结合工程案例简述工程围岩分类的几种方法中国地质大学（武汉）工程学院 赵连摘要：岩体工程分类是岩体力学中的一个重要研究课题，它既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程地质条件定量化的一个重要途径。
当前常用的岩体分类方法有很多，本文结合笔者的实习经历，主要阐述了其中岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法及其具体操作方法，同时分析了它们之间的联系和存在的问题，具有良好的实际指导意义和理论发展意义。
关键字：岩体工程分类 RMR分类 Q指标分类 HC水电分类 联系 问题一．引言岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程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，施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。
其目的是通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计，支护衬砌，建筑物选型和施工方法的选择等提供参数和依据。
目前国内外提出的岩体分类方案有数十种之多，其中以考虑各种地下洞室围岩稳定性的居多。
有定性的，有定量或半定量的，有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类。
各种方案所考虑的原则和因素也不尽相同，但岩体的完整性和成层条件，岩块强度，结构面发育情况和地下水等因素都不同程度的考虑到了。
常用的岩体分类方法有迪尔和米勒的双指标分类发，国际《岩土工程勘察规范》GB50021-94中提出的岩石强度分类法，BQ岩体质量分类法，国际《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86-85中提出的洞室围岩分类法，岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法等多种岩体分类方法。
下面主要以岩体地质力学分类法（RMR分类法），巴顿岩体质量分类法（Q指标分类法）以及HC水电分类法为例来简述岩体工程分类。
二．几种常用的岩体分类方法2.1岩体质量分类法（Q指标分类法）岩体质量分类Q 系统，简称Q 系统，其英文名称为The Q-system for the rock mass classification（or characterization），是目前应用最广的岩体质量分类方法，其最初目的是为了确定隧洞施工时的支护方案。
该系统建立了岩体质量指标Q 与支护类型之间的关系，并在隧洞开挖实例验证的基础上建立了洞室开挖跨度与Q 值的关系。
Q 系统是1974 年挪威的巴顿（Nick Barton）等人在研究了212 个隧洞工程实例的基础上建立起来的，它主要考虑了岩体完整性、节理特性、地下水和地应力影响，并以六个参数（统称为Q 参数）确定反映隧洞围岩稳定性的岩体质量指标Q 值。
Q 值按下式计算：Q=( RQD / Jn) ×（Jr/ Ja）×（Jw/ SRF）式中RQD——Deere 的岩石质量指标，定义为大于10cm的岩心累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数；Jn——节理组数，这两者的比值粗略地代表岩石的块度。
Jr——最脆弱节理的粗糙度系数，Ja——最脆弱节理面的蚀变程度或充填情况，这两者的比值代表了最脆弱节理的抗剪强度。
Jw——裂隙水折减系数，SRF——应力折减系数，这两者的比值反映围岩的主动应力。
这些标准的具体取值和评分标准如下：（1）RQD的取值一般以施工阶段现场实测统计数据为准，在某一段岩体中，如有n个RQD值则其值；（2）Jn取值：据野外实测与室内分析确定，具体取值如下表所列。
Jn取值表组数Jn值理节A.裂隙较少且发散，或只有少量隐裂隙0.5~1B.1组或1组加零散裂隙2~3C.2组或2组加零散裂隙4~6D.3组或3组加零散裂隙9~12E.4组或4组以上12~15（3）Jr取值：节理粗糙度系数取值标准如下表所列。
Jr的取值情况节 理 粗 糙 度 系 数Jr值a.不连续分布的裂面4b.波状粗糙,或不规则3~4c.波状光滑2~3d.平直粗糙1.5~2e.平直光滑1~1.5f.镜面0.5（4）Ja取值：节理蚀变度系数取值标准如下表所列。
Ja的取值节 理 蚀 变 程 度Jaa.裂面闭合，充填物为石英或绿帘石等坚硬，不软化，不透水矿物0.75~1b.裂面仅有微蚀变痕迹1~2c.裂面微蚀变，不含软化矿物薄膜，岩砾及无粘土岩屑等2~3d.裂面壁有岩屑及未软化的粘土矿物等3~4e.裂面有软化或低抗剪强度的泥膜（如高岭土，石英等）4（5）Jw取值：考虑地下厂房区地下水丰富，多呈流水、局部涌水状。
因此，本区节理水折减系数Jw值根据不同情况，一般可取0.8～1.0。
（6）SRF取值：厂房区岩石坚硬，地应力中等偏高（12～20MPa），应力折减系数SRF结合本区的情况，确定其具体取值如表下所列。
应力折减系数的取值应 力 折 减 因 素SRF1σt/σ1 σc/σ应 力 高 低 情 况a.靠近地表,低应力>200 >13 2.5b.中应力200~10 13~0.66 1~2c.高应力10~5 0.66~0.33 0.5~2d.中等岩爆5~2.5 0.33~0.16 5~10根据上述取值原则，按Q系统的计算公式，计算出Q值，再根据下表所列的分级标准即可得出枢纽区Q系统的岩体分级结果如下。
由Q值确定的岩石级别Q值>40 10~40 1~10 0.1~1 <0.1岩体级别I II III IV V评价优良中差劣2.2岩体RMR分类（Bieniawski，1973）比尼奥斯基（Bieniwaski）的地质力学分类方法是采用多因素评分，求其代数和（RMR值）来评价岩体质量。
主要采用了5个分类因素：岩石单轴抗压强度、岩石质量指标RQD、裂面间距、裂面性状及地下水状态，其具体的评分标准准如下表所列。
需要说明的是：（1）根据已有单轴抗压强度试验数据，以及点荷载强度、回弹值等资料，结合地下厂房区不同的岩性和风化状况，对各个洞室中的岩石均进行取值。
（2）RQD的取值一般以施工阶段现场实测统计数据为准，在某一段岩体中，如有n个RQD 值则其值。
（3）裂隙间距以野外实测及室内分析相结合，综合得出其取值范围。
（4）裂面特征：裂面粗糙度以整段的平均特征来定义，局部情况不予考虑。
张开度主要考虑卸荷状况和平硐实测的情况；裂面胶结度主要结合充填物的性状考虑；结构面的连续性，对错动带和挤压带其延伸长度是主要的，而对基体裂隙则主要考虑其连通率。
裂面风化程度主要根据野外的划分确定。
（5）地下水状态按干燥、湿润、潮湿、渗水~滴水、涌水等级别划分，并给予相应的权值和得分。
地下厂房区岩体质量RMR分类因素及评分标准表标准数评参分1 岩石强度(MPa) 点荷载>8 4~8 2~4 1~2单轴抗压强度>200 100~200 50~100 25~50 10~25 3~10 <3分15 12 7 4 2 1 0评2 岩石质量指标RQD（%）90~100 75~90 50~75 25~50 <25分20 17 13 8 3评3 裂面间距（cm）>200 60~200 20~60 6~20 <6分20 15 10 8 5评4 裂面特征粗 糙 度很粗糙微粗糙微粗糙光滑/张 开 度未张开<1mm <1mm 1~5mm >5mm连 续 性不连续弱连续弱连续连续连续岩石风化程度未风化微风化弱风化下段弱风化上段强风化胶 结 度好较好中等差极差评分25 20 12 6 05 地 下 水干燥湿润潮湿渗水~滴水涌水评分15 10 7 4 0在确定完上述各参数的权值和得分后，按RMR值的计算公式可求的所评价岩段的RMR值，根据其大小，再运用Bieniwaski的岩体分级划分标准，可将地下厂房区岩体划分为五级，如下表所列。
由RMR值确定的岩体级别RMR总评分100~81 80~61 60~41 40~21 <20岩体级别I II III IV V评价优良中差劣2.3水利水电围岩工程地质分类(HC分类)根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）水电地下工程围岩分类标准（HC分类），以控制围岩稳定的岩石强度、岩体完整强度、结构面状态、地下水和主要结构面产状五项因素之和的总评分为基本依据，以围岩强度应力比作为限定判据，并应符合下表的规定。
水电工程围岩工程地质分类表围岩类别围岩稳定性围岩总评分T 围岩强度应力比S 支护类型I 稳定。
围岩可长期稳定，一般无不稳定体T＞85 ＞4 不支护或局部锚杆或局部喷薄层混凝土。
大跨度时，喷凝土、系统锚杆加钢筋网II 基本稳定。
围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85≥T>65 ＞4III 局部稳定性差。
围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。
完整的较软岩，可能暂时稳定65≥T>45 ＞2 喷混凝土、，系统锚杆加钢筋网。
跨度为20至25m时，并浇筑混凝土衬砌IV 不稳定。
围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏可能发生45≥T>25 ＞2 喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌V 极不稳定。
围岩不能自稳，变形破坏严重T≤25围岩强度应力比S 可利用岩石饱和单轴抗压强度Rb (MPa) 、岩体完整性系数Kv 、围岩的最大主应力σm (MPa) 算得,其计算公式如下:S = ( Rb ×Kv) /σm（1）岩石强度的评分表如下：岩石强度的评分表岩质类型硬质岩软质岩坚硬岩 中硬岩 较软岩 软岩饱和单轴抗压强度Rb (MPa) Rb＞60 60≥Rb＞30 30≥Rb＞15 15≥Rb＞5岩石强度评分A 30~20 20~10 10~5 5~0注：1 岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度的评分为30；2 当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石评分大于20的，按20评分。
（2）岩体完整程度评分规定：岩体完整程度评分表注：1 当60MPa≥Rb>30MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和>65时，按65评分；2 当30MPa≥Rb>15MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和>55时，按55评分；3 当15MPa≥Rb>5MPa，岩体完整性程度与结构面状态评分之和>40时，按40评分；4 当Rb≤5MPa，属特软岩，岩体完整性程度与结构面状态不参加评分。
（3）结构面状态的评分表如下：结构面状态评分表注：1 结构面的延伸长度小于3m时，硬质岩、较软岩的结构面状态评分另加3分，软岩加2分；结构面延伸长度大于10m时，硬质岩、较软岩减3分，软岩减2分；2 当结构面张开度大于10mm，无充填时，结构面状态的评分为零。
（4）地下水状态的评分表如下：修正后的地下水评分表注：基本因素评分T′系前述岩石强度评分A、岩体完整性评分B和结构面状态评分C的和。
