工程地质常用岩体质量分类分级方案
岩体质量评价与岩体的工程分类是联系在一起的,根据岩体质量的好坏划分岩体的类别,是工程建设中一个重要的研究课题。一般认为,岩体的质量主要是指岩体的变形与强度特性。针对不同的工程(如坝基、边坡、地下洞室等)进行岩体质量评价与分类时,还包括对岩体稳定性作出评价。影响岩体质量的地质因素主要有岩性、岩体的完整性、结构面的性状、地下水及地应力等。影响岩体稳定性的因素则很复杂,除包括上述的地质因素外,还有工程因素(如工程类型、断面形状及大小、轴线与结构面方位之间的关系等)、施工因素(开挖爆破方法等)及时间因素等。老白博客下面介绍几种国内外应用比较广泛的岩体分类方案。
工程岩体分级标准 GB/T 50218-2014
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1.岩体RQD质量分级
岩石质量指标 RQD(Rock Quality Designation)是美国伊利诺伊大学迪尔(D.U.Deere)于 1964 年提出的。它是利用直径为 75mm 的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进,提取直径为 54mm 的岩芯,回次钻进所取岩芯中,长度大于 10cm 的岩芯段长度之和与该回次进尺之比值,是表征岩体的节理、裂隙等发育程度的指标,以百分数表示。
迪尔按 RQD 值的高低,将岩体的质量分成 5 级,见下图:
据统计,RQD 值还与岩体的弹性波纵波速度及体积节理数等有一定的关系。因此,在西方用 RQD 值评价岩体的质量已得到广泛的应用。但是,RQD 值不能反映结构面的形态、充填及产状等因素,也不能反映对岩体质量有重要影响的地下水的作用等。
2.工程岩体分级
按照 GB/T50218—2014《工程岩体分级标准》的方法,工程岩体分级分两步进行。首先从定性与定量指标两个方面分别确定岩石的坚硬程度和岩体的完整性,并计算出岩体基本质量指标 BQ,然后结合工程特点,对岩体基本质量指标 BQ 加以修正,以修正后的岩体基本质量指标作为划分工程岩体级别的依据。
2.1 岩体基本质量分级
岩体基本质量指标 BQ 用下式表示
式中:
- BQ 为岩体基本质量指标;
- Rc为岩石饱和单轴抗压强度,MPa;
- Kv为岩体完整性系数,即岩体声波纵波速度 Vpm与岩石纵波速度 Vpr之比的平方
在应用式(4.12)计算时,应符合如下规定:
- ① 当 Rc>90Kv+30 时,应以 Rc=90Kv+30 和 Kv代入计算 BQ 值;
- ② 当 Kv>0.04Rc+0.4 时,应以 Kv=0.04Rc+0.4 和 Rc代入计算 BQ 值。
按式(4.12)求得 BQ 值后,可按下表 确定岩体基本质量的级别。表中所描述的岩石坚硬程度分级和岩体完整程度分级分别见下图:
2.2 地下工程岩体级别的确定
对地下工程岩体进行分级时,应在岩体基本质量分级的基础上,考虑地下水出水状态、结构面产状及其与洞轴线的组合关系和初始应力状态对岩体基本质量进行修正。
2.3 边坡工程岩体级别的确定
岩石边坡工程详细定级时,应根据控制边坡稳定性的主要结构面类型与延伸性、边坡内地下水发育程度以及结构面产状与坡面间关系等影响因素,对岩体基本质量指标 BQ 进行修正,并以获得的工程岩体质量指标值 确定岩体的级别。
2.4 各级岩体的物理力学参数
各级岩体的物理力学参数可按下图选用
此外,根据岩体的级别,还可以分别判断地下工程岩体和边坡工程岩体的自稳能力。
3.其他工程岩体分级代表性方案
20 世纪 70 年代以来,国内外提出了许多工程岩体的分级方法,其中影响较大的有 RMR 系统和 Q 系统等。