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岩体质量分级

/rock mass classification/
条目作者邓辉

邓辉

最后更新 2024-12-05
浏览 159
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利用勘探试验中所取得的某些参数,结合地质观察,以量化概念来判别岩体性能优劣的围岩质量分级。

英文名称
rock mass classification
所属学科
地质学/地质资源与地质工程

岩体质量分级是岩体工程特性好坏的综合反映,它既是研究岩体工程质量的一种手段,又是表征岩体工程特性的一种方法,是工程岩体稳定分析的基础,在工程设计和基础岩体工程中起着桥梁作用。岩体质量分级在工程建设中占有重要的地位,它是工程设计、开挖的直接依据。

岩体质量分类研究始于20世纪40年代,60~80年代发展较快。从20世纪40年代的太沙基分类等开始,经历了由美国伊利诺伊大学提出和发展起来的岩石质量指标(Rock Quality Designation; RQD)、挪威岩土工程研究所的N.巴顿针对地下工程岩体的岩体质量分类系统(简称Q系统)、南非波兰籍学者Z.T.比尼奥斯基的工程岩体比尼奥斯基分类法(RMR)、R.P.米勒提出的以岩块抗压强度和模量比作为分类标志的分类方案,以及日本电力中央研究所菊地宏吉的坝基岩体分类等。中国的岩体质量分级研究起步于20世纪70年代。随着时间的推移,研究的深度和广度都有了长足的发展。早期的分级多为岩石的分类或反映岩体某一性质的单一指标分级。实际上影响工程岩体质量的因素很多,仅对某个单一因素进行评价远不能满足工程的需要,同时自岩体及岩体结构的观念建立以来,人们逐渐感到仅对岩体某一种特性进行评价已无法全面反映岩体的整体性质,这就促使岩体分级由单因素向多因素综合分级方向发展。

从工程实际需求出发,根据围岩岩体不同特征将其划分为不同的区段,并进行相应的试验,得出计算指标参数,以便在设计和施工中分类指导。

岩体质量分级的原则为:①确定分类的使用对象是为适用于某一类工程、某种工业部门或生产领域专门目的编制的,还是为各学科或国民经济各部门等通用目的编制的;②分类应该是定量的并且其级数应合适;③在对岩体进行工程分类时,由于目的对象不同,考虑的因素也不同。一般必需考虑的有岩性、岩体结构及构造特征、风化程度、水文条件以及初始地应力状态等具有明确的物理意义和独立影响的因素;④工程岩体分类的方法与步骤应简单明了,便于工程应用。

岩体质量分级的主要方法对比表

分数方案

岩体质量指标计算公式及方法

参数

等级划分

RMR系统

RMR=A+B+C+D+E+F和差综合法(并联系统)

A—岩石强度(点荷载,单轴压)分数15~0

B—RQD(岩石质量指标)分数20~3

C—不连续面间距(>2米~<0.1米)分数20~5

D—不连续面性状(粗糙—夹泥)分数30~0

E—地下水(干燥—流动)分数15~0

F—不连续面产状条件(很好—很差)分数0~12

Ⅰ 很好 RMR100~81

Ⅱ 好 RMR80~61

Ⅲ 中等 RMR60~41

Ⅳ 差 RMR40~21

Ⅴ 很差 RMR≤20

RSR系统

RSR=A+B+C和差综合法(并联系统)

A—地质(岩石类型:按三大岩类由硬质至破碎划为四个等级。构造由整体—强烈断裂褶皱分为4等),分数30~6

B—节理裂隙特征(按整体至极密集分为6个等级,按走向倾角与掘进方向关系折减)分数45→7

C—地下水(无至大量)分数26→6

RSR变化为25~100

Q系统


乘积法(串联系统)


RQD—岩石质量指标0~100

—裂隙组数,无裂→碎裂0.5~20

—裂隙粗糙度,粗糙→镜面,4→0.5

—裂隙蚀变程度数,新鲜→蚀变夹泥,0.75→20

—裂隙水折减系数干燥→特大水流,1→0.05

SRF—应力折减系数,表示洞室开挖中岩性和地应力对围岩抗变形能力的折减,高者可达20(高应力状态岩石趋于流动),低者2.5(接近地表的坚固岩石)

特好 Q 400~1000

极好 Q 100~400

很好 Q 40~100

好 Q 10~40

一般 Q 4~10

坏 Q 1~4

很坏 Q 0.1~1

极坏 Q 0.01~0.1

特坏 Q 0.001~0.01

Z系统

乘积法(串联系统)

—完整性系数

—岩体中纵波速;岩石中纵波速

结构面抗剪强度系数

岩石坚固系数

为岩石湿单轴抗压强度

Z变化为0.01~20

  • 黄润秋,王士天,胡卸文.高拱坝坝基重大工程地质问题研究.成都:西南交通大学出版社,1996.
  • 胡广韬,杨文远.工程地质学.北京:地质出版社,1984.
  • 张倬元,王士天,王兰生,等.工程地质分析原理.2版.北京:地质出版社,1994.

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