圍巖工程地質分類的探討

黃 龍 龍

(太原市興華巖土工程勘察質量檢測有限公司,山西 太原 030013)

圍巖工程地質分類的探討

黃 龍 龍

(太原市興華巖土工程勘察質量檢測有限公司,山西 太原 030013)

介紹了不同行業圍巖分類的方法，從工業與民用建筑工程、公路工程、鐵路工程、水利水電工程四方面，探討了其分類方法、原則，所使用的規范，并總結了它們的區別，為工程設計提供基礎性的材料。

巖體基本質量指標，巖石，強度，完整性，圍巖分類

1 概述

巖土工程當中有一類是關于圍巖工程分類的問題，隨著社會的發展與我國經濟水平的提高，城市建設出現了大量的地下工程(譬如大規模的地鐵建設)，高速鐵路與高速公路特長隧道的建設，水利工程中的大型引水隧洞工程，都涉及了地下巖土體內的施工問題，那就應對巖土體進行圍巖分類，分類的等級結果決定了工程建設的安全問題與工程造價的問題，那圍巖分類對工程建設就起著重要和不可替代的作用。

經查閱工程資料并結合實際工程，發現我國各行業對圍巖巖體的分級標準是有差異的，因此作為一名巖土專業的工程技術人員應對該問題加以總結、分類與比較。那以下就對我國各行業的圍巖分類方法分別進行羅列與探討。

2 工業與民用建筑工程圍巖分類

依據GB/T 50218—2014工程巖體分級標準巖體基本質量分級劃分為五級。Ⅰ級(堅硬巖，巖體完整)，巖體基本質量指標BQ>550；Ⅱ級(堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整)，巖體基本質量指標BQ介于550～451；Ⅲ級(堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖，巖體較完整；較軟巖，巖體完整)，巖體基本質量指標BQ介于450～351；Ⅳ級(堅硬巖石，巖體呈破碎狀態；較堅硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態；較軟巖石，巖體呈較完整～較破碎狀態；軟巖，巖體完整～較完整)，巖體基本質量指標BQ介于350～251；Ⅴ級(較軟巖石，巖體呈破碎狀態；軟巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態；所有極軟巖石及所有極破碎巖石)，巖體基本質量指標BQ≤250。

巖體基本質量指標BQ=100+3×Rc+250×Kv。

其中，Rc為巖石飽和狀態下的單軸抗壓強度，MPa；Kv為巖體完整性指數(巖體與巖石彈性縱波波速比值的平方)。

以上是對工程巖體進行初步的定級，但要對地下巖體詳細定級就應考慮以下3個因數，并對BQ值巖體基本質量指標進行修正，并以修正后的BQ值確定巖體級別。

修正后的指標巖體基本質量值[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)。

其中，修正系數K1為地下水影響；修正系數K2為主要結構面產狀影響；修正系數K3為初始應力狀態影響。

3 公路工程隧道圍巖分級

依據JTG D70—2004公路隧道設計規范圍巖基本質量分級劃分為六級。Ⅰ級(堅硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結構)，巖體基本質量指標BQ>550；Ⅱ級(堅硬巖石，巖體呈較完整狀態，塊體狀或厚層狀結構；較堅硬巖石，巖體呈完整狀態，整體塊狀結構)，巖體基本質量指標值BQ介于550～451之間；Ⅲ級(堅硬巖石，巖體呈較破碎狀態，巨塊碎狀鑲嵌結構體；較堅硬巖石或較軟硬巖石層，巖體呈較完整狀態，塊狀體和中厚層結構體)，圍巖體基本質量指標BQ介于450～351；Ⅳ級(堅硬巖石，巖體呈破碎狀態，碎裂結構體；較堅硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態，鑲嵌碎裂結構體；較軟巖石或軟硬巖石互層，且以軟巖石為主，巖體呈較完整～較破碎狀態，中薄層狀結構體),巖體基本質量指標BQ介于350～251。土體：壓密狀態或具成巖作用的粘性土和砂土，Q1和Q2的老黃土，鈣質、鐵質、硅質膠結作用的碎石、卵石、大塊石土；Ⅴ級(較軟巖石，巖體呈破碎狀態；軟巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態；極破碎狀態的各類圍巖體，碎裂狀態，松散結構體)，巖體基本質量指標BQ<250。土體：一般第四系的半干硬可塑～硬塑狀態的粘性土及稍濕到潮濕的碎石，卵石土、圓礫、角礫土及Q3和Q4的新黃土，非粘性土呈松散的結構體，粘性土及黃土呈松軟的結構體；Ⅵ級(土體：軟塑狀的粘性土與潮濕和飽和的粉細砂層及軟土)。注：公路隧道分級包含了土質隧道的劃分，其中Ⅳ級、Ⅴ級包含土質隧道劃分，Ⅵ級只適用于土質隧道。

圍巖基本質量指標BQ=90+3×Rc+250×Kv。

其中，Rc為巖石的飽和單軸抗壓強度，MPa；Kv為巖體的完整性指數(巖體與巖石彈性縱波波速比值的平方)。

以上是對工程巖體進行初步的定級，但要對地下巖體詳細定級就應考慮以下3個因數，并對BQ值巖體基本質量指標進行修正，并以修正后的BQ值確定巖體級別。

修正后的指標巖體基本質量值[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)。

其中，修正系數K1為地下水影響；修正系數K2為主要結構面產狀影響；修正系數K3為初始應力狀態影響。

結合公路工程隧道圍巖劃分的六個等級可進行各級圍巖自穩能力的判斷。

4 鐵路隧道工程圍巖分類

依據TB 10003—2005鐵路隧道設計規范巖體基本質量分級劃分為六級。Ⅰ級(極硬巖，巖體完整)圍巖彈性縱波速度大于4.5 km/s；Ⅱ級(極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整)圍巖彈性縱波速度介于3.5 km/s～4.5 km/s；Ⅲ級(極硬巖石，巖體呈較破碎狀態；硬巖石與軟硬巖石互層，巖體呈較完整狀態；較軟巖石，巖體呈完整狀態)圍巖彈性縱波速度介于2.5 km/s～4.0 km/s；Ⅳ級(巖體：極硬巖石，巖體呈破碎狀態；硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態；較軟巖石或軟硬石巖互層，且以軟巖石為主，巖體呈較完整～較破碎狀態；軟巖石，巖體呈完整或較完整狀態。土體：具壓密狀態或具有成巖作用的粘性土、粉土及砂性土，鈣質、鐵質、硅質膠結的碎石土、卵石、塊石土，Q1和Q2的老黃土)圍巖彈性縱波速度介于1.5 km/s～3.0 km/s；Ⅴ級(巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖。土體：一般第四系堅硬、硬塑的粘性土稍密及以上、稍濕、潮濕的碎石土、粗圓礫土、細圓礫土、粗角礫土、細角礫土粉土及Q3和Q4的黃土)圍巖彈性縱波速度介于1.0 km/s～2.0 km/s；Ⅵ級(巖體：受構造影響很嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶。土體：軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等)圍巖彈性縱波速度小于1.0 km/s。注：鐵路隧道分級包含了土質隧道的劃分，其中Ⅳ級、Ⅴ級、Ⅵ級包含土質隧道劃分。

圍巖級別建立在圍巖基本質量分級的基礎之上，考慮鐵路隧道工程的特性，結合地下水狀態、地應力初始狀態等因素進行修正。注：鐵路隧道圍巖等級的修正是查表得出，并不像公路隧道圍巖等級的修正是計算并結合查表得出。

5 水利水電工程圍巖分類

依據GB 50487—2008水利水電工程地質勘察規范圍巖工程地質分類用控制圍巖穩定的，指標A巖石強度、指標B巖體完整程度、指標C結構面狀態、指標D地下水和指標E主要結構面產狀，指標T為五項因數之和，作為總評分的基本依據，加以S為圍巖強度應力比的限制依據，把圍巖等級劃分為五級。Ⅰ級(T>85，S>4)；Ⅱ級(85≥T>65，S>4)；Ⅲ級(65≥T>45，S>2)；Ⅳ級(45≥T>25，S>2)；Ⅴ級(T≤25)。

根據水利圍巖劃分的五個等級可進行各級圍巖穩定性評價，Ⅰ級(穩定。圍巖可長期穩定，一般無不穩定塊體)；Ⅱ級(圍巖基本穩定。圍巖整體較穩定，并不會產生塑性變形，巖體局部可能掉塊)；Ⅲ級(圍巖局部穩定性差。圍巖強度不夠，局部發生塑性變形，如果不支護可能產生塌方或變形破壞。較軟巖若完整，可能暫時保持穩定)；Ⅳ級(圍巖不穩定。圍巖保持自穩的時間短，可能發生規模較大的變形或破壞)；Ⅴ級(極不穩定。圍巖不能自穩，變形破壞嚴重)。

6 結語

我國各行各業所執行的標準不同，圍巖分類的方法也有所不同，作為一名巖土工程技術人員應全面的掌握各行業的分類標準，準確的定出圍巖分級，為工程建設提供正確的設計與施工方向。

[1] GB/T 50218—2014,工程巖體分級標準[S].

[2] JTG D70—2004,公路隧道設計規范[S].

[3] TB 10003—2005,鐵路隧道設計規范[S].

[4] GB 50487—2008,水利水電工程地質勘察規范[S].

[5] GB 50021—2001,巖土工程勘察規范[S].

[6] 常士驃，張蘇民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

Discussiononengineeringgeologicalclassficationofsurroundingrock

HuangLonglong

(TaiyuanXinghuaGeotechnicalEngineeringInvestigationQualityInspectionLimitedCompany,Taiyuan030013,China)

Introduces the method of rock classification from different industries, industrial and civil engineering, railway engineering, highway engineering, water conservancy and hydropower engineering four aspects, discusses its classification, principle, use standard, and summarizes their differences, to provide basic materials for engineering design.

basic quality index of rock mass, rock, strength, integrity, surrounding rock classification

2017-10-06

黃龍龍(1985- ),男,工程師

1009-6825(2017)35-0077-03

TU441

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