mt K t
式中： c , t
岩石试件的抗压强度和抗拉强度。
（2） Hoek-Brown经验方程
Hoek和Brown根据岩体性质与实践经验，用试验
方法导出了岩块和岩体破坏时主应力之间的关系为：
1 3 m c 3 s c2
1 —岩体破坏时的最大主应力； 3 —岩体 式中：
25～50 差
50～75 一般
75～90 好
90～100 优秀
RQD 指标在美国及欧洲有广泛应用，它是评估岩芯质量 的简单、费用省并能再现的方法。尽管其本身并不是岩体的充 分描述，但该指标仍然作为分类参数，在隧道工程中用作选择 隧道支护时的参考，发现非常有用。
尽管RQD花费不多，但由于它并不考虑不连续 面的刚度、方向、连续性及充填材料的影响，因而 不能单独提供对岩体的充分描述。
（4）围岩松动圈分类
围岩类别 小松 动圈 分类名称 围岩松动圈 /cm 支护机理及方法 备注 围岩整体性好，不 易风化的可不支护 局部锚杆支护 刚性支护有局部破 坏，采用可缩性支护 刚性支护大面积破 坏，采用可缩性支护 围岩变形有稳定期
I
Ⅱ
稳定围岩
较稳定围岩 一般围岩 一般不稳定围岩 (软岩) 不稳定围岩 (较软围岩)
3. 围岩松动圈分类法
（1）概念 开巷后：（1）巷道周边应力集中；（2）围岩强度降 低(三向应力状态→两向应力状态）（3）开挖扰动等 围岩应力与围岩强度的关系发生变化（超过则破坏， 等于为极限平衡，小于则稳定）
（2）理论分析
（3）松动圈声测方法及原理 声测法测试围 岩松动圈的物理基础，是各类岩石中声波速度不 同，同种岩石则随破裂程度的增加，声速降低。
mt c m m 2 4s
1 2


剪应力表达式： 3. 式中： B—常数；
A c T c
B
—岩体抗剪强度；
T

—岩体法向应力；A，
1 m m 2 4s 2


进行估算时： （1）先进行工程地质调查， （2）得出工程所在区域的岩体质量指标 （RMR和Q值） （3）岩石类型和岩石单轴抗压强度。
5. 按施工需要分类
1988 年，煤炭工业部根据全国 58 条 试验巷道的地质特征、井巷开拓后围岩 的稳定状态，共为五类：
6.《工程岩体分级标准》
国家技术监督局与建设部于 1995 年联 合发布《工程岩体分级标准》，适用于各 类型岩石工程，涵盖103个岩石工程案例。 该分级标准以“岩体基本质量”代表 岩体品质，并据此进行岩体优劣分级。
II
III
550～451
450～351
Ⅳ
350～251
Ⅴ
较软岩，岩体破碎 软岩，岩体较破碎～破碎 全部极软岩及全部极破碎岩
＜250
7．南非RMR系统 （Rock Mass Rating） 南非隧道工法之核心为 RMR系统，主要由南 非Bieniawski根据49个隧道案例之调查结果，于1973 年提。RMR随岩石质量而从0递增到100。 这个评分值取决于5个参数：岩石强度、岩芯质 量、地下水条件、节理和断裂的间距、以及节理的 特征。另加第6个参数，即节理的方向，它专门应用 于隧洞、采矿和地基工程中，但其作用的大小则因 工程而有所不同。
0～40
40～100 100～150 150～200 200～300
喷混凝土支护
锚杆悬吊理论，喷层局部支 护 锚杆悬吊理论，喷层局部支 护 锚杆组合拱理论，喷层、 金属网局部支护 锚杆组合拱理论，喷层、 金属网局部支护
中松 动圈 Ⅲ Ⅳ 大松 动圈 Ⅴ
Ⅵ
极不稳定围岩 ( 联合支护
7．南非RMR系统 （Rock Mass Rating）
⑴岩体强度 0～15
⑵岩石质量指标
⑶节理间距
3～20
5～20
⑷节理状况
⑸地下水情况
0～30
0～15
⑹节理状态
－12～0
三、岩体强度的估算
岩体强度是岩体工程设计的重要参数， 但是岩体强度参数的原位测定试验所需的工 作量很大，既费钱又费时，因此在实际工程 中，一般是根据地质资料和实验室岩石试验 参数来估算岩体的强度参数的。下面将介绍 两种比较常用的估算方法：
分类指标： （1）岩石强度 各力学指标之间有着内在的联 系，因此可确定岩石的单轴抗压强度为岩体稳定性评 价的重要指标。 （2）结构面 结构面的研究应包括组数、密度、 产状、延展性、结构面内物质成分等。对于地表裸露 的岩体来说，能够实现；对于地下隐伏的岩体，进行 全面而详细的研究非常困难，有时要用大量资金才能 实现。
试样上的最小主应力； 若
0
c
—岩块单轴抗压强度；m,s
为与岩性及结构面情况有关的常数。
3
令，就可得到岩体的单轴抗压强度：
mc s c
1. 对于完整岩石， s 1, 则 mc c 对于裂隙岩体， s 1。 2. 若令
1 0
，即为岩块的抗压强度；
代入中，可求得岩体的单轴抗拉强度：
（1）准岩体强度
这种方法是根据节理裂隙对岩体强度的影响作用，
通过测定节理裂隙的分布状况，修正岩块强度来实现 的。节理裂隙的分布状况可以通过弹性波的方法来查 明，因为，当弹性波穿过岩体时，如遇到节理裂隙就 会发生反射、透射等现象，其传播速度将有所降低，
节理裂隙越多，波速的降低也越大，
因此根据弹性波在岩石试块和岩体中的传播速度 比，可判断岩体中节理裂隙的发育程度。
Hoek曾指出，
m与库仑准则中的内摩擦角 类似，
s与内凝聚力c值类似。
上述估算对于低围压下及较坚硬完整的岩体，其
估算值明显偏低，但对于受构造扰动及结构面发育的
裂隙岩体，其估算值是合理的。
本章思考题
1．岩石、岩块、岩体的区别与联系。 2．表示岩石物理性质的主要指标有哪些？ 3 ．什么是岩石的全应力－应变曲线？简述岩石在单轴 压缩条件下的变形特征？ 4．在三轴压缩下，岩石的力学性质会发生哪些变化？
6.《工程岩体分级标准》
主要考量岩石坚硬程度与完整程度两个基本因 素，BQ值的计算，依此做为岩体初步分级基准。 BQ＝90＋3Rc+250KV
Rc－岩石单轴饱和抗压强度，MPa；
KV－岩体完整性指数
KV ＝（岩体弹性纵波速度/岩石弹性纵波速度）2
针对各类工程岩体特点，考虑其他环境条件下影响， 对前阶段已获取的 BQ值进行修正，获得岩体基本质量指 标修正值－ [BQ] 值，并据此进行各类工程岩体之详细分 级。
在实践中一般使用该值的平方作为岩体的完整性
系数（K），即：
Vml K Vcl
2
式中：Vml —岩体中弹性波纵波传播速度；
Vcl —岩块中弹性波纵波传播速度。
由上述方法确定岩体完整系数后，便可以根据岩
石强度来估算准岩体的强度：
准岩体抗压强度： 准岩体抗拉强度：
mc K c
2. 岩芯质量指标
Rock quality designation index --RQD
美国伊利诺斯大学狄勒（Deere）在1964年形成 该标准，到 1967年才以出版的形式首次提出该概念。
RQD 是一修正的岩芯取出率，仅 考虑长度大于100mm的完整岩芯。
RQD（%） 岩石质量
﹤25 很差
5.1 工程岩体分类的目的与原则
遵循的主要原则 （1）分类形式要简单，含义要明确。 （2）分类应具科学意义和实用价值。 （ 3 ）分类指标不易过多并应容易获得。指标 过多，必须增加研究工作量，不便推广和应用。
遵循的主要原则 （ 4 ）分类应明确表达出岩体的基本特性和影 响岩体稳定性的主要因素。 （ 5 ）分类方案应体现超前预报性，即在巷道 设计、施工之前，人们要了解到未来巷道开挖后围 岩稳定状态和不同稳定类型岩体的空间分布。这一 分类方案不仅便于设计、施工部门应用，而且应当 被勘探部门所接受。
围岩变形在一般支 护下无稳定期
围岩松动圈分类有三个突出优点：
（ 1 ）绕过了地应力、围岩强度、结构面性质
测定等困难问题，但又着重抓住了它们的影响结果，
即松动圈是一个综合指标
（ 2 ）松动圈系实测所得，未在重要方面作任
何假设
（ 3 ）松动圈大小很容易用声测法获得，确定
支护参数时直观简单，现场应用十分方便。
分类指标：
（3）水对岩体的影响 岩体遇水后可以发生泥
化、崩解、碎裂，致使岩体膨胀并大大降低强度。
（4）原岩地应力状态 岩体稳定性影响最大的
是最大主应力。在缺乏地应力资料时，可选用 γ H 值。
1. 普氏系数分类法
普罗托奇亚可夫于1926年提出： 共划分为10级15种
f
c
10
提出以 f 计算围岩压力的公式。形成了为坑 道施工、设计服务的一整套理论和方法。而且表 达形式简单，使用非常方便。因此1954年至1972 年这一阶段，我国铁道、水电、冶金、煤炭、机 械、建工、军工等部门都采用了普氏分类。
1. 普氏系数分类法
存在问题： 这一分类主要考虑的是岩石强度（单轴抗 压强度），对岩体的完整性、岩体结构特征等 对围岩稳定有决定影响的因素，在分类中没有 表达出来，因此不能正确地评价围岩的稳定性。
1. 普氏系数分类法
根据 f 值的大小，将岩石分为10级共15种。 我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为： 软煤： f ＝1～1.5 硬煤： f ＝2～3 软岩： f ＝2～3 中硬岩： f ＝4～6 硬岩： f ＝8～10 坚硬岩石： f ＝12～14 最坚硬岩石： f ＝15～20
[BQ]＝BQ －100 ×（K1+ K2+ K3）
K1－地下水影响修正系数； K2－主要软弱结构面产状影响修正系数； K3－初始应力状态影响修正系数。
《工程岩体分级标准》将岩体分