岩体力学04-工程岩体分类.ppt

第四章 工程岩体分类 方法：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。 目的：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选择等提供参数和依据。 一、按岩体结构类型分类 中国科学院地质研究所谷德振教授等提出。特点是考虑到各类结构面的地质成因，突出岩体的工程地质特性。分类将岩体结构划分为整体块状、层状、碎裂状、散体状四种类型。前三类又进一步划分亚类。 岩体结构类型 岩体完整性 主要结构面及其抗剪特性 岩块湿抗压强度/kPa 类 亚类 结构面间距/cm 完整性系数I 级别 类型 主要结构面摩擦系数f 代号 名称 代号 名称 I 整体块状结构 I1 整体结构 100 0.75 存在IV,V 刚性结构面 0.60 600 I2 块状结构 100~50 0.75~0.35 以IV、V 级为主 刚性结构面局部为碎裂结构面 0.4~0.6 300,一般600 II 层状结构 II1 层状结构 50~30 0.6~0.3 以III、IV 级为主 刚性结构面柔性结构面 0.3~0.5 300 II2 薄层状结构 30 0.40 以III、IV 级显著 柔性结构面 0.3~0.4 300~100 III 碎裂结构 III1 镶嵌结构 50 0.36 IV、V 级密集 刚性结构面碎裂结构面 0.4~0.6 600 III2 层状碎裂结构 50(骨架岩层中较大) 0.40 II、III、IV级均发育 泥化结构面 0.2~0.6 300,骨架岩层在300上下 III3 碎裂结构 50 0.30 碎裂结构面 0.16~0.40 300 IV 散体结构 0.20 节理密集呈无序状分布，表现为泥包块或块夹泥 0.20 无实际意义 注：岩体完整性系数I=(vm/vr)2，vm为岩体纵波速度，vr为岩石纵波速度；f为岩体中起控制作用的结构面的摩擦系数f=tan?w * * 二、岩体质量分级（《工程岩体分级标准》GB50218-94） 两级分类： 首先，按岩体基本质量指标BQ进行初步分级——岩体基本质量分级 然后，根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行修正，按修正后的［BQ］进行详细分级——岩体稳定性分级 （1）岩体基本质量分级 岩体基本质量取决于岩石的坚硬程度和岩体的完整程度。 岩石的坚硬程度按岩石的饱和单轴抗压强度： 岩石饱和单轴抗压强度σcw(MPa) ＞60 60~30 30~15 15~5 ＜5 坚硬程度 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩 岩体完整性系数Kv ＞0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 ＜0.15 完整程度 完整 较完整 较破碎 破碎 极破碎 岩石的完整程度按完整性系数： 岩石的完整程度也可按结构面系数： Jv(条/m3) ＜3 3~10 10~20 20~35 ＞35 Kv ＞0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 ＜0.15 完整性系数Kv=岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。通常根据声波测试确定。 结构面系数Jv=单位体积岩体中结构面的条数。 岩体基本质量分级指标BQ BQ=90+3σcw +250 Kv σcw——岩石饱和单轴抗压强度； Kv——岩体完整性系数。 使用时应注意： 当σcw＞90Kv＋30时，令σcw＝90Kv＋30 当Kv＞0.04σcw＋0.4时，令Kv＝0.04σcw＋0.4 基本质量级别 岩体质量的定性特征 岩体基本质量指标(BQ) Ⅰ 坚硬岩，岩体完整 ＞550 Ⅱ 坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整 550~451 Ⅲ 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 450~351 Ⅳ 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 350~251 Ⅴ 较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎—破碎；全部极软岩及全部极破碎岩 ＜250 按BQ值和岩体质量的定性特征将岩体划分为5级： （2）岩体稳定性分级 当地下洞室围岩处于高天然应力区或围岩中有不利于岩体稳定的软弱结构面和地下水时，岩体BQ值应进行修正，修正值［BQ］按下式计算： ［BQ］＝BQ－100(K1＋K2＋K3) K1-地下水影响修正系数； K2-主要软弱面产状影响修正系数； K3-天然应力影响修正系数。 K1 BQ ＞450 450~350 350~250 ＜25 地下水状态 潮湿或点滴状出水 0 0