岩体块度指数及其工程意义
胡卸文1，钟沛林2，任志刚3
(1.西南交通大学土木工程学院；2.四川省地质环境监测总站；3.国家电力公司成都勘测设计
研究院)
摘要：根据《水利水电工程地质勘察规范》中对岩体结构的分类标准，提出了岩体块度指数的概念，将实测岩芯长度按3～10cm、10～30cm、30～50cm、50～100cm和大于100cm等5级岩芯长度，获得率进行加权平均，综合表征岩体块度特征及结构类型。通过大量实测资料证明岩体块度指数在一定程度上能反映岩体的完整性与相应力学性质的变化特点。比岩石质量指标更能准确地反映岩体块度及其结构特征，其工程意义更为显著。
关键词：岩体结构；岩石质量指标；块度
基金项目：西南交通大学科学研究基金资助项目(1999XM15)
作者简介：胡卸文(1963-)，男，博士，西南交通大学教授，博士生导师，从事工程地质、环境地质及岩土工程的教学和研究。
岩体结构是制约岩体力学特征、影响岩体质量的重要控制因素[1-4]，对以随机硬质构造节理控制的岩体(如玄武岩、花岗岩等)尤其如此。常规表征岩体结构特征最常用的指标当属岩石质量指标(RQD)[5]，该指标具有测试简便、直观明了的特点。目前工程建设尤其是水利水电系统使用极为普遍，且在各种规范中作为特征指标使用。但是随着人们对岩体结构认识的日益深入，对Deere提出的该指标是否能真正反映岩体结构特征表示了质疑[6-9]。
从定义上不难看出，RQD只将完整岩芯分为大于10cm和小于10cm两段，显然这对于客观评价岩体完整性过于粗略。例如，同样是RQD＝90%的岩体，其块度可以是大于10cm的任意尺寸，如可以是10～20cm，也可以是大于60cm，甚至大于100cm，而这些状况下的RQD相同，但仔细比较可以发现，它们的完整性存在极大的差别。针对此状况，陈德基(1979)[6]提出块度模数的概念，用以表征不同尺寸块体组合及其出现的概率优势，具体表达式为
M k =A
k
×[(A
1
+2A
2
+3A
3
+4A
4
+5A
5
)/100] (1)
式中：M
k 为岩体块度模数；A
1
、A
2
、A
3
、A
4
和A
5
为由0.01～1.0m2各级块度所占百
分数；A
k
为裂隙性状系数，可根据裂隙充填及胶结程度确定。
块度模数先后在三峡等水电工程中得到应用，但它是基于地表露头或平硐硐
壁量测各级块度出露的面积后，再按公式计算得出的。而对于仅有钻孔揭示的岩
体就不适用，而且A
k
的选取带有主观性，普遍适用性受到限制。同时，刘克远
(1990)[7-9]在对二滩坝基岩体质量分类中也提出了岩体块度系数J
cm
的概念，其计算式为
J cm =10×C
r10
+20×C
r20
+60×C
r60
(2)
式中：C
r10、C
r20
、C
r60
分别为岩芯长度10～20cm、20～60cm和大于60cm的岩芯获
得率，以百分数表示，视为权值；10、20、60为常数。
上述完整岩芯长度的分级是参考国际岩石力学学会推荐的节理间距分级标准而定的，但较为遗憾的是，该指标未能与现行国标所确定的岩体结构类型相互有机地联系起来。
1 岩体块度指数(RBI)的概念及其物理意义
借鉴刘克远等提出的岩体块度系数概念，根据国标《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)[10]中对岩体结构分类标准，下面提出岩体块度指数(RBI)的定义，即在平硐或钻孔中将实测岩芯长度按3～10cm、10～30cm、30～50cm、50～100cm和大于100cm的岩芯获得率作为权值，与各自相应系数乘积的累计值，用公式表示为：
RBI=3×C
r3+10×C
r10
+30×C
r30
+50×C
r50
+100×C
r100
(3)
式中：C
r3、C
r10
、C
r30
、C
r50
、C
r100
分别为岩芯长度3～10cm、10～30cm、30～50cm、
50～100cm、大于100cm的岩芯获得率，以百分数表示，视为权值；3、10、30、50、100为常数。
显然，岩体块度指数RBI是表征岩体块度大小及其结构类型的一个综合指标。它反映了组成岩体的块度(尺寸)大小及其相互结合关系。正如前言中所提，同样是ROD=90%的岩体，其块度可以是10～30cm以镶嵌结构为主的，也可以是30～50cm次块状结构为主的，还可以是50～100cm块状结构的，甚至全是大于100cm整体状结构的，而显然这些具有同等RQD值的岩体，RBI值是不相同的，从镶嵌结构至整体状结构，RBI由小到大，这表明RBI比RQD更能准确反映岩体结构特点。
通过上述表达式，可知RBI最大值为100，也即表示完整岩芯长度均大于100cm，是一种典型的整体状结构。因此在相同RQD下，RBI越大，则岩体完整性也越好。这表明RBI有其显著的物理意义，每一类岩体结构都具有界定的RBI 范围值(表1)，从这个意义上讲，RBI是对RQD的改进和补充。
另外尚值得一提的是，野外在平硐或钻孔中对岩芯长度的统计，均是在风化卸荷或按岩体结构类型分段的基础上进行的。因此从分布概率上讲，以整体结构为主的岩体，其岩芯尺寸相应主要以大于100cm和部分50～100cm为主，而出现小于50cm岩芯的概率就很小，更不可能会出现小于10cm岩芯；同样以碎裂结构为主的岩体，显然出现大于30cm岩芯的概率就很小，而以小于10cm为主。所以表1中各岩体结构类型与相应的RBI，其对应关系是非常密切的。如果野外平硐
或钻孔某一段岩芯获得率C
r3、C
r10
、C
r30
、C
r50
、C
r100
分别均为20%，据式(3)，得
RBI＝38.6，结合表1描述应为块状结构，似乎结构类型与岩芯尺寸相矛盾。但实际上，按前述原则，对平硐或钻孔在已进行岩体结构类型分段的情况下，各种尺寸的岩芯同时出现且均为20%，是完全不可能的。
表1 岩体结构类型及其相应的岩体块度指数RBI
岩体结构类型
岩体结构特征 RBI 整体状结构
(巨厚层状结构)
岩体极完整，呈巨块状或巨厚块状，结构面不发育，间距>100cm
50～100 块状结构 (厚层状结构) 岩体完整，呈块状或厚层状，结构面轻度发育，一般发育1～2组，
间距一般100～50cm
30～50 冰块状结构
(中厚层状结
构) 岩体较完整，呈次块状或中厚层状，结构面中等发育，一般发育2～3组，间距一般50～30cm. 10～30
镶嵌结构 (互层状结构) 岩体较破碎或完整性差，岩块镶嵌紧密或呈互层状，结构面较发育
或发育，一般发育3～4组，间距一般30～10cm.
3～10 碎裂结构 (薄层状结构)
岩体破碎，呈碎裂状或薄层状，结构面很发育，间距一般<10cm 1～3 散体结构 岩体极破碎，呈松散状，岩块、角砾夹岩屑或泥质物。 <1
2 岩体块度指数(RBI)的工程意义
如上所述，作为综合表征岩体块度大小及其结构特征的指标，RBI 必然有其广泛的工程实用意义，因此它在一定程度上能反映岩体的完整性与相应力学性质(如变形模量)等的变化特点。下面以某水电工程坝区岩体为例，对岩体变形试点部位实测的岩体块度指数RBI 与其相应的岩石质量指标RQD 、岩体完整性系数K V 和岩体变形模量E 0等作相关分析。
2.1 RBI 与RQD 的相关分析 尽管RQD 只是反映尺寸＞10cm 的岩体块度大小，而RBI 则是各种岩块尺寸大小的综合表征值，但两者必然存在某种相关关系。从对近50个试点的资料进行分析，表明两者之间的相关式为
RBI=0.873e 0.041RQD ，r=0.961
(4) 另外从图1还可看出以下特点：总体上
看，RBI 与RQD 之间具很好的相关性，但从两
者所显示的呈指数变化关系，则又说明RBI
与RQD 的对应性上有一定差别，即当RQD ＜90%
时，RBI 与RQD 两者之间对应关系较好；但当
RDQ ＞90%时，这时RBI 与RQD 之间的对应关
系就相对差了许多。例如同样是RQD=90～
100%，但对应的RBI 可以从30变化至85.这
也表明，当岩体块度较大，即相应岩体结构
类型为块状至整体(块)状时，RQD 所表征的只
是＞90%，但反映不出具体的块度尺寸(裂隙 图1 RBI-RQD 关系曲线
间距大小)，而这时RBI就能很好地反映块度
大小。这表明，在表征较好岩体结构类型(相
当于次块状结构以上)时，RQD是存在很大不
足的，因此用RBI表征岩体结构类型要比RQD
优越和合理的多。
2.2 RBI与K
V
的相关分析作为反映岩体完整性及紧密程度的表征指标，岩体完
整性系数K
V
如同RQD，也与RBI存在某种相互关系。但应该提及的是，按现行规
范，由于K
V 是通过实测岩体纵波波速V
P
与其相应新鲜岩块纵波波速V
P0
之比的平
方获取的，而且岩体的V
P
是和岩性、岩体结构、赋存围压等众多因素密切相关
的，为了尽可能消除岩性及赋存围压带来的影响，并考虑相近的地应力环境条件
下，对相同岩性的试点部位，即近50个试点部位岩体的RBI与K
V
进行相关分析，可得如下关系式
K
V
=0.187RBI0.403，r=0.840 (5)
从图2可以看出，在RBI＜80范围内，K
V
与RBI两者呈幂指数正相关关系，
K
V
随RBI的增加而增大，两者有较好的相关性，尽管相关系数较低，但它确实揭
示了RBI与K
V
在相同地应力环境条件下，表征岩体完整程度的一致性。
2.3 RBI与E
0的相关分析作为岩体力学参数之一的变形模量E
，同样与岩体结
构、风化状况以及赋存应力状态等因素有关，尤其是岩体结构，因此E
与RBI
之间也会存在相关关系。与RBI～K
V
相关性分析相似，在考虑相近地质环境条件
下，对E
0和RBI作相关分析，图3显示出，E
与RBI呈线性正相关关系，即E
也随RBI的增加而增大，两者的相关式为
图2 K V-RBI关系曲线图3 E0-RBI关系曲线
E
=4.03+0.45RBI，r=0.868 (5) 上述相关式表明，RBI作为一个表征岩体结构(块度)特征的综合性指标，不仅能表示岩体块度大小，具有普通的适用性和可操作性，而且对定量分析岩体物理力学参数的变化特点，都具有明显的工程实用价值。
3 结论
(1)根据水电规范对岩体结构类型确定的裂隙间距，并通过数学表达式得出的岩体块度系数RBI不仅能如实反映岩体块度大小，而且比RQD更为合理和准确。
(2)通过对某水电工程有代表性的现场岩体变形点试验资料，分别对RBI与RQD、
K V 和E
等作相关分析，表明上述指标间都存在较好的相关关系，这也显示出RBI
有其普遍的适用性和较强的可操作性。(3)根据有足够代表性试验资料而建立的E
与RBI相关式，不仅为岩体变形参数提供了另一种取值思路，它从岩体结构的定量变化上反映其力学参数的变化规律，而且对今后施工过程中对开挖部位岩体快速获取变形模量具重要的借鉴和指导价值。
参考文献：
[1] 孙广忠。岩体结构力学[M]。北京：科学出版社，1988，16-78.
[2] 谷德振。岩体工程地质力学基础[M]。北京：科学出版社，1979，8-52.
[3] 陶振宇。岩体力学的理论与实践[M]。北京：水利出版社，1981，46-99.
[4] 孙广忠。岩体力学基础[M]。北京：科学出版社，1983，32-68.
[5] Z.T.比尼奥斯基著。工程岩体分类[M]。吴立新，等译。徐州：中国矿业大学出版社，1993，19-21.
[6] 严沛漩主编。水利水电工程勘测设计专业综述：工程地质[M]。成都：电子科技大学出版社，1993，74-78.
[7] 刘克远，等。水电工程筑坝技术：高坝坝基岩体稳定性评价及可利用岩体质量标准的研究[R]。国家电力公司成都勘测设计院，1990，58-59.
[8] 刘克远，等。二滩水电站岩体力学特性研究，水电站设计[J]。1989，5(1)：26-32.
[9] 刘克远。二滩水电站枢纽区主要工程地质问题的研究[J]。工程地质学报，1999，7(1)：64-77.
[10] GB50287-99，水利水电工程地质勘察规范[S]。
第四章 岩石及特殊土的工程性质 第一节 岩石的物理性质 一、密度和重度： 密度：单位体积的质量（ρ）。（g/cm 3） ??? ??饱和密度干密度／天然密度Ms/V V M 重度：单位体积的重量（γ）。（N/cm 3） 2m /s 1kg 1N ?=?=g ργ 二、颗粒密度和比重（相对密度） 颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（s ρ）。（g/cm 3） V M s s = ρ 比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比 （d s ）。 w s s d ρρ= 三、孔隙度和孔隙比： 孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n ）。 %100?= V V n n 孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e ）。 s n V V e = 第二节 岩石的水理性质 一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。 吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1001 1?= s w G G w 饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1002 2?= s w G G W
饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。 21 W W K w = （9.0~5.0=w K ） 二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K 表示。（m/s ） 达西层流定律：F I K F dl dh K Q ??=?? = 渗透系数： I V F I Q K =?= 三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数K R 表示。 软化系数： 干燥单轴抗压强度。饱和单轴抗压强度。→→= R R K c R 一般软化系数75.0＜R K 的岩石具软化性。 四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。 强度损失率： 冻融前的强度冻融前后强度差 = l R 不抗冻的岩石 R L ＞25％ 重量损失率： 冻融前的重量冻融前后重量差 = L G G L ＞2％ K W ＞ 五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。 六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。 七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。 第三节 岩石的力学性质 一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。 ??? ? ?? ? ??? ?? ? ===50505001εσεσ εσ εσ＝割线模量塑性模量弹性模量变形模量、变形：E E E E s s t T 2、泊松比：指横向应变⊥ε与纵向应变11ε之比。
工程岩体分级标准（中） 2010-04-15 | 来源：中国地质环境信息网 | 【大中小】【打印】【关闭】 附录F 本标准用词说明 F.0.1 为便于执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： （1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。 （2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”； 反面词采用“不应”或“不得”。 （3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”或“可”： 反面词采用“不宜”。 F.0.2 条文中指定应按其它有关标准、规范执行时，写法为“应符合…的规定”，或“应按……执行”。 附加说明 本标准主编单位、参加单位和主要起草人名单 主编单位：水利部长江水利委员会长江科学院 参加单位：东北大学 总参工程兵第四设计研究院 铁道部科学研究院西南分院 建设部综合勘察研究院 主要起草人：于石春、邢念信、李云林、李兆权、苏贻冰 张可诚、林韵梅、柳赋铮、徐复安、董学晟 中华人民共和国国家标准 工程岩体分级标准 GB 50218－94 条文说明 制订说明 本标准是根据国家计委计标发〔1986〕28号文和计标函〔1987〕39号文的要求，水利部负责上编，具体由水利部长江水利委员会长科学院会同东北大学、总参工程兵第四设计研究院、铁道部科学研究院西南分院、建设部综合勘察研究院共同编制
而成，经建设部1994年11月5日以建标〔1994〕673号文批准，并会同国家技术监督局联合发布。 在本标准的编制过程中，标准编制组进行了广泛的调查研究，认真总结我国各有关行业在岩石工程建设和工程岩体分级（类）方面，以及岩石力学试验研究方面的实践经验，同时参考了国外先进的工程岩体分级（类）方法，并广泛征求了全国有关单位的意见。最后由我部会同有关部门审查定稿。 鉴于本标准系初次编制，在执行过程中，希望各单位结合工程实践和科学研究，认真总结经验，注意积累资料，如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄交水利部长江水利委员会长江科学院（湖北省武汉市黄浦路23号，邮编430010），并抄送水利部科教司，以供今后修订时参考。 目次 1 总则 1.0.1 随着国家现代化建设事业的发展，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种类型、不同用途的岩石工程日益增多。在工程建设的各阶段（规划、勘察、设计和施工）中，正确地对岩体的质量和稳定性作出评价，具有十分重要的意义。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，并且施工安全、简便；质量差、稳定性不好的岩体，需要复杂、昂贵的加固支护等处理措施，常常在施工中带来预想不到的复杂情况。正确、及时地对工程建设涉及到的岩体稳定性作出评价，是经济合理地进行岩体开挖和加固支护设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行必不可少的条件。 对工程岩体稳定性作分析判断的数值计算和物理模型试验，要求事先进行相当详尽的地质勘察和岩石力学试验研究，花费人力和财力很多。地质条件复杂时，前期工作往往拉得很长，这种方法一般用于大型或重要的工程。 针对不同类型岩石工程的特点，根据影响岩体稳定性的各种地质条件和岩石物理力学特性，将工程岩体分成稳定程度不同的若干级别（一般称之为岩石分类或工程岩体分类，本标准称工程岩体分级），以此为标尺作为评价岩体稳定的依据，是岩体稳定性评价的一种简易快速的方法。这是由于岩体分级方法是建立在以往工程实践经验和大量岩石力学试验基础上的，只需进行少量简易的地质勘察和岩石力学试验就能据以确定岩体级别，作出岩体稳定性评价，给出相应的物理力学参数，为加固措施提供参考数据，从而可以在大量减少勘察、试验工作量，缩短前期工作时间的情况下，获得这些岩石工程建设的勘察、设计和施工不可少的基本依据，并可在进一步总结实际运用经验的基础上，为制定各种岩石工程施工定额提供依据。 本标准所说的稳定性，是指在工程服务期间，工程岩体不发生破坏或有碍使用的大变形。 自本世纪50—60年代以来，在国外提出许多工程岩体的分级方祛，其中有些在我国有广泛的影响，得到了不同程度的应用。在国内，自70年代以来，有关部门也在各自工程经验的基础上制定了一些岩体分级方法，在本部门或本行业推行应用。然而，这些分级方法的原则、标准和测试方法都不尽相同，彼此缺乏可比性、一致
土壤及岩石(普氏)分类表 岩体类别 在编写原则中，关于岩土爆破工程的土壤及岩石分类仍按建设部《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石（普氏）分类表执行。 2003年颁布实施的国家标准《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2003规定采用的就是上述《土壤及岩石分类表》，1988年《全国统一城镇控制爆破工程、硐宝大爆破工程预算定额》也是采用此分类表。因此，编制全国统一爆破工程消耗量定额也决定采用该分类表。该表已为国内建筑工程与爆破界所公认，不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包工程单价、编制招投标的依据。 建国以来，我国科技工作者对岩石在分类分级进行过大量工作。如东北工学院，科学院工程地质研究所等。东北大学进行了岩石可爆性与稳定性的研究，提出了分级方法。其中岩石的可爆性分级是以能量平衡为准则，根据标准条件下爆破漏中体积、大块率、小块率、平均合格率试验数据以及岩石波阻抗，计算出岩石可爆性指数，提出分级表。共分为：易爆、中等可爆、难爆、很难爆、极端难爆五个等级。虽经过冶金部组织通过技术鉴定，但未成为全国公认的分级表，未能推广纳入爆破定额。但可供研究参考。 我国工程地质科学工作者（科学院地质所等）为了建立统一评价工程岩爆稳定性的分级标准，为岩土工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，经过多年研究并制定颁布了我国工程岩体分级标准（GB50218-94）。不仅可以确定爆破岩体的基本质量级别，还可用于判断岩体爆破的难易程度。（岩体基本质量级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）级，岩石坚硬程度的定性划分为硬质岩，软质岩两类5级；岩体完整程度的定性划分为：完整、较完整、较破碎、极破碎五级。（可参考现代公路工程爆破P. 79-88）。
2术语、符号 2.1 术语 2.1.1 岩石工程rock engineeting 以岩体为工程建筑物地基或环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。 2.1.2 工程岩体engineering rock mass 岩石工程影响范围内的岩体，包括地下工程岩体、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡岩体等。 2.1.3 岩体基本质量rock mass basic quality 岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。 2.1.4 结构面sructural plane(discontinuity) 岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续面。 2.1.5 岩体完整性指数(Kv)(岩体速度指数)intactess index of rock mass(velocity index of rock mass) 岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之比的平方。 2.1.6 岩体体积节理数(Jv)volumetric joint count of rock mass 单体岩体体积内的节理(结构面)数目。 2.1.7 点荷载强度指数(Is(50))pointloadstrengthindex 直径50mm圆柱形试件径向加压时的点荷载强度。 2.1.8 地下工程岩体自稳能力(stand－up time of rock mass for underground excavation) 在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 2.1.9 初始应力场initial stress field 在自然条件下，由于受自重和构造运动作用，在岩体中形成的应力场，也称天然应力场。
《工程地质学》课程教学大纲 【英文译名】：Engineering?Geology 【适用专业】：地质工程 【学分数】： 【总学时】：40 【实践学时】：8 一、本课程教学目的和课程性质 本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境地质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。 二、本课程的基本要求 通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。
三、本课程与其他课程的关系 本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。 四、课程内容 绪论 一、工程地质学的研究对象与任务 二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系 三、工程地质学的发展历史 四、本课程的内容与学习方法 重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。 重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义 第一章土的物质组成与结构、构造 第一节土的粒度成分 粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成分测定与表示；土按粒度成分分类； 第二节土的矿物成分 土中矿物成分类型；矿物成分与粒度成分的关系；粘土矿物的类型及其工程地质特征 第一节土中的水与气体
关于工程岩体分级方法的综述 摘要：综合分析我国现行的工程岩体分级特征，重点介绍岩体分级标准在根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素下进行岩体分级，从而指导实地工程建设，并讨论与Ｑ分类法和RＭR分类法的关系，在发展中他们有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。 关键字：工程岩体分级；国标；岩体基本质量 1.1 岩体分级的重要性 随着科学技术的不断进步和土地资源的日益减少，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑等各种类型、不同用途的岩体工程逐渐增多。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，就可以保证工程施工和使用的安全；质量差、稳定性不好的岩体，常常会给工程的施工和使用带来诸多的安全隐患，甚至会在工程的施工和使用过程中出现地质灾害，需要采取复杂加固措施来保证工程施工和使用的安全[8]。因此，在工程建设中，准确而及时地进行工程岩体的稳定性判断，对于保证工程施工和使用的安全具有十分重要的意义。 １.２经过岩土工程界半个世纪的努力，目前岩体分级指标已形成了国标体系。 自上世纪50～60年代开始，工程岩体分级问题引起了国外岩土工程界的广泛关注。国外学者提出了许多工程岩体分级方法，并在工
程中得到了不同程度的应用。自上世纪70年代以后，国内的岩土工程界也开始了工程岩体分级方法的研究，以谷德振、黄鼎成[6]等为代表，在学习和消化国外研究成果，总结工程经验的基础上，提出了一些工程岩体分级方法，制定了相应的工程岩体分级行业标准，为我国经济建设的快速和健康发展作出了很大的贡献。自上世纪90年代以来，对国内外的研究成果及工程经验进行了系统的总结，形成了现在《工程岩体分级标准》 它是由水利部、建设部、铁道部等部门组织有关单位共同起草制定的适用于各种岩体工程的统一分级方法。属于国家最高层次的基础标准，适用于各行业、各种类型岩石工程的岩体分级，是制定各行各业岩体分级标准的基本依据。 1.3 岩体分级标准多属于综合分级，考虑岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素。 岩体分级标准是一种多因素多指标、定性与定量相结合的分级方法,它分两步对工程岩体定级，即：先对岩体的基本质量划分级别，根据岩体固有并独立于工程类型的地质属性—岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素确定岩体基本质量的定性特征和定量指标,进而综合确定岩体质量级别,按照其稳定性分为5级,Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>>Ⅳ>Ⅴ；再针对岩体的具体条件做出修正，根据各类工程特点,考虑影响工程岩体基本质量的其他重要因素，利用地下水条件、岩体主要软弱结构面产状和初应力状态对岩体基本质量的影响等修正系数,对岩体基本质量(BQ值)进行修正,再确定具体工程岩体级别。
我 国 工 程 岩 体 分 级 特 点 四川交通职业技术学院 班级：DS10-2 姓名：曹伟 学号：
摘要：在对国内外岩体分级方法深入研究的基础上，对岩体分级乃法中所考虑的岩体分级因素及对各因素的处理方法进行了系统的归纳和总结。从岩体分级方法的现状来看，虽然目前尚无统一的岩体分级标准，但在岩体分级中应根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、地应力状况等多方面因素，进行岩体综合分级上达成了共识，并且国内规范中的岩体分级标准有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。 关键词：岩体分级；分级因素；规范。 随着科学技术的不断进步和土地资源的日益减少，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种类型、不同用途的岩体工程逐渐增多。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，就可以保证工程施工和使用的安全；质量差、稳定性不好的岩体，常常会给工程的施工和使用带来诸多的安全隐患，甚至会在工程的施工和使用过程中出现地质灾害，需要采取复杂加固措施来保证工程施工和使用的安全，从而大大增加工程建设的成本。因此，在工程建设中，准确而及时地进行工程岩体的稳定性判断，对于保证工程施工和使用的安全具有十分重要的意义。合理的工程岩体分级是工程岩体稳定性判断的基础。 自上世纪50～60年代开始，工程岩体分级问题引起了国外岩土工程界的广泛关注。国外学者提出了许多工程岩体分级方法，并在工程中得到了不同程度的应用。自上世纪70年代以后，国内的岩土工程界也开始了工程岩体分级方法的研究，并在学习和消化国外研究成果，总结工程经验的基础上，提出了一些工程岩体分级方法，制定了相应的工程岩体分级标准，为我国经济建设的快速和健康发展作出了很大的贡献。自上世纪90年代以来，又对国内外的研究成果及工程经验进行了系统的总结，制定了一些工程岩体分级的国家规范，对许多行业标准也进行了修订。我国现行的与工程岩体分级相关的规范和标准见表1。本文中如不作说明，则所述规范和标准的代码均与表1相同。 表1：
岩石及其工程地质性质 主要内容：地球的内部构造、矿物的主要物理性质。三大类岩石的成因、矿物组成、结构、构造等特征及分类。岩石的主要物理、力学性质指标、风化岩石的特征。 要求：了解地球的内部构造，了解鉴别矿物的主要依据即矿物的主要物理性质及简单的化学性质等。了解三大类岩石的成因、成分、结构、构造特征并理解它们的含意以及它们与岩石的工程性质的关系。了解三大类岩石的亚类分类及常见岩石的主要特征。了解工程中常用的岩石的物理力学性质指标及含义。理解岩石风化分带的工程意义。 大地工程自调查、规划设计以至于施工的过程当中均涉及地质学有关的背景知识。本次讲座系以阐述正确的地质学观念为主，以期给予听讲者于大地工程与地质学上的应用能相辅相成。主讲人谢敬义先生长期担任台湾电力公司高级专业工程地质师、大学兼任教授及项目地质顾问，各种工程地质与灾变处理实务经验丰硕，相信能为此次讲座带来一趟深入且精彩的地质之旅。 本讲题内容分为三部份。第一部份先以地质学的发展过程，将希腊、罗马时代开始的古典地质思维历经中世纪、二十世纪以来的传统地质学概念，以迄于目前盛行的板块构造学说之由来等，透过类似历史故事的方式引发工程师的兴趣。第二部份则以上述地质学发展的架构说明地质学应用时的整体理念，以及与大地工程密切相关的地形学、构造地质学、地层学、矿物与岩石学上等应用的正确观念，并将以台湾的地形与地质特性为主轴，说明其与大地工程上的关系。最后则以谢先生个人所经历的工程地质案例综合讨论基础工程、坡地工程、大坝工程、隧道工程上实务之工程地质问题及解决对策。可以给工程师宏观的想法及视野，精采可期。 工程地质 摘要：工程地质学科目前正在经历着前所未有的挑战，工程地质专业处境尴尬，工程地质勘察的市场竞争也有真假之别，工程地质分析与研究的深度和广度严重不足，工程地质新技术新方法的应用尚有较大差距，工程地质在工程建设中留下的隐患具有长期性和隐伏性。工程地质面临的困境，向工程建设敲响了警钟，也向地质师们提出了更大的难题。 关键词：工程地质岩土工程 工程地质学科的争议 教科书对工程地质学的三种定义：①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学； ②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学；③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。 从以上三种定义的实质中均不难看出，工程地质学强调的工程和地质的关系，研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是，近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战，工程地质学被异名为岩土工程学，工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声，学术界有此呼应，一些大专院校也纷纷效仿，甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间，似乎工程地质已经成了守旧传统，岩土工程才是先进时髦的，才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。 这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化，工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的，但将岩土工程作为工程地质的救世主，则值得商榷了。 根据笔者的理解，岩土工程是一项工程应用技术，是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求，因此又有“岩土工程处理技术”的别名，说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科，尽管也仅仅是本世
第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征 赤道半径6378.140km 、两极6356.779km 。地球表面参差起伏，70.8%的面积为海域，29.2％的面积为陆地。 第一节 主要造岩矿物 一、矿物的基本概念 1、定义：在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。 组成岩石的矿物叫造岩矿物。 2、矿物的特征：晶形 (crystal form) 矿物晶形 (a) 石盐；(b) 石膏；(c) 普通辉石；(d)石英；(e)正长石；(f) 云母 3、常见的几种矿物: 石英、方解石、云母、黄铁矿、玛瑙、石膏、石英晶族 4、晶体形态： ?? ?质点为有序排列）晶体矿物（组成矿物的火山玻璃、胶体蛋白的质点为无序排列）：非晶体矿物（组成矿物 ?? ???????? ??、钟乳状状、粒状、块状、土状几何体：纤维状、鳞片立方体、菱面体 片状、板状针状、柱状 单体 二、矿物的物理性质： 1-地壳；2-地幔；3-地核；4-液态外部地核；
2、条痕：矿物粉末的颜色。 4、硬度：抵抗外力刻划的能力。 摩氏硬度：滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。 第二节 岩石 岩石：造岩矿物的天然集合体。 岩浆岩(magmatic rock)：在地壳上分布面积约占7％； 沉积岩(sedimentary rock)：在地壳上分布面积约占75％； 变质岩(metamorphic rock)：在地壳上分布面积约占18％。 一、岩浆岩 1、岩浆、岩浆作用、岩浆岩 （1）岩浆：地壳深处局部地段高温、高压的熔融物质。 （2）岩浆作用：岩浆形成、演化、运动、直到冷凝成岩的全过程。 2、岩浆岩产状 3、岩浆岩的矿物成分、结构、构造 ％ 共占石、角闪石、黑云母暗色矿物：橄榄石、辉石、斜长石、白云母浅色矿物：石英、正长 、矿物成分：921???????? ?? ? ????????????????????? ??? ?????? ?? ?<>（稀性岩浆）熔岩流熔岩原熔岩被喷出岩：面）岩墙、岩脉（顺着断层面）岩床、岩盆（顺着岩层浅成岩岩株岩基深成岩侵入岩岩浆岩产状22100100Km Km ? ?? ? ????以下）深成岩（地下）浅成岩（地表面至地下侵入岩：喷出岩（喷出地表面）形成的岩石：、岩浆岩：岩浆冷凝后Km Km 333????? ? ?平坦状参差状锯齿状 贝壳状沿任意方向的裂开：、断口：外力敲击下，3? ?????? ?、土状光泽 几何体光泽：丝绢光泽断口光泽：油脂光泽 珍珠光泽 晶面光泽：玻璃光泽、单体光泽：光的能力：、光泽：矿物表面反射3??? ??应后的颜色假色：矿物表面氧化反离子的颜色。 它色：矿物中混入色素的混合色。长的光波后，其余光波自色：矿物吸收某一波、颜色11-岩基 2-岩株 3-岩墙 4-岩盘 5-火山口 6-岩脉 7-岩床 8-火山颈 9-火山锥 10-熔岩流
第2章岩石及其工程地质性质 【教学基本要求】 1．? 了解地球的内圈层构造，知道地球的外圈层。 2．? 了解地质作用。 3．理解矿物（晶体）的形态，矿物的颜色、透明度、光泽、硬度、解理及断口等物理性质，理解主要硅酸氧化物造岩矿物的室内鉴定特征。 4．理解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、矿物成分、结构、构造、分类及代表性岩石的特征。了解岩浆岩5．理解岩石的物理性质、水理性质及其力学性质指标，掌握岩石的坚硬程度分类。 【学习重点】 1、地质作用的类型及其对地壳改造的作用。 2、常见造岩矿物的主要形态及其主要的物理性质。 3、岩浆岩、沉积岩、变质岩的主要矿物成分及其结构、构造。 4、岩石工程地质性质指标的基本概念及其意义。 【内容提要和学习指导】 2.1 地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体，赤道半径(a)6378.14km，两极半径(b)6356.779km ，地球的扁平率（）为 附近稍微凸出，极区稍微扁平，赤道与极地半径相差22km。 1、地球的圈层构造 地球具有一定的圈层构造，以地表为界分为外圈和内圈，外圈包括大气圈、水圈和生物圈；内圈通常分为地核。地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33km，大陆地壳厚度较大，大洋地壳厚度较；地下、古登堡面以上部分，厚度约2900km，是地球的主体部分，主要由固态物质组成；地核是地球内古登堡面以分，厚度为3500km。 2、地质作用 在自然界中所发生的一切可以改变固体地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质作用。根据地质源，地质作用可分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。由地球内部能如地球的旋转能、重力能、放射热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力地质作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。由地球范围以外阳得辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，称为外动力地质作用。外力作用水、大气、生物以外部能为能源，改造雕塑地壳（主要是地壳表面）的过程，外力作用的主要类型有：风化作用搬运作用、沉积作用和成岩作用。 2.2 造岩矿物 岩石是在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。他构成了地球的固体部石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。由于岩石是由矿物组成的，所以要认识岩石，分析岩石在各种自然条进而对岩石及其组成的周围环境进行工程地质评价。就必须首先了解矿物。 矿物是天然形成的元素单质和无机化合物，其化学成分和物理性质相对均一和固定，一般为结晶质。自然都是在一定的地质环境中形成的，随后并因经受各种地质作用而不断的发生变化。每一种矿物只是在一定的物下才是相对稳定的，当外界条件改变到一定程度后，矿物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的 1、矿物的（肉眼）鉴定特征 矿物的形态和矿物的物理性质决定于其化学成分和晶体格架的特点。因此，是鉴别矿物的重要依据。1）指矿物单体及同种矿物集合体的形态。矿物集合体的形态取决于单体的形态和它们的集合方式。集合体按矿物晶肉然可辨认晶体颗粒的显晶矿物集合体和肉眼不能辨认的隐晶质或非晶质矿物集合体。显晶矿物集合体有规则
影响岩石工程地质性质 的因素 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
第二章岩块和岩体的地质特征 第一节概述 岩体与岩块本质的区别： ①岩体中存在有各种各样的结构面； ②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。 第二节岩块 一、岩块的物质组成（substance composition） 1．岩块（rock or rock block） 指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元。 国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。 2．岩石（rock） 具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。 3．岩块的力学性质 一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。 造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。 其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。 （1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。 ①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。 ②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。 （2）碳酸盐类矿物
是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。 CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好； 泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差； 硅质含量↑，岩石性质将娈好。 碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。 （3）氧化物类矿物 以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。 硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。 4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关 （1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。 （2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。 （3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。 浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。 深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。 二、岩块的结构与构造（structure and construct） 1．岩块的结构（岩石结构） 指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。 二者对岩块（石）的工程性质影响最大。 （1）岩石中结构连结的类型有两种： ①结晶连结(crystal connect) 如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩。 ②胶结连结(cementing connect) 如沉积碎屑岩、部分粘土岩，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
摘要 工程岩体分类是岩石力学研究的一个重要内容。本文对国内外较具影响力的工程岩体分类方法及相应的岩体质量指标进行了归纳介绍，并对其中个别分类方法的优缺点进行了探讨，最后指出了工程岩体分类在对可利用岩体作出判别、工程优化设计过程中的重要作用，指出了工程岩体分类的指导意义。 关键词：岩体分类；质量指标；工程优化设计
第1章诸论 工程岩体指各类岩石工程周围的岩体，这些岩石工程包括地下工程、边坡工程及与岩石有关的地面工程，即为工程建筑物地基、围岩或材料的岩体。而工程岩体分类是指通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等成功与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法[ 1 ]。 一个工程项目在可行性研究阶段和初步设计阶段，如果缺少岩体具体而详细的强度和水文地质资料时，工程岩体分类系统就会成为一个很有用的工具。选择合适的分类系统能帮助我们更好地了解岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，从而为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。从这个角度而言，考虑岩块强度、结构面强度等诸多因素，以工程实用为目的的岩体分类，不仅是岩石力学研究的一个重要内容，而且对实际工程具有重要意义。 从Ritter(1879)谋求将经验方法公式化用于隧洞设计，尤其是决定支护形式开始，岩体分类系统的发展已有100多年历史。其间，国外许多学者作了大量的研究工作，如早期的太沙基(Terzaghi,1946)、劳弗尔(Lauffer,1958)和迪尔(Deere,1964)等。20世纪70年代以后，随着岩体工程建设的不断发展，工程岩体分类方法的研究取得了显著的进展，如威克汉姆(Wikham,1972)等提出了RSR 分类法，宾尼奥斯基(Bieniawski,1973)提出了 RMR分类法，巴顿(Barton,1974)等提出了Q系统分类法等。随后，霍顿(1975)、宾尼奥斯基(1976)、巴顿(1976)和拉特利奇(1978)等分别对各种分类方法进行了一系列的比较研究。 我国于20 世纪70年代相继在一些行业或部门开展了工程岩体分类方法的研究，并自20 世纪70年代起国家及水利水电、铁道和交通等部门，根据各自特点提出了一些围岩分类方法及其应用的工程实例。如国家为制定《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），（2001年修订为GBJ50086-2001）而提出的工程岩体分类；铁道部门为制定《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）而提出的铁路隧道围岩分类，总参工程兵（坑道工程）围岩分类等。1994年颁布了我国国家标准《工程岩体分级标准》（GB5018-94），该标准提出了分两步进行的工程岩体分级方法：首先根据岩体坚硬程度和完整性这两个指标进行初步定级，然后针对各类工程特点，并考虑其他影响因素对岩体基本质量指标进行修正，再对工程岩体进行进一步分级。该标准为我国岩体工程建设中岩体分级提供了一个统一的尺度，为我国岩体工程的设计，施工提供了可靠的基础，已经被一些行业规范所采用[ 2 ]。
影响岩石工程地质性质的 因素 The latest revision on November 22, 2020
影响岩石工程地质性质的因素 矿物成分、结构、构造、水、风化作用 1．矿物成分 岩石是由矿物组成的，岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。 例如，石英岩的抗压强度比大理岩的要高得多，这是因为石英的强度比方解石的强度高的缘故，由此可见，尽管岩类相同，结构和构造也相同，如果矿物成分不同，岩石的物理力学性质会有明显的差别。 对岩石的工程地质性质进行分析和评价时,更应该注意那些可能降低岩石强度的因素。 例如，花岗岩中的黑云母含量过高，石灰岩、砂岩中粘土类矿物的含量过高会直接降低岩石的强度和稳定性。 2．结构 结晶联结是由岩浆或溶液结晶或重结晶形成的。矿物的结晶颗粒靠直接接触产生的力牢固地联结在一起，结合力强，空隙度小，比胶结联结的岩石具有更高的强度和稳定性。 联结是矿物碎屑由胶结物联结在一起的，胶结联结的岩石，其强度和稳定性主要取决于胶结物的成分和胶结的形式，同时也受碎屑成分的影响，变化很大。 例如：粗粒花岗岩的抗压强度一般在120～140Mpa之间，而细粒花岗岩则可达200～250Mpa。 大理岩的抗压强度一般在100～120MPa之间，而坚固的石灰岩则可达 250MPa 。 3．构造 构造对岩石物理力学性质的影响，主要是由矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性所决定的。 某些岩石具有的片状构造、板状构造、千枚状构造、片麻状构造以及流纹构造等，岩石的这些构造，使矿物成分在岩石中的分布极不均匀。一些强度低、易风化的矿物，多沿一定方向富集，或成条带状分布，或形成局部聚集体，从而使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。 4．水 实验证明，岩石饱水后强度降低。当岩石受到水的作用时，水就沿着岩石中可见和不可见的孔隙、裂隙侵入，浸湿岩石自由表面上的矿物颗粒，并继续沿着矿物颗粒间的接触面向深部侵入，削弱矿物颗粒间的联结，使岩石的强度受到影响。 如石灰岩和砂岩被水饱和后，其极限抗压强度会降低25％～45％左右。 5．风化 风化作用过程能使岩石的结构、构造和整体性遭到破坏，空隙度增大、容重减小，吸水性和透水性显着增高，强度和稳定性大为降低。随着化学过程的加强，则会使岩石中的某些矿物发生次生变化，从根本上改变岩石原有的工程地质性质。
目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) 7、力学效应 (5) 二、岩层产状的记录方法 (6)
一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 2.岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型表16-4-3
工程岩体分级标准
工程岩体分级标准（上） 1 总则 1.0.1 为建立统一的评价工程岩体稳定性的分级方法；为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。 1.0.3 工程岩体分级，应采用定性与定量相结合的方法，并分两步进行，先确定岩体基本质量，再结合具体工程的特点确定岩体级别。 1.0.4 工程岩体分级所必需的地质调查和岩石试验，除应符合本标准外，尚应符合有关现行国家标准的规定。 2 术语、符号 2.l 术语 2.1.1 岩石工程rock engineering 以岩体为工程建筑物地甚或环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。 2.1.2 工程岩体engineering rock mass
岩石工程影响范围内的岩体，包括地下工程岩体、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡岩体等。 2.1.3 岩体基本质量rock mass basic quality 岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。 2.1.4 结构面structural Plane （discontilnuity） 岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续面。 2.1.5 岩体完整性指数（KV）（岩体速度指数）intactness index of rock mass（velocity index of rock mass） 岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之 比的平方。 2.1.6 岩体体积节理数（JV）volumetric joint count of rock mass 单体岩体体积内的节理（结构面）数目。 2.1.7 点荷载强度指数从（IS（50））point load strength index
工程地质课程复习重点难点（文本） 第 1 章绪论考核要求 1．了解工程地质学的研究内容 2．了解工程地质学的研究方法 第 1 章绪论试题举例 1．工程地质学及其研究内容？ 要点：研究工程活动与地质环境相互作用的学科称为工程地质学。工程地质学探讨工程地质勘察的手段及方法，调查研究岩土体的工程地质性质、地质构造、地貌等工程地质条件及其发展变化规律，分析研究与工程有关的工程地质问题，并提出相应的处理方法及防治措施。为工程的选址、规划、设计、施工提供可靠的依据。 2．什么是工程地质条件？ 要点：工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件总和，它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。 第 2 章岩石及其工程地质性质考核要求 1．理解内外力地质作用。 2．掌握常见造岩矿物的主要物理性质。 3．掌握并区分三大类岩石的主要矿物组成、结构、构造及典型岩面的鉴别特征。
4．掌握岩石工程地质性质的影响因素和分析方法。 5．掌握岩石的工程分类方法 第 2 章岩石及其工程地质性质试题举例 1．野外鉴别矿物的步骤？ 要点： （1）找到矿物的新鲜面，矿物的新鲜面能真实地反映矿物化学成分和物理特征； （2）观察鉴别矿物的形态和物理性质； （3）根据观察到的矿物的物理性质，结合常见造岩矿物特征，对矿物进行命名。 2．岩石坚硬程度分类的依据是什么？岩石坚硬程度类型有哪些？ 要点： 岩石的坚硬程度分类的依据是岩石饱和单轴抗压强度。根据岩石饱和单轴抗压强度将岩石分为 5 大类，分别为：坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。 3．简述岩体结构类型及工程特性。 要点： 岩体结构类型主要划分为整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构五类，其工程特性主要为： 整体状结构：岩体稳定，可视为均质弹性各向同性体； 块状结构：结构面互相牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体；