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关于隧道围岩的分级
最近一段时间学习了关于隧道围岩分级的问题，逐渐的了解
了
隧道的施工工艺及工序，也在网上查找了一些关于围岩问题的文章，
< br>学习了，很深奥，
有很多东西还是不能够理解，希望能交到良师益友
向您学习，本文章来自于百度文库，我整理了下，其中有些内容是我
通过查找
规范所得。
《公路隧道设计规范
JT
GD70-2004
》
《公路工程地
质勘察规范
JTJ064-98
》
<
/p>
《岩土工程勘察规范
GB50021-2001
< br>》
《水工隧洞设计规范》（
S
L279-2002
）
《工程岩体分
级标准》（
GB50218-94
）
《铁路隧道设计规范》
(TB10003-2005)
《地铁设计规范》（
GB50157-200
3
）
《锚杆喷射混凝土支护技术规范
》
(50086-2001)
《公路
隧道施工技术规范》（
JTJF60-2009
）
《工程岩体分级标准》（
GB50218-94<
/p>
）
名词解释：
围岩：围岩是隧道开挖后其周围产生的应力重分布范围内的岩体，
或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体，
（这里所指的岩
< br>体是土体与岩体的总称）
在不同的岩体中开挖隧道后岩
体所表现出的性态是不同的，
可归
纳为充分稳定、基本稳定、暂
时稳定和不稳定四种。
.
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岩爆：
岩体中聚积的弹性变形能在地
下工程开挖中突然猛烈释放，
使岩石爆裂并弹射出来的现象。
轻
微的岩爆仅剥落岩片，
无弹射现象。
严重的可测到
4.6
级的震级
，一般持
续几天或几个月。发生岩爆的
原因是岩体中有较高的地应力，
并
且超过了岩石本身的强度，
同时岩
石具有较高的脆性度和弹性。
这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，
强大的能量把岩石破坏，
并将破碎岩石抛出。
预防岩爆的方法是应力
解除法、注水软化法
和使用锚栓
-
钢丝网
-
混凝土支护。
在
JTJD70-2004
《公路隧道设计规
范》中关于隧道围岩级别划
分为六级，级别越大围岩越差，六级为土，但目前实施中不同
，
《岩
土工程勘察规范
GB50021
-2001
》中规定地下铁道围岩分类应按
GB50307-1
999
《地下铁道，轻轨交通岩土工程勘查规范》
,
GB50307-1999
《地下铁道，
轻轨交
通岩土工程勘查规范》
中的围岩
分类方法引自原《铁路隧道设计
规范》
(TB10003-1999)
围岩分级是
根据《工程岩体分级标准》
（
GB50218-94
）结合工程经验得来的，勘
察是为设计服务的，
所以在地铁工程勘察中，
如果还利用地铁勘察规
范进行
围岩分类，易给设计带来不便。
公路隧道围岩分级将围岩分为
6
级，给
出了主要围岩的工程地
质特征、
结构特征，
和完整性等指标并预测了隧道开挖后可能出现的
塌方、滑动、膨胀、挤出、岩爆、突
然涌水、及瓦斯突出等失稳的部
位和地段，给出了相应的工程措施，
围岩分级的概念
.
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各种围岩的物理性质之间存
在一定的内在联系和规律，
依照这些
联系和规律，可将围岩划分
为若干级，这就是围岩分级。
1
、
<
/p>
目前，隧道围岩分级是设计、施工的基础（工程类比法就是
建立在
围岩分级的基础上的）。
围岩分级的目的是：
①
作为选择施工方法的依据，
②
进行科学管理及正确评价经济效益，
③
确定结构上的荷载（松散荷载）
④
给出衬砌结构的类型及其尺寸
⑤
制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
比较理想的分级方法是：
①
确定客观，有定量指标，尽量减少因人而异的随机性。
②
便于操作使用，适于一般勘察单
位所具备的技术装备水
平。
③
最好在挖开地层前得到结论。
人们对围岩的认识是不断深入的从国外的情况：
土石方工程分类法（开挖的难易
程度）
→岩石的坚固性来分类：
如岩石的坚固性系数
f
→
.
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RQD
< br>→从围岩稳定性出发分类来代替多年沿用的坚固性为基础的分
类
< br>
从分级指标看：
大多数从定性描述
经验判断和定量描述
以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是隧道围岩分级的总趋势。
另外的发展趋势：
以岩体为对象、
与地
质勘探结合、
与设计施工结合、
定量化。
二、影响围岩稳定性的主要因素
1
、地质因素
(1)
岩体结构特征
岩体的结构特征可以简单地用岩体的破碎程度或完整性来表
示，在
某种程度上它反映了岩体受地质构造作用的严重程度。
岩体的破碎程度或完整状态是指构成岩体的岩块的大小及这些岩块
的组合排列形态。
（
2
）结构面性质和空间组合
< br>在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是如软弱结
构面的性质及它
们在空间的组合状态。
从下述的
5<
/p>
个方面来研究结构面对地下工程围岩稳定性的大小：
①
结构面的成因及其发展史
.
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②
结构面的平整、光滑程度。
③
结构面的物质组成及其充填物质的情况
④
结构面的规模与方向性
⑤
结构面的密实与组数
（
3
）岩石的力学性质
<
/p>
在整体结构的岩体中，控制围岩稳定性的主要因素是岩石的力学
性
质，尤其是岩石的强度，一般快来说，岩石强度越高，洞室越稳
定。
（
4
）围岩的初始应力场
围岩的初始应力场是地下工程围岩变形，
破坏的根本作用力，它
直接影响围岩的稳定性。
（
5
）地下水状况
地下水对围岩的影响主要表现在：
①
软化围岩
②
软化结构面
③
承压水作用
2
、工程活动所造成的人为因素
（
1
）地下洞室尺寸和形状
在同一级
（类）
围岩中，
洞室跨度愈大，
围岩的稳定性就愈差。
地下洞室的形状主要影响开挖后围岩的应力状态。
（
2
）施工中采用的开挖方法
.
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开挖方法对地下工程围岩性的影响较为明显，
在分级
（
类）
中必须予以考虑。
三、分级（类）的因素指标及其选择
1
、单一的岩性指标
包括岩石的抗压和抗拉强度、岩石坚固性系数
f
、弹性
模
量等物理力学参数，以及如抗砖性、抗爆性等工程指标。
3
、
单一的综合岩性指标
它表明指标是单一的，但反映的因素却是综合的。
“岩石质量指标”（
RQD-Rock
Quality
Designation
）也是反映
岩体破碎程度和岩石强度的综合指标。
所谓岩石
质量指标是指钻
探时岩芯复原率，或称岩芯采取率。
RQD=
（
10cm
以
上岩芯累计长度／单位钻孔长度）×
100
< br>洞室围岩自稳的时间
t
（
s
）
=C
×
L
（
1+a
）
式中，
L
——坑道未支护地段的长度。
a
——视围岩情况在
0-1
之间变化，
好的岩体可取
a=0
，
极差的
a=1.0
，
C
——视围岩条件而定的系数。
3
、复合指标
（
1
）巴顿等人所提出的“岩体质量
Q
”
Q
与
6<
/p>
个表明岩体质量
的地质参数有关，表示为
Q=
（
RQD/Jn
< br>）·（
Jr/Ja
）·
(Jw/
SRF)
式中
.
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RQD
为岩石质量标准，
Jn
为节理组数目，
Jr
为节理粗糙度，
Ja
为节理蚀
变值，
Jw
为节理含水折减系数，
SR
F
为初始应力折减系
数。
（
3
）
我国总参工程兵坑道工程围岩分类中所采用的岩体质量指
标
Rm
和应力比
So
Rm=R
c
×
Kv
×
Kw
×
Kj
式中，
Rc
——岩石单轴饱和极限抗压强度，
Kv
——掩体完整性系数，岩体愈完整，取值愈大，变化
范围为
1.0-0.08
，由实测值确定
Kw
——地下水影响折减系数，变化范围为<
/p>
1.0-0.4
，无水时取
1.0
，视具体情况由经验确定。
Kj
——岩层面产状要素影响折减系数，变化范围为
1.0-0.5.
S=Rm/m
式中
，
m
——最大垂直地应力。
（
3
）《水工隧洞设计规范》（
SL279-2002
）围岩工程地质分类
和国标《锚
杆喷射混凝土支护技术规范》
（
GB50086-2001
）所采
用的围岩
/
岩体强度应力比
S
，
S
综合考虑了岩石强度，
岩体完整
性和地应力的因素。<
/p>
S=Rc
×
K
v
÷ξ
m
S
=Rc
×
Kv
÷ξ
1
式中，
Rc
< br>——岩石饱和单轴抗压强度，
Kv
——岩体完整性系数。
.
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ξ
m
——围岩的最大主应力，
ξ
1
——垂
直洞轴线的较大主应力，
（
4
）国标《工程岩体分级标准》（
GB50218-94
）也采用了两个
复合指标
-
岩
体基本质量指标
BQ
和修正的岩体基本质量指标
（
BQ
）
根据以上对分级（类）指标的分析，可以得到如下结论：
①
应选择对围岩稳定性（主要表现
在变形破坏特性上）有重大影
响的主要因素，
②
选择测试设备比较简单，人为性小，科学性较强的定量指标，
③
主要分级（类）指标要有一定的
综合性，最好采用复合指标，
以便全面、充分地反映围岩的工作性质，并应有足够的实测
质
料为基础。
四、国内主要地下工程围岩分级（类）标准
（一）《铁路隧道设计规范》的围岩分级
目前铁路隧道围岩分级采用两种方法，
即以围岩稳定为基础的分
级方法和按弹性波（纵波）速度的分级方法。
1
、
围岩分级的基本因素
（
1
）
岩石坚硬程度
根据单轴饱和极限抗压
强度
Rc
分为
5
级，即极坚岩、
硬质岩、较软岩、软岩、极软岩。
岩石坚硬程度划分
岩石类别
.
单轴饱和抗
代表性岩石
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压强度
Rc/MPa
极硬岩
硬
钙
质胶结的砾岩及砂岩、
石灰岩、
白云岩、
质
硬岩
岩
岩、片岩等变质岩
较软岩
软
软岩
质
沉积岩、
岩
极软岩
＜
5
云母片岩或千枚岩等变质岩
（
2
）
岩体的完整程度
主要是指围岩被各种结构面切割成单元体的特征及其被切
割后的块度大小。它
是评价围岩稳定程度最直接、最重要的
指标。
为了衡量围岩的完整程度要考虑的因素
按照软弱面的产状、贯通性以及充填物的情况、可将围
岩分为：完整、较完整、较破碎
、破碎、极破碎。
按照围岩受
地质构造影响的程度，可将围岩分为：构造变
动轻微、较重、严重、很严重。
按照节理（裂痕）发育程度的不同又分为
：节理不发育、
节理较发育、节理发育及节理很发育。
5-15
质页岩、灰质页岩、泥灰岩
、泥岩、煤等
15-30
凝灰岩等喷
出岩，砂砾岩、泥质砂岩、泥
30-60
等沉积岩、片麻岩、石英岩、大理岩、板
＞
60
花岗岩、
闪长岩、
玄武
岩等岩浆岩，
硅岩、
.
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按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻微、较重、
严重、极严重四级。
岩体完整程度划分
完整程度
结构面状态
结构面
< br>1-2
，以构造型节理或层面
完整
为主，密闭性
结构面
2-3
组，
以构造型节理，
层
较完整
面为主，
裂隙多呈密闭型、
部分为
轻微型，少有充填物
结构面一般为
3
组，
以节理及风化
裂隙为主，
在断层附近受
构造作用
层状结构、块石
较破碎
影响较大，
裂隙以微张性和张开型
为主，多
有充填物
结构面大于
3
组，
多以风化型裂隙
为主，
在断层附近受构造作用影响
破碎
大，
裂隙宽度以张开型为主，
多有
充填物<
/p>
结构面杂乱无序，
在断层附近受断
极破碎
层作用影响大，宽张裂隙全为
.
结构类型
巨块状整体结
岩体完整性指数
＞
0.75
构
块状结构
0.55-0.75
0.35-0.55
碎石结构
碎石角砾状结
0.15-0.35
构
散体状结构
≤
0.15
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