岩体分类与方法

13.2岩体分类理论与方法－主要内容•1岩体分类的目的和意义•2岩体分类的原则•3分类的独立因素•4几种典型的分类理论和方法23.2岩体分类的理论与方法3.2.1分类的目的与意义（1）分析、评价工程岩体稳定性的需要。（2）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额和概预算提供必要的基本依据。（3）便于设计、施工方法的总结,交流,推广。（4）为便于行业内技术改革和管理。体现：安全、经济、发展的思想，岩体分类是岩石力学研究领域的重要基础性课题。举例说明33.2.2.分类原则(1）有明确的类级和适用对象（专题性的、综合性的)。（2）根据适用对象，选择考虑因素（单因素、多因素）。（3）有定量的指标。（4）类级一般分五级为宜。（5）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。发展趋势：“多因素、综合特征值”分类法43.2.3分类的独立因素（1）岩石材料的质量（强度指标）。（2）岩体的完整性，密集度、切割度、连续性等。（3）岩体结构面产状与岩体工程的相对空间位置关系等。（4）地下水（软化、冲蚀、降低有效正应力、c、φ）（5）地应力（大小、最大主应力方向）（6）其它因素（自稳时间、位移率）其中（1）（2）是岩石基本质量，（3）－（6）是考虑工程岩体特点的其它因素53.2.4几种典型岩体分类理论和方法1.按岩石的单轴抗压强度σc分类岩石普氏系数(f=σc/10)分类法（Ｍ．Ｍ．Продотьяконов，1907）极硬（f＝20）、很硬（f＝15）、坚硬（f＝8～10）、较硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、较软（f＝1.5～2）、软层（f＝0.8～1）、松软（f＜1）等8类。优点：简单方便、工程早期，普氏系数在我国现行设计手册、工程定额、概预算仍沿用。缺点：小尺寸试件不能反映岩体强度，应予淘汰。由此可推按单轴抗压强度进行分类的方法均应予淘汰。62.按岩体完整性分类a.按岩石质量指标RQD分类（RockQualityDesignation）迪尔（Deere,D.U.),1963提出,又与裂隙特性联系1967,1969美国伊利诺斯大学（IllinoisUniversity）教授规定：内径56mm金刚石钻头RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：%10010钻孔总长LcmlRQDi工程实践说明，RQD是一种比岩芯采取率更好的指标。7用RQD值来描述岩石的质量分级8例某钻孔的长度为250cm，其中岩芯采取总长度为200cm,而大于10cm的岩芯总长度为157cm(如图所示)，则岩芯采取率：200/250=80%RQD=157/250=63%岩体分类为：Ⅲ类、中等岩体9b.以弹性波（纵波）速度分类依据：弹性波速变化来反映岩体结构特性和完整性。①梅里特（Merritt)提出龟裂系数(Kv)：2)/(prpmvVVKMerritt的龟裂系数岩体分类Kv0.8~10.8~0.60.6~0.40.4~0.20.2~0级次ⅠⅡⅢⅣⅤ岩体类别非常好好较好不好非常不好10②中科院地质所根据岩体结构的分类，列出了弹性波在各类岩体中传播特性。11③日本，池田和彦，1969年提出了日本铁路隧道围岩分类；先将岩质分6类,再根据弹性波在岩体中的速度,将围岩分为7类12①岩体的地质力学分类（CSIR分类)毕昂斯基(Bieniaski,1973)提出RMR(RockMassRating)值分类法南非科学和工业委员会（CSIR)61iiRRMR式中：R1-岩石抗压强度评分，R2-RQD评分，R3-节理间距评分，R4-节理状态评分，R5-地下水状态评分，R6-节理的方向对工程的影响修正评分，这6个指标分别由如下各表来确定。3.按岩体综合指标分类－1131）与岩石强度相关的岩体评分值R1可以用标准试件进行单轴压缩来确定，也可由点荷载试验确定。142）岩石质量指标RQD评分R23）对应于节理组间距的岩石评分值R3节理间距评分值R3节理间距/cm≥20060~20020~606~20＜6R3评分值20151085154）与节理状态相关的岩体评分值R4165）与地下水状态相关的岩体评分值R517@1973，南非科学和工业委员会（CSIR)毕昂斯基(Bieniaski)提出RMR计算式@1979年，提出修正RMR计算式@为什么要考虑节理方向对工程是否有利（R6）修正前五个评分之和？@看下面的几幅图的情况，如何？51iiRRMR61iiRRMR18196）考虑节理方向对工程是否有利来修正前五个评分之和R620€根据6个参数之和RMR值，把岩体的质量划分为五类61iiRRMR21@本分类还给出了对岩体稳定性（隧洞岩体自稳时间）以及对应的岩体c,φ值适用：坚硬、节理岩体，浅埋隧道不适用：挤压、膨胀、涌水的及软岩体。22②巴顿岩体质量分类（Q分类)巴顿(Barton,1974)提出Q值分类法挪威岩土工程研究所（NorwegianGeotechnicalInstitute)（NGI)SRFJJJJRQDQwarn式中：RQD-岩石质量指标，Jn-节理组数，Jr-节理粗糙系数，Ja-节理蚀变系数，Jw-节理水折减系数，SRF-应力折减系数，3.按岩体综合指标分类－22324Q分类的优点：1）考虑因素相对全面；2）适用于各种岩石（软、硬）；Q分类的缺点：没有考虑节理方位（怕失去简单的特点，影响通用性）25③我国工程岩体分级标准（GB50218-94）分两步计算：1）岩体基本质量分级－－计算BQ2）岩体稳定性分级－－计算[BQ],判断分类。3.按岩体综合指标分类－3261工程岩体分级的基本方法1）计算BQ(1）确定岩体基本质量两个指标：岩石的坚硬程度σc；岩体完整性指数Kv。a.岩石坚硬程度的确定岩石坚硬程度采用岩石单轴饱和抗压强（σc）27σc与定性划分的岩石坚硬程度的关系b.岩体完整性指数（Kv）的确定。①用弹性波测试，计算龟裂系数Kv。②选择有代表性露头或开挖面，对不同的工程地质岩组进行节理裂隙统计，节理数（Jv）(条/m3)28Jv与Kv的对照关系Kv与岩体完整性程度定性划分的对应关系29（2）基本质量分级a.计算岩体基本质量指标BQBQ=90+3σC+250KV式中：σC－岩石单轴饱和抗压强度,MPa;KV－岩体完整性指数值注：①当σC90KV+30,代σC＝90KV+30②当KV0.04RC+0.4,代KV＝0.04RC+0.430b.按计算所得的BQ值分级312）结合工程情况，计算岩体基本质量指标修正值[BQ][BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)K1－地下水影响修正系数；K2－结构面产状影响修正系数；K3－地应力影响修正系数。323334[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)BQ=90+3σC+250KV35按计算所得的[BQ]值分级[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3)362.工程岩体分级标准的应用－2条（1）岩体物理力学参数的选用3738（2）地下工程岩体自稳能力的确定注：小塌方：塌方高度3m，或体积30m3；中塌方：塌方高度3～6m，或体积30～100m3；大塌方：塌方高度6m，或体积100m3；39我国工程岩体分级标准（GB50218-94）的评价优点：1）对地下隧道适用性较强；2）能反映岩体基本质量分级－－计算BQ3）考虑工程岩体特性（地下水、节理与工程位置关系、地应力－－计算[BQ],判断分类。缺点：对边坡岩体和地基岩体的分级研究较少。40使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有！41使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有！42结束语