5.1 隧道围岩分级及其应用
●
目前，隧道围岩分级是隧道设计、施工的
基础（工程类比法就是建立在围岩分级的基
础上的）。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
认识事物的同一性和差异性的方法就是将事 物进行分类和分级
护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。 其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确 地进行隧道设计与施工有很重要的影响。
● 地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很
广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在
于地层中的原始地应力状态、地温梯度等 。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
土石方工程分 类法(开挖难 易程度) 岩石的坚固性 来分类: 如坚 固性系数f 从围岩稳定性出发分类来 代替多年沿用的坚固性为 基础的分类
RQD
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
从分级指标方面：
大多数从 定性描述
● 指标的选择
⑴ 首先选择对隧道围岩稳定性有重大影响的 因素指标； ⑵ 选择测试设备简单、人为因素小、科学性 强的定量指标；
⑶ 选择指标要有一定的综合性。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
2、隧道围岩分级的方法 现行的许多围岩分级方法中，分类基本要素 大致有三大类： 第I类：与岩性有关的要素。其分类指标是 采用岩石强度和变形性质等：如岩石的单轴 抗压强度、变形模量或弹性波速等。
岩体 特别 极好 良好 好 质量 好 特别 极坏 坏
0.01 ～0.1 0.001 ～ 0.01
中等 不良 坏
4～10 1～4 0.1～ 1
Q
400～ 100～ 40～ 1000 400 100
10～ 40
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
第II类：与地质构造有关的要素。其分类指
标采用诸如岩石的质量指标、地质因素平分法 等，这些指标实质上是对岩体完整性或结构状 态的评价。这类指标在划分围岩的级别中一般 占有重要地位；
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑵ 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法：
① 这类分级法以泰沙基分级法为代表
这类分类法是早期提出的，仅把不同岩性、不同构造 条件的围岩分成九类，每类都有一个相应的地压范围值 和支护措施建议。这类分类法曾长期被各国采用，至今 仍有广泛的影响。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑵ 综合岩性指标
● 的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素， 通常用岩体的完整性系数Kv来评价,即
v岩体 Kv v 岩石
Jw取值愈小 SRF －应力折减系数，初始应力愈高，SRF取值愈大
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
( RQD/Jh) ——表达了岩体的岩块大小
(Jr/Ja) ——表示了岩体的岩块强度
(Jw / SRF) ——表示了岩体的作用应力。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法： ② 以岩石质量为指标的分级方法——R.Q.D.方 法 ● 优点：考虑了多种因素的影响，但分级指 标大体上是半定量的。 ● 缺点：分级的判断还带有一定的主观性。
第III类：与地下水有关的要素。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
目前国内外围岩的分级方法，考虑上述三大 基本要素，按其性质主要分为： ⑴ 以岩石强度或物理指标为代表的分级方法
⑵ 以岩体构造特征为代表的分级方法 ⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法 ⑷ 组合多种因素的分级方法 ⑸ 以工程对象为代表的分级法
② 进行科学管理及正确评价经济效益； ③ 确定结构上的荷载（松散荷载）；
④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸；
⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准基础等；
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
● 人们对围岩的认识是不断深入的
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
● 围岩的自稳时间 ：从隧道开挖到顶部开始发
生可察觉的移动、松弛所经历的时间，被认为是 综合岩性指标。劳费(uffer)认为隧道围岩 的自稳时间ts可用下式表示：
ts=常数×L
－(1＋a)
式中：L－隧道未支护地段的长度； a－视围岩情况在0～1之间变化，好的岩体 可取a =0;极差的a = 1
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
劳费(uffer)根据围岩的自稳时间和未支护 地段的长度，将围岩分为： 稳定的、易掉块的、极易掉块的、破碎的、 很破碎的、有压力的、有很大压力等七级
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
② 以岩体综合物性为指标的分级法 60年代我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础
上，提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合
分类法”，并于1975年经修正后正式作为铁路隧道
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
● 岩体质量指标（Q指标）
Q＝(RQD/Jh)(Jr/Ja)(Jw /SRF)
RQD － 岩石质量指标； Jh－ 节理组数目，岩体愈破碎，Jh取值愈大； Jr－ 节理粗糙度，节理愈光滑，Jr取值愈小； Ja－ 节理蚀变值，蚀变愈严重，Ja取值愈大； Jw － 节理含水折减系数，节理渗水量愈大，水压愈高，
●
围岩分类: 主要突出同一性,是质的定性评 价,强调的是属性特征. 围岩分级: 主要突出差异性,是量的界定,强 调的是等级特征.
●
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
●
围岩分级的目的
① 作为选择施工方法的依据；
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑷ 组合多种因素的分级方法
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。
比较完善的是1974年挪威地质学家巴顿等人提出 的“岩体质量——Q”的分类方法。岩体质量值Q实 质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力复合指标，根 据不同的Q值，可将岩体进行分类。

2
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破 碎和极破碎等5类(下表)。
Kv 完整性
>0.75 完整
0.75 ～ 0.55 较完整
0.55 ～ 0.35 破碎
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑴ 单一的岩性指标 岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的 分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；
●
岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松 比等物理力学参数 ；
● ●
岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。
兰州理工大学 交通土建课题组
主讲：乔雄
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
本章学习要求：
（1）掌握公路隧道围岩分级方法； （2）掌握公路隧道围岩压力计算方法； （3）理解影响围岩稳定性的因素；
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
围岩分类方法。
● 优点： 正确的考虑了地质构造特征、风化状 况、地下水情况等多因素对围岩的影响。
● 缺点：分级指标缺乏定量描述。
School of civil engineering of Lanzhou University of Technology
⑶ 以地质勘探手段相联系的分级方法：
① 按弹性波（纵波）速度的分级方法 围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综 合指标，它既可反映岩石软硬，又可表达岩体 结构的破碎程度。1970年前后，日本提出按围 岩弹性波速度进行分类，我国从1986年起，也 开始将围岩弹性波（纵波）速度引入我国围岩 分类法中。
0.35 ～ 0.15
<0.15