6-1 岩体质量评价与分类(分级)

一、按岩石质量指标（RQD）分类
RQD (Rock Quality Designation index ) －－指在钻孔时， －－
用大于75mm双层岩芯管、金刚石钻头获取的大于10cm 双层岩芯管 金刚石钻头 的岩芯段累计长度与计算总长度的百分比，即岩芯采 百分比 样率。迪尔(Deer,1967)提出根据钻探得到的岩芯来定 样率 量评价岩体的质量。他认为钻探时岩芯的采取率、岩芯的平
岩体完整程度定量划分
若无实测的岩体完整性指数 K v ，可采用岩体体积 节理数 J v (条/m 3 )
岩体完整性指数和岩体体积节理数两者的对应关系表
KV JV 完整程度
>0.75 ＜3 完整
0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 <0.15 3～10 10～20 20～35 ＞35 较完整 较破碎 破碎 极破碎
国标《工程岩体分级标准》
地下水影响修正系数K1
K1 地下水 出水状态 潮湿或点滴状 淋雨状或涌流状，水压≤0.1MPa 或单位出水量≤10L/（min﹒m） 淋雨状或涌流状，水压≥0.1MPa 或单位出水量＞10L/（min﹒m） 0 0.1 0.2 0.1 0.2～0.3 0.4～0.6 0.2～0.3 0.4～0.6 0.7~0.9 0.4～0.6 0.7~0.9 1.0 BQ >450 450～351 350～251 ≤250
Ⅴ
≤250
3. 工程岩体级别的确定
岩体基本质量指标 BQ
实际工程岩体，需考虑地下水状态、初始地应力 场、工程轴线或走向线的方位与主要软弱结构面 产状的组合关系等因素，对BQ进行修正。
（K [ BQ ] = BQ − 100 1 +K2 +K3）
岩体基本质量 指标修正值； 地下水影响 修正系数； 主要软弱结 构面产状影 响修正系 数； 初始地应力 状态影响修 正系数；
初始应力状态影响修正系数K3
K3 初始地应力状态 极高应力区 高应力区 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0～1.5 0.5 1.0～1.5 0.5～1.0 1.0 0.5～1.0 BQ >550 550～451 450～351 350～251 ≤250
若无表中所列的项，修正系数取0。考虑地下水、地 应力和优势结构面的影响之后，即得到岩体基本质量 指标修正值，然后进行再分级，即得到具体工程岩体 的质量等级。
工程岩体质量评价与分类（分级）
胡修文
中国地质大学（武汉）工程学院 岩土工程与工程地质系 2010年
第一节 概述 与岩块相比，岩体的力学性质如何？
具有显著的差别： 岩体比岩块易于变形，其强度显著低于岩块的强度 ① 岩体中存在不同类型、不同规模的各种结构面 ② 岩体受到天然应力和地下水等地质环境因素的影响 ③ 岩体表现出非均质、非连续、各向异性和非弹性特征
然后，根据岩石坚硬程度和岩体完整程度定性特 征以及岩体基本质量指标BQ进行岩体质量分级
基本质 量分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
岩体基本质量分级 国标《工程岩体分级标准》 岩体基本质量分级定性特征 BQ 坚硬岩，岩体完整 坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体 完整； 坚硬岩,岩体较破碎；较坚硬岩或软硬岩 互层,岩体较完整；较软岩,岩体完整 坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较 破碎～破碎；较软岩或软硬岩互层，且 以软岩为主，岩体较完整～较破碎；软 岩，岩体完整～较完整 较软岩，岩体较破碎；软岩，岩体较破 碎～破碎；全部极软岩及全部极破碎岩 >550 550~451 450～351 350～251
三、RMR系统（岩体地质力学分类） RMR (Rock Mass Rating ) system 南非比尼卫斯 基（Bieniawski,1976,1989)，该系统考虑了岩石强度、 RQD、结构面间距、结构面条件、地下水条件和结构面 产状与工程走向的关系等6个指标，对影响岩体稳定性 的各个主要因素进行评分，并以其总和值作为岩体的 RMR值。以满足隧道加固与支护的需要。该分类系统能 够用于估计岩体的强度与变形模量。
影响岩体力学性质的因素是什么呢？
• 岩体的受力条件 • 岩体的地质特征及岩体的赋存环境条件：岩石材 料性质、结构面的发育特征及其性质、地质环境条件
第二节 岩体质量评价与分类
rock mass classification
1 0
影响岩体稳定性的因素很多，有岩性、岩石结构构造、 影响岩体稳定性的因素很多 结构面特征及其组合、岩体结构及其完整性、地下水、 地应力等等。如何评价各方面的因素对岩体性质岩体 稳定性的影响呢？如何充分综合考虑各种影响因素， 对工程岩体质量和岩体稳定性进行评价，为岩石工程 设计和施工提供依据，并保证岩石工程建设与运营的 安全可靠、经济合理？－－前人提出了一种方法，即 工程岩体分类(分级)。 工程岩体分类（分级）研究现状： 方法众多：定性、半定量和定量；单因素和多因 素。主要考虑地质因素：岩石的强度、结构面发育情 主要考虑地质因素 况、岩体的完整性、地下水条件等。 还有的同时考 虑施工因素的影响。 虑施工因素的影响
RQD是反映了岩体破碎程度和岩石强度 的综合指标。是一种快速、经济、实用的 的综合指标。 岩体质量评价方法，应用范围广。但是没 有考虑结构面的产状和充填物的影响。 当没有钻孔资料时， RQD如何确定？ 较长或板状岩体 RQD = 115 − 3.3 J v 立方体状岩体 RQD = 110 − 2.5 J v J v − − 单位体积结构面的数量
国标《工程岩体分级标准》（GB50218-94）
• 岩石坚硬程度定量划分 定量指标：岩石饱和单轴抗压强度 σ cw
或者岩石点荷载强度指数 两者的换算关系
I s (50)
σ cw = 22.82( I s (50) )
0.75
表７.2
σ cw /MPa
坚硬程度
σ cw与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系
变形模量 E （GPa） >33 20～33 6～20 1.3～6 1～2 <1
泊松比
µ
岩体内摩 擦角 (º) >60 50～60 39～50 27～39 20～27 <20
岩体粘 聚力C (MPa) >2.1 1.5～2.1 0.7～1.5 0.2～0.7 0.05～0.2 <0.2
<0.2 0.2～0.25 0.25～0.3 0.3～0.35 0.35～ 0.45 0.4～0.5
国标《工程岩体分级标准》
1. 分级因素及其确定方法 （1）岩石坚硬程度划分 • 定性划分
岩石坚硬程度 岩体完整程度
定性划分依据：锤击声音、回弹和手感情况；
岩石是否易破碎、变形情况；吸水情况
岩石坚硬程度的定性划分
名称 定性鉴定 代表性岩石
硬 坚 锤 击 声 清 脆 ， 有 回 弹 ， 震 未风化～微风化：花岗岩、安山岩、片麻 质 硬 手，难击碎；浸水后，大多 岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、 石英砂岩、硅质石灰岩等 岩 岩 无吸水反应 较 锤 击 声 较 清 脆 ， 有 轻 微 回 （1）弱风化的坚硬岩；（2）未风化～微 坚 弹，稍震手，较难击碎；浸 风化的：熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白 云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩等 硬 水后，有轻微吸水反应 岩
软 较 锤击声不清脆，无回弹，较 (1)强风化的坚硬岩;(2)弱风化的较坚硬 质 软 易击碎；浸水后，指甲可刻 岩;(3)未风化～微风化：凝灰岩、千枚岩、 砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、页岩等 岩 岩 出印痕 软 锤 击 声 哑 ， 无 回 弹 ， 有 凹 (1) 强风化的坚硬岩; (2) 弱风化～强风化 岩 痕，易击碎；浸水后，手可 的较坚硬岩; (3) 微风化的较软岩; (4) 未风 掰开 化的泥岩等 极 锤击声哑，无回弹，有较深 （1）全风化的各种岩石； 软 凹痕，手可捏碎；浸水后， （2）各种半成岩 岩 可捏成团
岩体基本质量指标 BQ 2. 岩体基本质量分级 岩体基本质量指标 BQ – 根据σ cw值和 K v 值
计算确定。
BQ = 90 + 3σ cw + 250 K v
计算时注意：
1o 当σ cw > 90 K v + 30时，取σ cw＝90 K v + 30 o 2 当Kv > 0.04σ cw + 0.4时，取Kv＝0.04σ cw + 0.4
200cm
二、国标《工程岩体分级标准》（GB50218-94） 适用于各种类型岩石工程（地下工程围岩、建筑地基、 坝基和边坡岩体）的岩体分级需要，采用两步分级方法： 先确定岩体的基本质量；再结合具体工程的特点（地 应力、地下水和结构面产状）等确定岩体级别。采用 应力、地下水和结构面产状）等确定岩体级别 定性和定量相结合的方法，可提高分级的准确性和可 靠性。以满足隧道加固与支护的需要。 靠性。 该分级标准认为岩体的基本质量由岩石的坚硬程 岩体的基本质量 度和岩体的完整程度两因素确定，同时考虑地下水状 态、初始地应力、工程轴线或走向的方位与主要结构 面产状的组合关系的影响来进行岩体分类。
均和最大长度受岩体的原始裂隙、硬度、均质性支配，岩体质 量好坏取决于长度小于10cm以下的细小岩块所占的比例。
10cm及以上岩芯的累计长度 RQD = × 100％ 钻孔长度
分类 RQD(%) 很差 0～25 岩石质量指标 差 一般 25～50 50～75 好 75～90 很好 90～100
岩碎 2～3 ≥3
结构面平均间距及结合程度：
• •
国标《工程岩体分级标准》
平均间距指主要结构面（1—2组）间距的平均值。 平均间距 结构面结合程度： 结合好――张开度小于1mm，无充填物； 张开度1～3mm，为硅质或铁质胶结； 张开度大于3mm，结构面粗糙，为硅质胶结。 结合一般――张开度1～3mm，为钙质或泥质胶结； 张开度大于3mm，结构面粗糙，为钙质或铁质 胶结。 结合差――张开度1～3mm，结构面平直，为泥质或泥质 和钙质胶结； 张开度大于3mm，多为泥质或岩屑充填。 结合很差――泥质充填或泥夹岩屑充填，充填物厚度大于 起伏度。