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铁路隧道围岩分级
岩石 类别
硬 极硬 质岩 岩
硬岩
单轴饱和 抗压强度 Rc/MPa
>60
30～60
岩石坚硬程度的划分
代表性岩石
花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩； 硅岩、钙质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩
等沉积岩； 片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩
较软
软岩
质 岩
软岩
极软 岩
15～30 5～15
与岩性有关的要素 地质构造有关的要素 与地下水有关的要素
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与岩性有关的要素： 例如分为硬岩，软岩，膨胀岩。其分级指标是岩石强度和
变形性质等；例如掩饰的单轴抗压强度、岩石的变形模量或弹 性波速等 与地质构造有关的要素：
例如软弱结构面的分布与性态，风化程度等。其分级指标 采用岩石质量指标，地质因素评分法等。实际上就是对岩石完 整性和结构状态的评价。它是占有重要地位的！
• 式中 “ f ” 值是由岩石强度决定的， K是考虑地质条件
的折减系数，一般情况下， K ＜1.0。
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(二)以岩体构造、岩性特征为代表的 分级方法
• 1.泰沙基分级法
这种分级方法是在早期提出的，限于当时条件， 仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九级， 每级都有相应的地压范围值和支护措施，在分级 时是以坑道有水的条件为基础的，当确认无水时， Ⅳ～Ⅶ围岩的地压值应降低50﹪。这种分级方法 曾长期被各国采用，至今有广泛影响。
采用两步走的方法： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本 因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ综合 进行初步分级； (2)考虑修正系数，修正岩体基本质量指标值； (3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩 体的定性特征综合评判、确定围岩的详细分级。
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公路隧道围岩分级
强度试验法，再坚固其他指标。
1
1
即 式中
Rc
f岩石 = 150 Rc : 100 Rc
--岩石饱和单轴极限抗压强度。
• 我国工程部门在将“ f ”值分级法应用到隧道工程的设计、 施工时，已注意到必须考虑岩体的地质构造、风化程度、
地下水状况等多种因素的影响，而将由单一岩石强度决定 的“ f ”值适当降低，即： f岩体 =Kf岩石
围岩分级中，将围岩分为6级(表1-1)。
表1-1 弹性波(纵波)速度分级
围岩类 别
弹性波 速
(km/s)
Ⅵ ＞4.5
Ⅴ
3.5～ 4.5
Ⅳ
2.5～ 4.0
Ⅲ
1.5～ 3.0
Ⅱ
1.0～ 2.0
Ⅰ
＜1.0 (饱和土＜ 1.5)
2.以岩石质量为指标的分级方法——RQD法
所谓岩石质量指标RQD是指钻探时岩芯复 原率，或称岩芯采取率，即单位长度钻孔中 10cm以上的岩芯占有的比例，可写为:
软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖 过程中洞壁岩体位移显著，持续时 间长，成洞性差
评估基准 Rc/σmax
<4
4～7
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铁路隧道围岩分级
➢围岩初始地应力状态修正
初始地应力对围岩级别的修正宜按下表进行。
初始地应
围岩级别
力状态
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
极高应力
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ或 Ⅳ*
Ⅴ
Ⅵ
高应力
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ或Ⅴ**
Ⅵ
注：*围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时，定为Ⅲ级；围岩岩
二、弹性波速度的分级方法
弹性波(纵波)速度与围岩级别的关系
围岩类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
Ⅵ
弹性波(纵波)
速度vp(km/s)
＞ 4.5
3.5 ～ 4.5
2.5 ～ 4.0
1.5 ～ 3.0
1.0 ～ 2.0
＜1.0 ＜1.5(饱和 状态的土)
注：饱和状土壤vp<1.5 km/s
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公路隧道围岩分级
四、我国公路隧道围岩分级方法
4
比较理想的分级方法是： ➢准确客观，有定量指标，尽量减少因人而异的随 机性； ➢便于操作使用，适于一般勘测单位所具备的技术 装备水平； ➢最好在挖开地层前得到结论。 应该说，到现在还没有出现一种比较完美的方法。
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围岩分类的几个基本要素 围岩分级的方法很多种，不同国家，不同行业都根据 各自的特点和目的提出了各自的分级方法，现行的许 多分级方法中，作为分级的基本要素大致有三类:
型为主，多有充填物 结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影 响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填，
充填物厚度大
层状结构、 块石碎石
结构
碎石角砾 状结构
散体状结 构
0.55～ 0.75
0.35～ 0.55
0.15～ 0.35
≤0.15
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铁路隧道围岩分级
2.围岩基本分级及其修正
(1)基本分级 《公(铁)路隧道设计规范》隧道围岩划分为六级。 (2)隧道级别的修正
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与地下水有关的要素： 例如地下水发育时，围岩级别应降低。
1个附加要素： 初始地应力：适当考虑。
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二、围岩分级方法(4类）
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法
1.以岩石强度为基础的分级方法:
这种分级方法，单纯以岩石强度为依据。 这种分级方法认为隧道开挖后它的稳定性取决于岩石强度。 岩石越坚硬，坑道越稳定。反之，岩石越松软，可到稳定 性就越差。实践证明，这种认识是不全面的，例如我国陕 北的老黄土，无水时直立性很强，稳定性相当高，在无支 护的情况下，可以维持十几年，甚至几十年。但单轴抗压 强度很低；又如江西福建一带的红砂岩，整体性很好，坑 道开挖后稳定性较好，但强度却不高，因此单纯以岩石强 度为基础的分级方法需要改进完善。
➢地下水影响的修正
地下水对围岩的影响主要表现在
•软化围岩 •软化结构面 •承压水作用
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铁路隧道围岩分级
根据单位时间的渗水量将地下水状态分为3级
地下水状态的分级
级别 Ⅰ
状态 干燥或湿润
渗水量
(L/(min·10m))
<10
Ⅱ
偶有渗水
10-25
Ⅲ
经常渗水
25-125
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铁路隧道围岩分级
根据地下水状态对围岩级别的修正如表。
在这类分级法中，比较完善的是1974年挪威地质 学家巴顿(N.Barton)等人所提出的“岩体质量—Q”分级法。 Q与六个表明岩体质量的地质参数有关，表达如下：
Q RQD J r J w J h J a SRF
组合了6个参数： 岩石质量指标、节理组数目、节理粗糙度、 节理蚀变值、节理含水折减系数、应力折减系数。
隧道工程施工技术
1
第4章
围岩分级及围岩压力
第二节 围岩分级
一、概述
4.4.1 概述 ■研究隧道地质环境需要解决的两个问题（最佳的施工方 法和支护结构）。 ■可采用的方法有（经验方法和理论方法）。 ■我国目前的隧道工程处在（经验设计和经验施工）的阶 段。 ■经验法的依据就是隧道围岩稳定性的分级。 ■隧道围岩分级的基础条件是坑道开挖后的稳定性
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根据不同的Q值，将岩体质量评为九等，详见表3-5。
表4-2 岩体质量评估
岩
体 质
特别 好
极好
良好
好
中等 不良
坏
极坏
特别 坏
量
Q
400～ 100～ 1000 400
40～ 100
10～ 40
4～10.1
0.001 ～
0.01
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：综上所述，围岩分级有以下几方面发展趋势： ➢分级要以岩体为对象。 ➢分级要与地质勘探手段有机地联系起来，这样才有 一个方便而又较可靠的判断手段 ➢分级要有明确的工程对象和工程目的。 ➢分级逐渐定量化。
RQD(％)
10cm以上岩芯累计长度 单位钻孔长度
100
该分级法将围岩分为5级
R> 0.9 0.75 < R < 0.9 0.5 < R < 0.75 0.25 < R < 0.5
优
良
好
差
R < 0.25 很差
表中R为RQD指标。
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(四)组合多种因素的分级方法
“岩体质量——Q”的分类方法。
这种分级法认为，评价一种岩体的好坏，既要考虑地 质构造、岩性、岩石强度，还要考虑施工因素，如掘进方 向与岩层之间的关系、开挖断面的大小等，因此就需要建 立在多种因素的分析基础之上。
地下水影响的修正
地下水
状态
Ⅰ
围岩级别 Ⅱ ⅢⅣⅤⅥ
Ⅰ
Ⅰ Ⅱ ⅢⅣⅤ—
Ⅱ
Ⅰ Ⅱ ⅣⅤⅥ—
Ⅲ
Ⅱ Ⅲ ⅣⅤⅥ—
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铁路隧道围岩分级
➢围岩初始地应力状态修正
根据围岩初始地应力状态，按下做出评估。
初始应力 状态
极高应力
高应力
主要现象
硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生， 有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离， 新生裂缝多，成洞性差 软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖 过程中洞壁岩体有剥离，位移极为 显著，甚至发生大位移，持续时间 长，不宜成洞 硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆， 洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生 裂缝较多，成洞性较差
体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时，定为Ⅳ级。
**围岩岩体为破碎的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时，定为Ⅳ级；围 岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时，定为Ⅴ级。
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铁路隧道围岩分级
➢风化作用的影响
当围岩为风化层时应按风化层的围岩基本分级考虑 围岩仅受地表影响时，应较相应围岩降低1~2级。
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• 2.以岩体综合物性为指标的分级方法