第三节 围岩稳定性（二） 第四节 围岩压力（一）
3．与地质勘探手段相联系的分类方法 (1)按弹性波(纵波)速度的分类方法。
随着工程地质勘探方法，尤其是物探方法的进展。1970年前后，日本提出了按围岩弹性波速度进行分类的方法。围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标，它既可反映岩石软硬，又可表明岩体结构的破碎程度。波速越高，围岩越好。见下表
(2)以岩石质量为指标的分类方法——RQD 方法。
所谓岩石质量指标是指钻探时岩芯的复原率，或称岩芯采取率，这是美国伊利诺大学迪尔等人提出的，认为钻探获得的岩芯其完整程度与岩体的原始裂隙、硬度、均质性等状态有关，因此可用岩芯复原率来表达岩体质量。所谓岩芯复原率即单位长度的钻孔中10 cm 以上的岩芯占有的比例，可写为
这个分类方法将围岩分成5类，认为：RQD>90％为优质，75％ 比较完善的是1974年挪威地质学家巴顿等人提出的“岩体质量一Q ”的分类方法。这个分类方法是把表明岩体质量的6个地质参数之间的关系表达为 式中 RQD － 岩石质量指标； J h － 节理组数目，岩体愈破碎，J h 取值愈大，可参考下列经验数值； 没有或很少节理， J h ＝ 0.5～1.0； 两个节理组时， J h ＝4； 破碎岩体时， J h ＝20。 J r － 节理粗糙度，节理愈光滑，J r 取值愈小，可参考下列经验数值； 不连续节理， J r ＝4； 100 10cm (%)?=钻孔长度 以上岩心累计长度 RQD r n a RQD = SRF w J J Q J J 平整光滑节理，J r＝0.5等。 J a－节理蚀变值，蚀变愈严重，J a取值愈大，可参考下列经验数值； 节理面紧密结合，节理中填充物坚硬不软化，J a＝0.75； 节理中填充物是膨胀性粘土，如蒙脱土，J a＝8～12等。 J w－节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，J w取值愈小，可参考下列经验数值； 微量渗水，水压< 0.1Mp a, J w = 1.0； 渗水量大，水压特别高，持续时间长，J w＝0.1～0.05等SRF －应力折减系数，围岩初始应力愈高，SRF取值愈大。可参考下列经验数值； 脆性而坚硬、有严重岩爆现象的岩石，SRF ＝10～20； 坚硬、有单一剪切带的岩石，SRF ＝2.5。 以上六个参数的详细说明和取值标准可参考有关专著。这六个地质参数表达了岩体的岩块大小（RQD/J h）、岩块的抗剪强度（J r/J a）、作用应力（J w/SRF）。因此，岩体质量Q实际上是岩块尺寸、抗剪强度、作用应力的复合指标。根据不同的Q值，岩体质量评为九级，见下表 综上所述，围岩分类是多种多样的，至今还没有一个统一的分类方法，但从发展趋势看，围岩的分类方法应沿以下几个方面发展。 (1)分类应主要以岩体为对象。单一的岩石只是分类中的一个要素，岩体则包括岩块和各岩块之间的软弱结构面，因此分类的重点应放在岩体的研究上。 (2)分类宜与地质勘探手段有机地联系起来。这样才有一个方便而又较可靠的判断手段，随着地质勘探技术的发展，这将使分类指标更趋定量化。 (3)分类要有明确的工程对象和工程目的。目前多数的分类方法都与坑道支护相联系。坑道围岩的稳定性，坑道开挖后暂时稳定时间等与支护方法和类型密切相关。因而进行分类时以此来体现工程目的是不可缺少的。 (4)分类宜逐渐定量化。目前大多数的分类指标是经验或定性的，只有少数分类是半定量的，这是由于客观条件的地质体非常复杂的缘故。近几年来国内外对围岩分类定量化的研究取得了一定的进展，已提出了一些定量评价围岩分类的指标值。 近年来国内外有关学者提出了采用模糊数学分类、根据坑道周边量测的收敛值分类、采 用人工智能——专家系统分类等等的建议，这些设想都将使围岩分类方法日趋完善。 3.3.3 我国公路与铁路隧道的围岩分级方法 在我国1986年修订的《铁路隧道设计规范》中，明确规定了铁路隧道围岩分类所采用的两种方法，即以围岩稳定性为基础的分类方法和按弹性波(纵波)速度的分类方法。交通部于1992年制定的《公路隧道设计规范》中，围岩分类采用了与铁路隧道完全相同的分类方法。 为使交通部门的围岩分类方法与国内其他行业趋于一致，铁道部和交通部分别于1999年及2004年在原有分类方法不变的前提下将围岩类别更改为围岩级别。 1．以围岩稳定性为基础的分类方法 这种分类方法主要考虑如下三个基本因素： (1)岩体的结构特征与完整状态 对于受软弱面控制的岩体，按软弱面的产状、贯通性、充填情况分为整体结构、块状结构、碎裂(镶嵌)结构、疏松结构、松软结构等五类；由于围岩的完整性与其所受的构造变动程度直接相关，所以，将围岩分为构造变动轻微、较重、严重、很严重等四级，作为岩体受地质构造作用影响程度的定性描述，详细说明见表4-2；同时，还采用了节理(裂隙)发育程度，作为围岩完整性的定量指标。根据节理(裂隙)发育程度的不同，将围岩分为：节理不发育、节理较发育、节理发育、节理很发育等四级，见表4-3；风化作用使岩体结构发生变化时，应结合因风化作用造成的各种状态，综合考虑确定围岩的结构完整状态；对于层状岩体，以厚度大于0．5 m者为厚层，0．1—0．5 m之间的为中层，小于0．1 m的为薄层。 (2)岩石强度 将岩浆岩、沉积岩、变质岩按岩性、物理力学参数、耐风化能力和作为建筑材料的要求划分为硬质岩石和软质岩石二级，又根据单轴饱和极限抗压强度R。与工程的关系(例如，与开挖工作的关系)分为四种。 岩石坚硬程度的划分 (3)地下水 在隧道围岩分类中，对地下水的处理采用降级的方法。 ①在整体状的硬质岩石中，一般的地下水对它的稳定性影响不大，可不考虑降级； ②在块状硬质岩石和整体状软质岩石中，根据地下水的类型、水量和危害程度调整围岩类别，当地下水影响围岩稳定，产生局部坍塌，或软化软弱结构面时，可酌情降低I级； ③在碎石状松散结构的岩体中，当裂隙中夹有泥质充填物时，地下水对稳定性的影响很大，可根据地下水类型、水量、渗水条件、动水和静水压力等条件，判断它对围岩稳定的影响程度，可酌情降低1～2级； ④在强烈的断裂带内，或软塑状黏性土和潮湿的粉细砂中，分类已经考虑了一般的含水 状态，可不再降级。若遇特殊含水地层，如已达饱和状态或具有较大承压水流时，须另作处理。 2．弹性波传播速度 铁路隧道围岩分类中还指出，如有弹性波(纵波)传播速度的测试资料，亦可作为判断围岩类别的根据。 3．交通隧道围岩的分级表 根据以上对分类因素和指标的分析，本分类中将隧道围岩共分为6级，并给出了各级围岩的主要工程地质特征、结构特征和完整性等的指标。并预测了隧道开挖后，可能出现塌方、滑动、膨胀、挤出、岩爆、突然涌水及瓦斯突出等失稳的部位和地段，给出了相应的工程措施的意见。 3.4 围岩压力 3.4.1 岩体初始应力状态 岩体初始应力状态，是指隧道开挖前未扰动的岩体应力状态。任何物体受着地心引力的作用都处于自重力作用状态。对于地壳岩体来说，它还经历了长期的地质构造运动，岩体处于更为复杂的受力状态，这种受力状态我们称之为岩体的初始应力(也称原始应力、地应力或一次应力)。 地应力着重考虑重力和构造应力，但由于地下工程所处范围内情况十分复杂，对构造应力目前尚难完全搞清楚，因此目前主要研究岩体重力所形成的应力场。对于需要确切了解包含有构造应力的地应力，一般宜通过实地量测加以确定。 自重应力：岩层自重引起的应力，在自重应力场中，地表以下任一深度H 处的垂直应力等与其上覆岩体的重量 以压应力为正， 为岩体的容重，当上覆岩体为多层时，则为 H z γσ=γ ∑==n i i i z H 1γσ 式中 --第 i 层岩体的容重 --第 i 层岩体的厚度 围岩自重应力场的变化规律 ? 应力是随深度成线性增加 ? 水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等 i i H
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