）地下工程巖體自穩(wěn)能力的確定

第六十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，編輯于2023年，星期六巖體物理力學(xué)參數(shù)基本質(zhì)量級(jí)別重度γ

(kN/m3)

內(nèi)摩擦角Φ(0)

黏聚力C(MPa)

變形模量

E0(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