巖體質量分類評價綜述

于 崇

巖體質量分類評價綜述

于 崇

（大連乾宏基礎工程有限公司 遼寧大連 116033）

巖體質量分類評價是巖體工程穩定性評價的重要方面，可為巖體參數選擇、科學設計與施工提供合理的依據。結合國內外比較流行的巖體質量分類評價方法，分析其相應的評價依據和計算公式，同時，探討了各分類評價方法的適用性問題，以便更好的開展巖石力學應用研究。

巖體；分級；強度；結構面

引言

巖體的力學性質受到巖石性質及巖體中結構面發育情況的影響。為了在工程設計與施工中能區分巖體質量的好壞，需要對巖體做出合理的分類。在我國現行的設計手冊中，大多數沿用以普氏系數表示的巖體分類，該分類法以巖快單軸抗壓強度為分類依據，不能客觀反映巖體質量，需要尋求更加科學的分類方法。目前，國內外有數十種分類方法，本文僅介紹比較有影響的幾種巖體質量評價分類方法。

1 巖芯質量分類

巖芯質量分類由笛爾與1964年提出，該分類方法依據鉆孔時，巖芯的完好程度來判斷巖體質量，對巖體分類。即，將長度大于等于在10cm的巖芯累計長度占總長度的百分比，定義為巖芯質量指標RQD（rock quality designation）[1]。

根據RQD的值將巖體分為5類，此種分類方法簡單易行，是一種快速、經濟使用的巖體質量分類評價方法，已被多國采用。但因未考慮結構面方位和充填的影響，因此，僅作為一個參考因子。

2 巖體地質力學分類

南非科學和工程研究委員會提出的CSIR分類指標RMR(Rock Material Rate) [2]，該分類方法由巖塊強度指標R1、巖芯質量指標R2、節理間距指標R3、節理條件指標R4、地下水指標R5及節理走向和傾向對巖體開挖的影響指標R6組成。其計算公式為：

RMR= R1+ R2+ R3+ R4+ R5+ R6 (2)

CSIR分類主要應用在堅硬節理巖體中淺埋隧道工程，在處理因擠壓、膨脹和涌水的極其軟弱的巖體問題時，此類分級方法受到限制。

3 巴頓巖體質量指標

挪威巖土工程研究所（Norwegian Geotechnical Institute）巴頓（Barton）等人于1974年提出NGI巖體隧道開挖質量分類法[3]，計算公式為：

公式中，RQD為上文的巖芯分類指標；Jn為節理組數；Jr為節理粗糙系數；Jw為節理水則減系數；SRF為應力則減系數。

相比較而言，Q分類法考慮因素較全面，且軟、硬巖石都適用。

4 規范法[4]

針對巖體質量分級的問題，國家標準《工程巖體分級標準》（GB50218-2014）提出了步分法：首先，按照巖體的基本質量指標BQ進行初步分級；然后，針對各類工程巖體的特點，考慮其它影響因素進行二次修正。

巖體的基本質量指標BQ為：

式中，KV為巖體完整性指數；可通過波速試驗測定及計算巖石、巖體彈性波速得到，也可參照裂隙統計資料查表獲取；RC為巖石飽和單軸抗壓強度，MPa，可以通用室內試驗測定，也可以比照定性劃分的巖石堅硬程度選取。

當RC>90Kv+30時，應以Rc=90Kv+30和KV代人計算BQ值；當KV>0.04Rc+0.4時，應以KV=0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值。

（1）根據巖體基本質量指標初步分級

結合巖體質量的定性特征，可將巖體初步劃分為5級，見表1。

表1 巖體質量分級

（2）工程巖體的穩定性分析

工程巖體的分級除與巖體基本質量的有聯系，還受地下水、主要軟弱結構面、天然應力的影響。應結合工程特性，修正巖體的基本質量指標，作為不同工程巖體分級的定量依據。

地下工程修正的[BQ]值計算公式如下：

式中，K1為地下工程地下水影響修正系數，根據出水狀態及水壓確定；K2為地下工程主要結構面產狀影響修正系數，根據結構面產狀與其洞室軸線的組合關系確定；K3初始應力狀態影響修正系數，以相應初始應力和圍巖強度確定的強度應力比值作為修正控制因素。

邊坡工程修正的[BQ]值計算公式如下：

K5邊坡工程主要結構面產狀影響修正系數；F1反映主要結構面傾向與邊坡傾向間關系影響的系數；F2反映主要結構面傾角影響的系數：F3反映邊坡傾角與主要結構面傾角間關系影響的系數。

5 結語

巖體質量分類直接影響巖體工程特性與所建工程的穩定性，采用多因素綜合指標的巖體分類，著重分析巖體的不連續性，將復雜的巖體的內在特征定量計算出，獲得合理、準確的巖體質量評價結果是一項重要的內容。同時，也應重視新理論、新方法在巖體評價中的應用，建立巖體工程分類與巖體力學參數估算的定量關系，便于施工和設計。

[1]李俊平,連民杰. 礦山巖石力學[M]. 北京：冶金工業出版社, 2011.

[2] Bieniawski Z T. Engineering classification of jointed rock masses [J]. Trans.S. African Inst. Civil Eng., 1973, 15(5):335-344.

[3] Barton N. Analysis of rock mass quality and support practice in tunneling and a guide for estimating support requirements [J]. Rock Mechanics, 1974, 6(4):189-236.

[4]工程巖體分級標準(GB50218-2014)[S].北京:中國計劃出版社,2014.

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1007-6344（2017）03-0367-01