我国工程岩体分类标准
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§5.3 我国工程岩体分级标准(GB50218-94)主要内容:一、GB50218-94 分级标准的制定二、工程岩体分级的基本方法三、工程岩体分级标准的应用四、工程岩体分级举例重点:GB50218-94 分级的基本方法。
难点:分级指标的确定。
1、前面主要内容回顾分类目的、原则、指标(考虑的因素)代表性分类:岩块工程分类①迪尔和米勒的双指标分类②岩块强度分类,R c 、I s (50)③岩块质量系数S 分类岩体工程分类①岩体质量指标RQD 分类②岩体地质力学分类—RMR 分类(和差模型)③Barton 隧道围岩分类—Q 分类(积商模型)2、我国岩体分级分类的概况、存在的问题70年代以来,各部门相继制定了一些分类标准,这些分类原则、标准、测试方法等不尽相同,无可比性。
一、GB 50218-94 分级标准的制定21s cs tw cw E σE σS ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=3、分级标准(BQ标准)制定的原则、目的、方法BQ标准在总结现有各行业分类标准的基础上,编制统一分级标准。
分级的目的为评价工程岩体稳定性。
分类与分级的差别。
分类无序,分级则有序。
BQ标准采用定性与定量相结合的方法,分级过程中,定性与定量同时进行对比检验最后综合评定级别。
定性与定量的优劣。
定性体现经验,定量反映试验。
工程岩体—是指与岩石工程有关的岩体。
岩石工程就是岩体工程,即对岩体利用、治理、改造的工程。
它是工程建筑的一部分。
GB50218-94分级标准属于综合性分类。
4、BQ标准的分级因素各类工程岩体受力状态不同,破坏形式多样,稳定标准不同,如何兼顾各类工程的特点?BQ标准,分析研究众多分类方法及大量工程实践和岩石力学试验研究成果,按照共性提升的原则,将决定各类工程岩体质量和稳定性的基本共性抽出来,即考虑:①岩石作为材料存在的属性—岩石坚硬程度②岩石作为地质存在的属性—岩体完整程度为衡量各类工程岩体稳定性高低的基本尺度,作为分级的基本因素,进行岩体基本质量分级。
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:20104204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。
附录A Kv、Jv测试的规定A.0.1 岩体完整性指数(Kv),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的点、段,测定岩体弹性纵波速度,并应在同一岩体取样测定岩石弹性纵波速度。
Kv应按下式计算:式中Vpm——岩体弹性纵波速度(km/s);Vpr——岩石弹性纵波速度(km/s)。
A.0.2 岩体体积节理数(Jv),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理(结构面)统计。
除成组节理外,对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。
已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积,不应小于2×5㎡。
岩体Jv值,应根据节理统计结果,按下式计算:Jv=S1+S2+……+Sn+S k(A.0.2)式中Jv——岩体体积节理数(条/);Sn——第n组节理每米长测线上的条数;S K——每立方米岩体非成组节理条数。
附录B岩体初始应力场评估B.0.1 在无实测成果时,可根据地质勘察资料,按下列方法对初始应力场作出评估:(1)H·ν/(1-ν)。
(2)通过对历次构造形迹的调查和对近期构造运动的分析,以第一序次为准,根据复合关系,确定最新构造体系,据此确定初始应力的最大主应力方向。
当垂直向应力为自重应力,且是主应力之一时,水平向主应力较大的一个,可取(0.8~1.2)νH或更大。
(3)埋深大于1000m,随着深度的增加,初始应力场逐渐趋向于静水压力分布,大于1500m以后,一般可按静水压力分布考虑。
(4)在峡谷地段,从谷坡至山体以内,可区分为应力释放区、应力集中区和应力稳定区。
峡谷的影响范围,在水平方向一般为谷宽的1~3倍。
对两岸山体,最大主应力方向一般平行于河谷,在谷底较深部位,最大主应力趋于水平且转向垂直于河谷。
(5)地表岩体剥蚀显著地区,水平向应力仍按原覆盖厚度计算。
(6)发生岩爆或岩芯饼化现象,应考虑存在高初始应力的可能,此时,可根据岩体在开挖过程中出现的主要现象,按表B.0.1评估。
工程岩体分级方案摘要工程岩体的分类和分级对于工程项目的设计和施工具有重要意义。
本文综合考虑了岩石的物理性质、力学性质和工程性质,提出了一种综合的工程岩体分级方案。
该方案根据岩石的岩石名称、岩石的完整性、岩石的均匀性、岩石的结构、岩石的硬度、岩石的风化、岩体的开裂、岩体的岩浆与非岩浆等多个指标对岩石进行了分类和分级。
通过对岩石的分级,可以为工程项目提供合理的材料选择和施工设计的依据。
1. 引言岩石是大自然中非常常见的一种自然物质,是地球地壳的重要组成部分。
岩石在工程项目中起着非常重要的作用,它不仅是地基工程、水利水电工程、隧道工程等工程项目的构造材料,同时也是工程施工和设计中的一个非常重要的地质因素。
在岩石工程领域,对岩石的分类和分级一直是一个重要的研究领域。
建立合理的岩体分级方案,不仅可以为工程项目提供合理的材料选择和施工设计的依据,同时也可以为岩石工程领域的研究提供新的思路和方法。
2. 现有的岩体分级方案目前,已经存在许多岩体的分类和分级方法。
根据国际上常用的分类方法,可以将岩体分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类型,而每一大类型下还有许多的小分类。
此外,还有一些学者提出了基于岩石的物理性质、力学性质和化学性质等方面的分级方法。
但是,目前的分类方法在实际应用中存在一些问题,例如分类方法繁琐复杂、分类标准不够科学、分类不够细致等问题。
因此,有必要建立一种新的综合的岩体分级方案。
3. 工程岩体的分类和分级在岩石工程领域,对岩石进行合理的分类和分级是非常重要的。
岩石的物理性质、力学性质和化学性质等多个方面都会影响工程项目的设计和施工。
在本文中,我们将岩体分级分为七个等级,即I级岩体、II级岩体、III级岩体、IV级岩体、V级岩体、VI级岩体、VII级岩体。
在对岩石进行分级时,我们将考虑岩石的岩石名称、岩石的完整性、岩石的均匀性、岩石的结构、岩石的硬度、岩石的风化、岩体的开裂、岩体的岩浆与非岩浆等多个指标。
工程岩体分级标准通常基于岩体的物理力学性质、完整性、结构特征、地质构造等因素进行划分。
具体的分级方法和标准可能因国家、地区和行业而异。
以下是一种常见的工程岩体分级标准:
1.优良岩:具有较高岩体强度、较低岩体透水性和良好稳定性的岩体。
主要特征包括岩体坚硬、致密,具有较高的抗压强度和抗拉强度;岩体中没
有大的裂隙和节理,裂隙和节理的发育程度低,不易扩展;岩体透水性较低,渗透能力小。
2.一般岩:岩体强度和稳定性一般,具有一定的透水性。
主要特征包括岩体较坚硬,但可能存在一些小的裂隙和节理;岩体的抗压强度和抗拉强度
适中;岩体透水性一般,需要注意渗流问题。
3.差岩:岩体强度较低,稳定性差,透水性较强。
主要特征包括岩体较软弱,裂隙和节理发育,易扩展;岩体的抗压强度和抗拉强度较低;岩体透
水性较强,存在较大的渗流问题。
4.极差岩:岩体非常软弱,稳定性极差,透水性极强。
主要特征包括岩体呈松散状或破碎状,无法形成稳定的结构体;岩体的抗压强度和抗拉强度
非常低;岩体透水性极强,存在严重的渗流和漏水问题。
需要说明的是,这只是一种大致的工程岩体分级标准,具体的分级方法和标准还需根据工程实际情况和地质勘察资料进行综合判断。
同时,在工程设计和施工中,还需要针对不同的岩体级别采取相应的工程措施,以确保工程的安全性和稳定性。
请注意,在实际应用这些分级时,可能需要依靠更详细的测试和评估,例如使用比尼奥斯基分类法等方法,并可能需要结合工程地质勘察和岩体测试的结果来确定最终的岩体工程质量。
5工程岩体级别的确定5.1 一般规定5.1.1 对工程岩体进行初步定级时,宜按表4.1.1规定的岩体基本质量级别作为岩体级别。
5.1.2 对工程岩体进行详细定级时,应在岩体基本质量分级的基础上,结合不同类型工程的特点,考虑地下水状态、初始应力状态、工程轴线或走向线的方位与主要软弱结构面产状的组合关系等必要的修正因素,其中边坡岩体,还应考虑地表水的影响。
5.1.3 岩体初始应力状态,当无实测资料时,可根据工程埋深或开挖深度、地形地貌、地质构造运动史、主要构造线和开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象,按本标准附录B作出评估。
5.1.4 当岩体的膨胀性、易溶性以及相对于工程范围,规模较大、贯通性较好的软弱结构面成为影响岩体稳定性的主要因素时,应考虑这些因素对工程岩体级别的影响。
5.1.5 岩体初步定级时,岩体物理力学参数,可按本标准附录C中表C.0.1选用。
结构面抗剪断峰值强度参数,可根据岩石坚硬程度和结构面结合程度,按本标准附录C中表C.0.2选用。
5.2 工程岩体级别的确定5.2.1 地下工程岩体详细定级时,如遇有下列情况之一时,应对岩体基本质量指标(BQ)进行修正,并以修正后的值按表4.1.1确定岩体级别。
5.2.1.1 有地下水;5.2.1.2 岩体稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;5.2.1.3 存在本标准附录B表B.0.1所列高初始应力现象。
5.2.2 地下工程岩体基本质量指标修正值(〔BQ〕),可按附录D计算。
5.2.3 对跨度等于或小于20m的地下工程,当已确定级别的岩体,其实际的自稳能力,与本标准附录E 相应级别的自稳能力不相符时,应对岩体级别作相应调整。
5.2.4 对大型的或特殊的地下工程岩体,除应按本标准确定基本质量级别外,详细定级时,尚可采用有关标准的方法,进行对比分析,综合确定岩体级别。
5.2.5 工业与民用建筑地基岩体应按表4.1.1规定的基本质量级别定级。
1工民建工程1.1、岩石坚硬程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001注:1 当无法取得饱和单轴抗压强度数据时,科用点荷载试验强度换算,换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》(GB50218)执行;2 当岩体完整程度极为破碎时,可不进行坚硬程度分类。
1.2、岩石坚硬程度等级定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021—20011.3、岩体完整程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001注: 完整性指数为岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。
1.4-1、岩石完整程度的定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021—20011.4-2、岩体完整程度划分《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)1.5、岩石按风化程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001注:1波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比;2风化系数K f为岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比;3花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化;N<30为残积土。
4 泥岩和半成岩,可不进行风化程度划分。
1.6、岩体基本质量等级分类《岩土工程勘察规范》GB50021—20011.7、岩石按质量指标RQD分类《岩土工程勘察规范》GB50021—20011.8、岩层厚度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—20011.9、岩石按在水中软化系数分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001注:软化系数(K R)等于饱和状态与风干状态的岩石单轴极限抗压强度之比。
1.10、岩体按结构类型划分《岩土工程勘察规范》GB50021—20012 公路工程2.1、岩石坚硬程度分级《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)注:岩石饱和单轴抗压强度试验要点,见本规范附录B。
2.2、岩体完整程度划分《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)注: 完整性指数为岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。
4岩体基本质量分级
4.1 基本质量级别的确定
4.1.1 岩体基本质量分级,应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合,按表4.1.1确定。
岩体基本质量分级
表4.1.1
4.1.2 当根据基本质量定性特征和基本质量指标(EQ)确定的级别不一致时,应通过对定性划分和定量指标的综合分析,确定岩体基本质量级别。
必要时,应重新进行测试。
4.2 基本质量的定性特征和基本质量指标
4.2.1 岩体基本质量的定性特征,应由表3.2.1和表3.3.1所确定的岩石坚硬程度和岩体完整程度组合确定。
4.2.2 岩体基本质量指标(BQ),应根据分级因素的定量指标Rc的兆帕数值和Kv,按下式计算:
BQ=90+3Rc+250Kv(4.2.2)
注:使用(4.2.2)式时,应遵守下列限制条件:
①当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。
②当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04zRc+0.4和Rc代入计算BQ值。
中华人民共和国国家标准工程岩体分级标准Standard for engineering classification of rock massesGB 50218-94主编部门:中华人民共和国水利部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:1 9 9 5 年7 月 1 日中国计划出版社1995 北京关于发布国家标准《工程岩体分级标准》的通知建标[1994]673号根据国家计委计综[1986] 450号文的要求,由水利部主编,会同有关部门共同制订的国家标准《工种岩体分级标准》,已经有关部门会审。
现批准《工程岩体分级标准》GB 50218-94为强制性国家标准,自一九九五年七月一日起施行。
本标准由水利部负责管理,其具体解释等工作由水利部长江科学院负责,出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九四年十一月五日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。
结构设计—工程岩体分级标准GB50218-94 3.1 分级因素及其确定方法3岩体基本质量的分级因素3.1 分级因素及其确定方法3.1.1 岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
3.1.2 岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定性划分和定量指标两种方法确定。
3.2 岩石坚硬程度的定性划分3.2.1 岩石坚硬程度,应按表3.2.1 进行定性划分。
岩石坚硬程度的定性划分表3.2.13.2.2 岩石坚硬程度定性划分时,其风化程度应按表3.2.2确定。
岩石风化程度的划分表3.2.23.3 岩体完整程度的定性划分3.3.1 岩体完整程度,应按表3.3.1进行定性划分。
岩体完整程度的定性划分表3.3.1注:平均间距指主要结构面(1~2组)间距的平均值。
3.3.2 结构面的结合程度,应根据结构面特征,按表3.3.2确定。
结构面结合程度的划分表3.3.23.4 定量指标的确定和划分3.4.1 岩石坚硬程度的定量指标,应采用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)。
Rc应采用实测值。
当无条件取得实测值时,也可采用实测的岩石点荷载强度指数(Is(50))的换算值,并按下式换算:3.4.2 岩石单轴饱和抗压强度(Rc)与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系,可按表3.4.2确定。
Rc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系表3.4.23.4.3 岩体完整程度的定量指标,应采用岩体完整性指数(Kv)。
Kv应采用实测值。
当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数(Jv),按表3.4.3确定对应的Kv值。
Jv与Kv对照表表3.4.3)3.4.4 岩体完整性指数(Kv)与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表3.4.4确定。
Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系表3.4.43.4.5 定量指标Kv、Jv的测试,应符合本标准附录A的规定。
工程岩体分级标准2014工程岩体分级标准2014(GBT50218-2014)是为了统一工程岩体分级方法,并为岩石工程勘察、设计、施工和运行提供基本依据而制定的标准。
下面我将从标准适用范围、分级方法、工程岩体级别的确定、其他规定等方面对该标准进行详细、全面的介绍。
一、标准适用范围该标准适用于各类型岩石工程的岩体分级,如水利水电、铁路、公路、矿山等领域的岩石工程。
该标准适用于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工程岩体级别。
二、分级方法岩体基本质量分级岩体基本质量分级主要依据岩体的完整程度、岩石强度、地下水等因素进行评估。
评估指标包括岩体的完整性指数、岩石强度指标、软弱结构面发育程度、地下水条件等。
根据这些指标,可以将岩体分为I、II、III、IV四个基本质量等级,其中I级岩体质量最好,IV级最差。
工程岩体级别确定在确定了岩体基本质量等级后,需要结合具体工程的特点确定工程岩体级别。
工程岩体级别是根据工程的重要性、安全性和对环境的影响等因素来确定的。
根据工程岩体的基本质量等级和工程特点,可以进一步将工程岩体分为A、B、C三个级别,其中A级最高,C级最低。
三、工程岩体级别的确定在确定工程岩体级别时,需要考虑以下因素:工程的重要性:工程的规模、重要性以及其对社会和环境的影响程度。
安全性要求:工程的安全性要求和对岩体的稳定性要求。
地质条件:包括岩体的基本质量等级、软弱结构面发育程度、地下水条件等。
施工条件:施工难易程度、施工方法等因素。
环境条件:工程对环境的影响程度和环境保护要求。
根据以上因素,结合具体工程的特点,可以初步确定工程岩体的级别。
然后,通过现场勘察和试验等手段,进一步验证和调整工程岩体的级别。
最终确定的工程岩体级别应符合国家现行有关标准的规定。
四、其他规定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工程岩体级别。
工程岩体质量分类方法
工程岩体质量分类是通过对岩体物理力学特性、构造特征以及与
周围地质环境的相互作用等因素综合研判,将岩体划分为不同等级的
方法。
它是进行岩体工程勘察、设计、施工和监测的基础和前提,对
保障工程安全和提高工程质量有着重要作用。
常见的工程岩体质量分类方法有以下几种:
1. 国际岩石力学委员会(ISRM)岩体质量评价方法:根据岩石
强度、节理和岩体结构等因素进行综合评价,将岩体划分为I~VI级六
个等级。
2. 中国工程岩体分类标准(GB/T 50268-2008):根据岩体物理
力学指标和岩体变形、稳定性等因素进行综合评价,将岩体划分为I~V 级五个等级。
3. 黄大年教授工程岩体分类方法:综合考虑岩层结构、破碎程度、裂隙发育程度、围岩状况等因素,将岩体划分为I~VI级六个等级。
4. 高小明教授工程岩体分类方法:综合考虑岩层结构、破碎程度、节理发育情况、裂隙发育程度、地应力等因素,将岩体划分为
I~VII级七个等级。
以上几种工程岩体质量分类方法各有优缺点,在具体工程中应根
据实际情况选择合适的方法进行判定。
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:
1.工程岩体分级因素
工程岩体分级的目的是为工程岩体稳定性的判断提供依据,因此,工程岩体分级所要考虑的因素,应以影响工程岩体稳定性的因素为基础。
影响工程岩体稳定性的因素足多种多样的,概括起来主要有岩石的物理力学性质、结构面发育情况、地下水环境条件、地应力环境条件、工程类别等多个方面。
目前在国内外的工程岩体分级方法中常用的分级因素见下表2。
表2 :工程岩体分级因素
注:④风化系数(K f)为已风化岩石的中轴饱和抗压强度与未风化化岩的单轴饱和
抗压强度之比
②波速比(K’v)为岩体的纵波波速与岩石的纵波波速为之比。
2.工程岩体分级因素的选择与处理
目前,国内外的岩体分级方法多种多样。
对于岩体分级方法的分类,目前还没有统一的标准。
按照分级方法的适用范围,可分为通用分级方法和专用分级方法两大类。
按照分类的目的,可分为地质分级和工程分级两大类。
按照分级用途的不同,可分为岩体的质量分级、稳定性分级、可钻性分级、爆破性分级等。
按照行业,可分为水利水电工程同岩分类、公路隧道同岩分类、铁路隧道围岩分类、矿山巷道围岩分类、军工坑道围岩分类、喷锚支护规范围岩分类等。
按照工程类
型,可分为洞室围岩分级、大坝岩体分级、地基同岩分级、边坡岩体分级、隧道围岩分级等。
按照所采用的地质勘察手段,有锤击、强度试验、岩心采取率分析、浸水反应、回弹法、弹性波探测等分级方法。
按照所使用的分级判据不同,又可分为单因素岩体分级和多因素岩体分级。
按照表达方式不同又可分为定性岩体分级,定量岩体分级和定性定量综合岩体分级。
按照所采用的分析工具不同,有概率统计法、模糊综合评价法、多层次综合评价法、灰色聚类分析法等多种岩体分级手段。
(1)岩石的坚硬程度和岩体的完整程度
在众多的岩体分级因素中,岩石的物理力学性质和结构面发育情况是反映岩体基本特性的因素。
在岩石的各项物理力学性质中,对稳定性关系最大的是岩石的坚硬程度。
岩体的结构面发育状况,主要反映在对岩体完整性的影响和部分结构向对工程岩体稳定性的控制作用两个方面,其巾对岩体完整性的影响体现了岩体是地质体的基本属性,而结构面对工程岩体稳定性的控制作用则和工程的类别及具体特征线或临空面的产状有关。
因此,岩石的坚硬程度和岩体的完整程度是独立于工程类型之外的,对各种类型工程岩体的稳定性都非常重要,是工程岩体分级的基本因素,被各种岩体分级方法广泛选用。
(2)岩石的风化程度
虽然岩石的风化作用可以使岩石的物理力学性质恶化,也是影响工程岩体稳定性的重要因素,但由于风化作用对工程岩体特性的影响,可以在岩石的坚硬程度和岩体的完整程度中得到反映。
所以,国内外的各种工程岩体的综合等级划分中均没有把风化程度作为一个独立的分级因素。
(3)地下水
地下水对岩体质量的影响,不仅与地下水的赋存状态有关,还与岩石性质和岩体完整程度有关。
岩石愈致密,强度愈高,完整性愈好,则地下水的影响愈小。
反之,地下水的不利影响愈大。
目前国内外岩体分级方法中,对于地下水对工程岩体的影响主要有修正法、降级法、限制法、不考虑4种处理方法。
我国现行的规范及标准中,考虑地下水对岩体质量影响的有《建筑边坡工程技术规范》、《工程岩体分级标准》、《锚杆喷射混凝土技术规范》、《岩土工程勘察技术规范》、《水电工程地质勘察规范》,详见表4。
(4)地应力
目前国内外岩体分级方法中,对于地应力的影响土要有修正法、限制法、不考虑3种处理方法。
在我国现行的规范和标准中,考虑地应力对岩体质量影响的有《工程岩体分级标准》、《锚杆喷射混凝士技术规范》、《岩士工程勘察技术规范》、《水电工程地质勘察规范》,详见表4。
已基本统一,《地下铁道,轻轨交通岩土工程勘察规范》的制定过程中已考虑剑了同《岩土工程勘察规范》接轨等。
(7)国内标准有同国际接轨的趋势
如《岩土工程勘察规范》(GB50021.94)、《工程岩体分级标准》等国家规范的制定过程中均已考虑到了同国际接轨。
表4:
3.岩体分级的现状和趋势分析
综观国内外的岩体分级方法,呈现出以下特点和趋势:
(1)岩体分级指标体系基本形成。
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表2所示的指标体系。
(2)岩体分级标准多属丁综合分级,多考虑岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、地应力状况等多方而因素。
(3)各类工程岩体分级的研究深度极不平衡。
如我围现行的岩体分级标准,在岩土工程的地基、边坡及地下峒室3类岩土工程基本类别的工程岩体分级研究中,地下峒室的工程岩体分级研究已经具有水利水电工程围岩分类、公路隧道围岩分类、铁路围岩分类、矿山巷道围岩分类、军工坑道围岩分类法、喷锚支护围岩分类等多种分级标准,但对于边坡岩体分级的研究,除了国家标准《建筑边坡上程技术规范》外,还未见有其它专门标准或规范,地基岩体分级的专门标准还未出现。
(4)岩体分级标准尚不统一。
由表3可以看出,目前国内外的岩体分级方法中,无论是在分级指标的选用、等级数量的多少,还是等级划分标准上,均存在着很大的差异性。
(5)行业标准有向国家规范接轨的趋势,如有色金属行业标准《岩土工程勘察技术规范》完全采用了《锚杆喷射混凝上技术规范》中的围岩分级方法。
(6)国家规范中的分级标准有趋于统一的趋势,如岩石坚硬程度的划分标准在各种国家规范中已基本统一,《地下铁道,轻轨交通岩土工程勘察规范》的制定过程中已考虑剑了同《岩土工程勘察规范》接轨等。
(7)国内标准有同国际接轨的趋势,如《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)、《工工程岩体分级标准》等国家规范的制定过程中均已考虑到了同国际接轨。
4.结语
本文在查阅大量相关岩体分级文献基础上,对岩体分级中的一些问题进行了归纳和总结,力求系统、详尽和全面。
鉴于水平和掌握的资料有限,有些叙述可能不够全面和妥当,有些观点也有待进一步完善。
参考文献:
[1] 中国建筑行业出版社.注册岩土工程师必备规范汇编【M】
[2] GB50307-1999,地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范【S】
[3] GB50086—2001,锚杆喷射混凝土支护技术规范【S】
[4] TB10077—200l,铁路工程岩土分类标准【s】.
[4] TB10012--2001,铁路工程地质勘察规范【s】.。