深部岩体工程围岩分区破裂化现象研究综述1
第27卷第6期岩石力学与工程学报V ol.27 No.6 2008年6月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June，2008 深部岩体工程围岩分区破裂化现象研究综述
钱七虎1，李树忱1，2
(1. 解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京 210007；2. 山东大学土建与水利学院，山东济南 250061)
摘要：随着经济建设与国防建设的不断发展，深部岩体工程越来越多，如逾千米乃至数千米的矿山(如金川镍矿和
南非金矿等)、锦屏二级引水隧洞及辅助洞、核废料的深层地下存储、深部地下防护工程等。深部岩体工程在开挖洞室或巷道时，围岩变形和破坏等出现了一系列新的科学现象。除了岩爆和围岩挤压大变形以外，围岩的分区破裂化现象也吸引了很多岩石力学工作者的关注。基于国外对分区破裂化现象的实验和理论研究，归纳出分区破裂化现象的主要特征参数及其变化规律，揭示分区破裂化现象产生的条件；提出这一领域的研究方向；同时介绍国内在该领域实验和理论方面的研究进展。
关键词：岩石力学；深部岩体；分区破裂化；非线性岩石力学；动力问题；岩爆
中图分类号：TU 45文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)06–1278–07
A REVIEW OF RESEARCH ON ZONAL DISINTEGRATION
PHENOMENON IN DEEP ROCK MASS ENGINEERING
QIAN Qihu1，LI Shuchen1，2
(1. Engineering Institute of Engineering Corps，PLA University of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu210007，China；
2. School of Civil and Hydraulic Engineering，Shandong University，Jinan，Shandong250061，China)
Abstract：With the development of national economy and defense works，there are more and more deep underground rock wass engineering，such as the mines with depth of thousand to several thousands meters(Jinchuan nickel mines and gold mines in South Africa，etc.)，water diversion tunnels and auxiliary tunnel of Jinping II hydropower station，deep geological deposition of nuclear waste and deep underground protection engineering. While the deep rock mass are excavated by the blast or other methods，the deformation and fracture of the surrounding rock show several new scientific characteristic phenomena. Besides the deep rockburst and large deformation of tunnel in squeezing ground，the phenomenon of zonal disintegration attracts the attentions of scholars and engineers in the fields of geotechnical engineering and rock mechanics in the world. Based on the experimental and theoretical researches of zonal disintegration phenomenon at home and abroad，the main characteristics and corresponding changing laws of zonal disintegration are summarized. It is revealed the mechanism for the occurrence of zonal disintegration；and the emphasis in this field is proposed. Also the domestic experimental and theoretical investigations of zonal disintegration phenomenon are introduced.
Key words：rock mechanics；deep rock masses；zonal disintegration；nonlinear rock mechanics；dynamic problem；rockburst
收稿日期：2008–04–14；修回日期：2008–05–12
基金项目：国家自然科学基金重大项目“深部岩石力学基础及应用”(50490270)
作者简介：钱七虎(1937–)，男，1960年毕业于哈尔滨军事工程学院，1965年于原苏联莫斯科古比雪夫军事工程学院获副博士学位，现任中国工程院院士、解放军理工大学教授，主要从事防护工程及地下工程方面的教学与研究工作。E-mail：gcyqqh@https://www.wendangku.net/doc/911141613.html,
第27卷第6期钱七虎，等. 深部岩体工程围岩分区破裂化现象研究综述 ? 1279 ?
1 引言
深部岩石力学之所以在当代发展成岩石力学的一个热点研究方向，是因适应了深部岩体工程围岩变形和破坏的一系列新科学现象研究的需要。除了岩爆和围岩挤压大变形以外，围岩的分区破裂化现象也吸引了很多岩石力学工作者的关注。在深部岩体工程中开挖洞室或坑道时，在其洞室围岩中会产生交替的破裂区和非破裂区的现象，这种现象在相关文献中被称之为分区破裂化现象(zonal disintegration)。这些科学现象的“新”在于浅部岩体工程中未曾发现过这些现象，并且这些现象用传统的连续介质弹塑性力学不能完全解释清楚。解释这些新现象发生的机制，定性以及定量地分析这些现象及其规律，数值仿真出这些科学现象正孕育形成新的岩石力学分支学科——一些学者将其称为深部非线性岩石力学。
本文总结了国内外分区破裂化现象研究领域的实验和理论研究成果和进展，归纳出分区破裂化现象的主要特征参数及其变化规律，定性分析了分区破裂化现象产生的机制，指出了这一领域下一步的研究方向。
2 现场观测与实验研究
深部岩体分区破裂化现象于20世纪70年代在南非2 073 m深的金矿中首次被发现[1]。之后，在南非深部金矿的巷道中系统地观察到了围岩中存在的分区破裂化现象，如图1所示[2]。
图1 南非Witwatersrand 金矿巷道顶板分区破裂化现象[2] Fig.1 Zonal disintegration phenomenon of the tunnel roof in Witwatersrand gold deposit in South Africa[2]
这些现象是采用岩石潜望镜进行观测的。岩石潜望镜带有电光源和倾斜反射镜，可深入钻孔观察；同时，岩石潜望镜带有照相机，可以把围岩表面裂缝照下来。通过采用岩石潜望镜对南非深部金矿巷道的观察，其结果表明，所有的钻孔都不止有一个比较集中的破裂区，这些破裂区由间隔5～150 mm 的裂缝组成，这些裂缝把岩体分割成片状的破坏区，这些破坏区被相对完好的、约为1 m厚的未破裂区所分割开，其方向垂直于工作面，破裂区范围至少有5 m，破裂区平行于工作面可延伸至12 m。在机械化开挖的Doornfontein金矿Chamber矿井的顶板上也显示出与钻爆法开挖的矿井中相似的分区破裂化现象，所以在G. R. Adams和A. J. Jager[2]的研究中排除了分区破裂化现象的产生是由于爆破引起的，即不论是在钻爆法施工的巷道还是采用机械化施工的巷道中，只要条件满足，巷道围岩都会产生分区破裂化现象。他们还根据围岩中裂缝的走向是否平行于工作面，区分了岩体中原有的地质节理和采掘扰动引起的破坏裂缝，在图上标示以斜线和垂直线。
G. R. Adams和A. J. Jager[2]指出，裂缝形成于分离的区域中的原因尚未得到理论解释。
俄罗斯科学院(原苏联科学院)西伯利亚分院对分区破裂化现象于20世纪80～90年代进行了深部矿井现场实验研究、实验室模拟实验研究、理论分析以及现象的应用研究[3～13]。现场实验研究[4]是在诺里尔斯基金属矿山联合企业塔拉娜哈十月矿区的若干矿井中进行的，其深度分别为957～1 050，800～900，500～550以及110～140 m。为了进行实验观察，研制了一系列探测装置及其相应的综合分析方法：常电流和低频电流的电测法、地下电测法、超声透射法、γ射线的核物理探测法，并且采用钻孔型岩石潜望镜进行选择性的目力检查。把这些钻孔探测的特征测量结果绘制于图上，得到了这些巷道围岩的分区破裂化现象，如图2所示。各种方法探测的结果相互印证，通过结果的重复性保证了探测的可靠性。
图2 Taimyrskii矿山巷道围岩的分区破裂化现象
Fig.2 Zonal disintegration phenomenon of tunnel
rockmass in the Taimyrskii Mine
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通过基于相对于柱状巷道的对称性和裂缝走向规律的统计规则，在所有测站的钻孔中所观察到的总裂缝中，排除了原生的地质节理，最后把每一测站的所有钻孔中的裂缝探测结果连成综合断面图。Е. И. Шемякин等[4]在结论中指出，地下巷道周围分区破裂化效应的发现是基于深部巷道围岩现场钻孔探测的数据；这个效应的实质在于岩体中准柱面状的裂缝区和非裂缝区的交替，这与地下巷道周围变形和破坏状态的已知理论在概念和原则上是不同的；巷道围岩中存在1.0～1.5 m宽的裂缝区，相互间被宽度为1.0～1.5 m的未破坏岩体所间隔开，这些裂缝区的表面大体上重复巷道表面的几何轮廓形状；裂缝区的数量取决于岩石压力的量级，在1 000 m 深度的地下工程中通常不少于3个分区破裂带。
为了校核深部巷道现场实验发现的分区破裂化效应，研究其产生的条件和规律，Е. И. Шемякин等[5]在实验室进行了等效材料模型实验，包括平面应变和三维立体模型实验，巷道形状分别为圆形和拱形断面，分别考虑了支护和不支护的(锚固和喷混凝土)作用。岩体破坏的记录在平面应变模型上通过照相，在立体模型上通过拆解模型后再照相的方式获得。在模型实验的巷道中同时进行了位移量测。加载方式，平面应变模型从3个面上进行加载，三维立体模型从5个面上进行加载。围岩由连续介质和裂缝介质组成。巷道通过钻孔来建立。模型的相似比分别为1∶50和1∶100。巷道与模型的尺寸比是0.12～0.17。加载的强度(初始地应力)为考虑构造而削弱后的岩体单轴抗压强度的1.1～1.9倍。模型和巷道的尺寸比例以及实验台的研制，排除了加载装置对巷道围岩变形的影响，巷道是在预加应力的模型材料中开挖(如图3所示)，得到了围岩分区破裂化现象。
图3 模型实验得到的分区破裂化现象
Fig.3 Zonal disintegration phenomena obtained
by model test
Е. И. Шемякин等[5]根据模型实验结果再一次做出如下结论：巷道围岩中强破碎区和弱破碎区交替产生的基本原因，不是由于巷道掘进中钻爆施工，而是在于巷道周围应力场的改变；分区破裂化的发现表明，现有关于巷道围岩中应力–应变状态的一般原理与深部巷道围岩中的变形破坏实际不相适应，鉴于分区破裂化效应的明显重要性，迫切要求对其进行理论思考和研究。
3 机制研究
Е. И. Шемякин等[6]从理论方面研究了分区破裂化现象产生的机制，如图4所示。
(a)
(b)
图4 分区破裂化现象产生的机制
Fig.4 Mechanism of zonal disintegration phenomenon
Е. И. Шемякин等[6]首先分析了深部巷道围岩在卸荷条件下裂缝的产生，与实验室试件在小侧向压力条件下竖向加载时穿透裂缝产生具有相似性，该相似性表明第一个裂缝区形成的机制，是在应力集中导致的最大支撑压力作用处，由于巷道自由面的影响，产生径向的拉伸变形并达到围岩的极限应变，导致第一个破坏区中裂缝的张开，以及围岩向着巷道自由面位移的发展导致了“伪掌子面”，即“伪自由表面”的形成，从而引起围岩再次发生应力重分布。应力重分布将导致第二个“伪自由表面”的形成，从而进一步引起围岩内应力的重分布。上述过程不断发展，一直延续到围岩重分布的应力达不到围岩的破坏条件为止。这就是深部巷道围岩中若干个破坏区与非破坏区交替发生的机制。显然，上述分析仅是定性的，不能定量确定围岩中各个破坏区和非破坏区的厚度。定量的理论分析必须研究主干裂缝形成与展开的时间、“破坏波”从自由表面
o
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向围岩深部运动的时间，以及两个时间的相互关系[8]。显然，分区破裂化效应的研究必将为岩爆的研究提供很大兴趣[14]。
Е. И. Шемякин等[7]研究了分区破裂化效应的实际工程应用。为此，首先要确定在什么深度上可能发生巷道围岩的分区破裂化效应，在该研究中，根据围岩最大支撑压力作用处径向拉伸变形达到极限值的条件，推得产生第一个裂缝区的深度确定公式。但是推导该公式时，初始地应力假定等于H γ值，也就是没有考虑构造地应力，而且也没有考虑动力因素。因此，该公式应用于实际工程还需要适当修正。关于分区破裂化效应的实际工程应用，Е. И. Шемякин等[7]
列出了用以减少深度岩体工程的岩体坍塌、减少巷道的开挖量、提高钻爆法的效率、提高锚杆支护的效果以及节省爆破材料等方面的工程应用。
Курленя教授研究了分区破裂化效应中的时间因素。他根据模型实验得出如下结论：初始应力值对巷道周边位移速度具有重要影响，该速度是围岩卸荷产生的位移速度，当c /R σ由1.75增大至3.00时，巷道周边位移速度由43 m/h 增至468 m/h ，而支座压力处波阵面的运动速度自巷道周边指向围岩深部，由12 km/h 增至22 km/h ，前者增大为10倍，后者为1.8倍。他在引用了其他学者的研究成果后指出：分区破裂化现象的机制是由时间过程所确定的，该过程是由巷道围岩卸荷产生，并由初应力水平所决定；分区破裂化效应既可以由机械化开挖、即由慢速卸荷模型产生，也可以由钻爆法开挖、即由快速卸荷产生，但是慢速卸荷下产生的分区破裂化效应较之快速卸荷下需要更高的应力水平。Курленя教授提出了围岩变形与破坏的两类过程：一类是连续的逐步发展的过程，在围岩介质中初始产生均匀的微裂纹，然后微裂纹随机地合并成粗裂纹，同时在粗裂纹附近由于应力释放停止微裂纹的发展，再后产生宏观主干裂缝，形成岩石材料的破坏，并在围岩主干裂缝附近停止材料的破坏过程；另一类过程是基于时间因素的影响，在高地应力水平下，围岩介质将由高应力区向卸荷区快速运动，该能量流使得围岩介质来不及产生许多微裂纹后再形成宏观裂纹，即来不及顺序地经过破坏的准备过程，而是介质位移速度超过了微裂纹的积累与聚合速度，宏观粗裂纹立即突跃产生，即材料突然地破坏，同时在其周围由于应力释放，不再产生微裂纹。如果应力水平足够高，围岩积累的变形能足够大，高速能
量流过程将继续，得以在第一批裂缝的卸荷影响范围之外，继续突跃地产生第二批粗裂缝，过程将延续到应力水平不再高的情况下，此时则恢复连续平稳的变形过程。
在Ф. П. Глушихин等[13]的研究中，前苏联煤炭部全苏矿山力学与矿山测量科研院(ВНИМИ)总结了20世纪90年代以前20 a 中在模型实验方面取得的经验，包括模拟理论、模拟方法以及模拟研究的结果，其中也包括“大深度巷道围岩破坏”下的实验结果和新规律，其实验结果总结于表1。
表1 大深度巷道围岩破坏实验结果表 Table 1 Results of failure test of surrounding rock in
deep tunnels
巷道周边 破裂区
第1个 破裂区
第2个 破裂区
第3个 破裂区
岩体巷道 断面和模 型特点 γH /R C ЖR /r γH /R C Ж R /r γH /R C Ж R /r γH /R C ЖR /r
节理岩体， 圆型，纵长 和立体模型 0.7 1 1.0 1.56 2.0 2.0
2.4
3.1
节理岩体， 平巷，平面 应变模型 0.5 1 0.9 1.80 1.5 2.3
1.9 3.2
连续岩体，圆型，立体模型
0.5～0.8
1
1.0～1.2
1.30～1.50
2.0
1.7～1.9
2.7 2.6
Ф. П. Глушихин等[13]特别明确地指出，通过对平面和三维模型研究结果的分析，得出如下结论：对节理岩体巷道周围介质的破坏，第二应力分量2σ将产生重要影响；不论上述特征如何改变，围绕巷道的分区破坏化效应(即破坏与非破坏交替的现象)是确定的；传统的围绕巷道的3个区(围岩破坏区、塑性区和弹性区)的围岩变形和破坏概念是相应于埋深较浅的岩体工程的荷载条件。但Ф. П. Глушихин等[13]关于分区破裂化效应的理论分析基本上还是定性的，而且和Е. И. Шемякин等的分析观点基本一致。
ВНИМИ还出版了《等效材料平面应变模型上大深度模拟的方法指南》，该指南指出了大深度模拟的困难。首先在于模型实验不能严格满足几何相似，因此在施加荷载的深度上不能保证必须的力的平衡，这就不能满足在研究矿山压力表现时的边界条件；其次在于如何严格保证大深度模拟时的平面应变状态。在多年理论和实验经验基础上，该指南提出了大深度模拟的一般原则、模型应力–应变状态的相似条件、加载的方法、加载装置的结构、模型参数的计算实例等所有的必需的内容[14
～17]
。
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4 近期研究及新进展
自2003年以来，随着深部工程的不断增加，深部一些新的岩石力学现象不断出现，中国的学者开始关注并开展了分区破裂化现象的研究[18～34]。以钱七虎院士为首的学术团队在国内率先介绍了国外学者关于分区破裂化现象研究的成果，提出了在国外已有研究成果基础上今后开展研究的方向及其关键问题。钱七虎[18，19]除了系统介绍国外学者在深部岩石力学(包括分区破裂化效应及其他关键科学问题)的研究成就外，提出了深部围岩分区破裂化现象是一个与空间、时间效应密切相关的科学现象的新观点，认为分区破裂化效应的产生，一方面是由于高地应力和开挖卸荷导致围岩的“劈裂”效应，另一方面是由于围岩深部高地应力和开挖面应力释放所形成的应力梯度而产生的能量流；提出了分区破裂化的定性规律(影响因素)中应该考虑巷道洞室开挖的速度(卸荷速度)；提出了分区破裂化与应变型岩爆是一个问题的两个侧面，都决定于岩体开挖后岩石积聚的变形势能转变为动能和破坏能的分配比例；指出了岩石延性随深度增加而增加，超过临界深度后，岩石都转变为非脆性(延性)破坏，即“硬岩变软岩”的结论不准确，认为该结论仅适应于实验室中双向围压下加载实验的结论，不适用于巷道洞室表面围岩存在一面卸载的情况，即围岩不可能都由硬岩变软岩，否则无法解释岩爆的发生。
2006年以来，中国学者在一些学报上发表了分区破裂化效应研究的成果，这里应指出：特别重要的是在淮南矿区的深部矿井巷道围岩钻孔中通过用钻孔窥测仪探测并观察到了分区破裂化效应的存在，并以录像的形式记录下来，肯定了深部岩体巷道围岩分区破裂化效应的存在[34]；其次是通过实验室模拟实验也获得了分区破裂化现象[28]；再次是在国内首次通过数值计算和模拟再现了均匀介质岩体中的巷道围岩分区破裂化现象[26，29，30，32]；最后是在国内外首次在节理岩体巷道围岩中数值仿真了分区破裂化效应[30，32]。
在这些研究中，有的并未得到明显的分区破裂化效应，其原因作者认为可能在于仅考虑了基于莫尔–库仑强度理论的剪切滑移破坏[22]，当第一批剪切滑移裂缝产生后，不能像拉伸裂缝那样张开，不能形成具有卸荷效应的新自由表面；也可能有的研究仅基于平面应力模型，而不是采用俄罗斯实验以及俄、中现场巷道中的平面应变条件：垂直的以及巷道轴线方向上的高初始压应力将在巷道断面径向产生拉伸变形。而在平面应力模型中，巷道断面径向变形小，形不成拉伸裂缝。Ф. П. Глушихин等[13]、顾金才等[28，29]均正确地指出了第二主应力，即轴线方向应力，对产生分区破裂化的重要影响，但是决不能因此认为轴线方向的应力必须是“最大主应力”。这只要认真了解俄罗斯学者实验研究的实验参数数据就可得知，实际上从三维应力分析也很易知道，对于巷道断面径向拉伸来说，轴向压应力和垂直压应力都是等价的。有些没有得到分区破坏化效应的数值模拟研究结果，还可能在于没有采用动力过程模拟。因为巷道开挖的卸荷，必在径向上巷道表面与围岩深部间产生应力梯度，从而导致径向加速度、速度和位移的产生，该径向位移叠加“劈裂”产生的拉伸变形，较易形成拉伸裂缝。
有的学者不同意“分区破裂化现象及其规律与传统的连续介质弹塑性力学理论不相一致”的结论。在这里必须指出，正如前文以及Е. И. Шемякин等[4，6，13]所指出的，这个不一致首先指的是分区破裂化效应与传统的连续介质弹塑性力学关于巷道围岩破碎区、塑性区、弹性区依次分布的现象不一致。其次，更重要的在于，传统连续介质弹塑性力学不能研究岩石峰值强度后的变形和破坏(即软化段)，仅能研究断裂的产生，不能研究裂缝的发展，包括裂缝的合并，即传统的连续介质弹塑性力学不能正确、全面地研究围岩中的局部化变形，当然包括研究节理介质中的分区破裂化效应。周维垣和杨强[33]正确地指出“传统模型仅能够描述峰值点以前的材料特性，对峰值点后的描述无能为力”，“传统连续模型在考虑局部化分岔问题时，将实验中力和位移的关系简单映射为应力–应变曲线，而没有考虑内部微结构的变化以及应变梯度的控制作用”，而“应变梯度在局部化分岔破坏阶段起到了主导和控制作用。这一点在传统模型中难于得到体现”。其结果是导致在采用连续传统模型模拟局部化破坏过程中，出现局部化分析结果对网格疏密或走向的强烈依赖性，即网格依赖性问题。以有限元法为例，基于传统连续理论的有限元法对局部化破坏问题模拟的网格依赖性问题是其始终无法解决的问题，此外还有零能耗散问题。具体地说，裂缝的产生与网格疏密度有关，由于网格疏密不同，将出现几种不同的裂缝产生的情况，即出现数值仿真不“真”的问题。限于篇幅，不再细述，可参阅相关研究[35～37]。
5 结论
深部岩体分区破裂化现象产生机制的研究是岩
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石力学领域一个崭新的研究方向和富有挑战性的课题。本文综述了国内外深部岩体分区破裂化现象的实验和理论研究进展，归纳了分区破裂化现象产生的条件及其变化规律。该领域下一步研究的主要方向有：
(1) 分区破裂化现象和规律是一个与空间、时间效应密切相关的现象，所以分区破裂化现象定性规律的成果必须重新研究，才能进入定量规律的研究。
(2) 深部巷道、洞室在发生分区破裂化现象下围岩变形、稳定性及其支护方法的研究。
围岩破裂区和非破裂区交替的情况和浅部围岩塑性区和弹性区依次排列的情况，其变形和稳定性有很大的不同，前者需要考虑岩石峰值后的残余强度(岩块间的摩擦力)。支护时间和支护变形的大小影响巷道周边岩石位移速度，因此与分区破裂化现象的发展有很大相关性。这样支护的类型也就决定了围岩控制理论，关键是根据分区破裂化现象的原理确定围岩变形速率。反过来，利用围岩变形速率来控制分区破裂化现象的发展。在具有分区破坏现象时锚杆的布置和长度的设计计算方法将与浅部有很大的不同。
(3) 研究分区破裂化效应的发展与开挖卸荷周期的关系(该周期与岩石弹性势能、动能和耗散能的分配比例相关)，即不同施工方法(钻爆法、TBM法)及施工进度对分区破裂现象的影响。
(4) 不同支护方法(钻爆法和TBM法相应的支护时机、支护参数等)对分区破裂效应和自承体系的影响，提出合理的支护方式和支护时机。
(5) 从能量耗散的角度，建立分区破裂化效应、应变型岩爆与深部围岩挤压大变形间发生发展的统一理论。
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工程地质知识：岩土的分类
工程地质知识：岩土的分类 1.作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。 2.岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。作为建筑物地基，除应确定岩石的地质名称外，尚应按规定划分其坚硬程度和完整程度。 3.岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和和单轴抗压强度按规定分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该相试验时，可在现场通过观察定性划分，划分标准可按本规范执行。岩石的风化程度可分为为风化、微风化、中风化、强风化和强风化。 4.岩体完整程度应按规定划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。当缺乏试验数据时可按本规范执行。 5.碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。 6.碎石土的密实度，可分为松散、稍密、中密和密实。 7.砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 8.砂土的密实度，可分为松散、稍密、中密和密实。 9.粘性土为塑性指数Ip大于10的土，可分为粘土、粉质粘土。 10.粘性土的状态，可分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
11.粉土为介于砂土与粘性土之间，塑性指标Ip10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。 12.淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。 13.红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。红粘土经再搬运后仍保留其基本特征，其液限大于45的土为次生红粘土。 14.人工填土根据其组成和成因，可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。 素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土。经过压实或夯实的素填土为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。 15.膨胀土为土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于或等于40%的粘性土。 16.湿陷性土为侵水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015的土。
岩石的工程分类
第五节岩体的工程分类 二、岩体的工程分类 1、岩体质量分级（《工程岩体分级标准》GB50218-94） 分级指标： 岩体基本质量指标BQ BQ=90+3σcw +250 Kv 当σcw＞90Kv＋30时，令σcw＝90Kv＋30 当Kv＞0.04σcw＋0.4时，令Kv＝0.04σcw＋0.4 Jv与Kv对照表 Jv(条/m3) ＜3 3~10 10~20 20~35 ＞35 Kv ＞0.75 0.75~0.55 0.55~0.35
0.35~0.15 ＜0.15 分级方法： （1）按岩体基本质量指标BQ进行初步分级； （2）根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行修正；（3）按修正后的［BQ］进行详细分级。 岩体质量分级 基本质量级别 岩体质量的定性特征 岩体基本质量指标(BQ) Ⅰ 坚硬岩，岩体完整 ＞550 Ⅱ
坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整 550~451 Ⅲ 坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整 450~351 Ⅳ 坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎；软岩，岩体完整较完整 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
岩石坚硬程度按下表划分。 岩石坚硬程度划分表 岩石饱和单轴抗压强度 σcw(MPa) ＞60 60~30 30~15 15~5 ＜5 坚硬程度 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩
隧道围岩分类word版
第5章隧道围岩分级与围岩压力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。因此，隧道围岩的稳定性是反映地质环境的综合指标。也是我们修建隧道工程对围岩特征研究的重要内容之一。 隧道围岩压力是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，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。 5.1 隧道围岩分级及其应用 隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。一个较好的、符合地下工程实际情况的围岩分级，多改善地下结构设计，发展新的隧道施工工艺，降低工程蛰价，多快好省地修建隧道，有着十分重要的意义。 借用苏联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。隧道围岩体的强度，对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。 从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，这个分类由稳定到不稳定共分六类，代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。 我国公路隧道围岩分级起步较晚，随着我国经济的发展，公路交通得到较大的发展，大量的公路隧道修建，需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级，于1990年，根据我国铁路隧道的围岩分级为基础，编制了我国“公路隧道围岩分级”。 从国内外的发展中可以看出，以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是总的趋势。但分级指标方面，大多数正在从定性描述、经验判断向定量描述发展。 5.1.1隧道围岩分级的因素指标及其选择 围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素，大体有以下几种： 1．单一的岩性指标
工程岩体分级标准
工程岩体分级标准（中） 2010-04-15 | 来源：中国地质环境信息网 | 【大中小】【打印】【关闭】 附录F 本标准用词说明 F.0.1 为便于执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： （1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。 （2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”； 反面词采用“不应”或“不得”。 （3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”或“可”： 反面词采用“不宜”。 F.0.2 条文中指定应按其它有关标准、规范执行时，写法为“应符合…的规定”，或“应按……执行”。 附加说明 本标准主编单位、参加单位和主要起草人名单 主编单位：水利部长江水利委员会长江科学院 参加单位：东北大学 总参工程兵第四设计研究院 铁道部科学研究院西南分院 建设部综合勘察研究院 主要起草人：于石春、邢念信、李云林、李兆权、苏贻冰 张可诚、林韵梅、柳赋铮、徐复安、董学晟 中华人民共和国国家标准 工程岩体分级标准 GB 50218－94 条文说明 制订说明 本标准是根据国家计委计标发〔1986〕28号文和计标函〔1987〕39号文的要求，水利部负责上编，具体由水利部长江水利委员会长科学院会同东北大学、总参工程兵第四设计研究院、铁道部科学研究院西南分院、建设部综合勘察研究院共同编制
而成，经建设部1994年11月5日以建标〔1994〕673号文批准，并会同国家技术监督局联合发布。 在本标准的编制过程中，标准编制组进行了广泛的调查研究，认真总结我国各有关行业在岩石工程建设和工程岩体分级（类）方面，以及岩石力学试验研究方面的实践经验，同时参考了国外先进的工程岩体分级（类）方法，并广泛征求了全国有关单位的意见。最后由我部会同有关部门审查定稿。 鉴于本标准系初次编制，在执行过程中，希望各单位结合工程实践和科学研究，认真总结经验，注意积累资料，如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄交水利部长江水利委员会长江科学院（湖北省武汉市黄浦路23号，邮编430010），并抄送水利部科教司，以供今后修订时参考。 目次 1 总则 1.0.1 随着国家现代化建设事业的发展，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种类型、不同用途的岩石工程日益增多。在工程建设的各阶段（规划、勘察、设计和施工）中，正确地对岩体的质量和稳定性作出评价，具有十分重要的意义。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，并且施工安全、简便；质量差、稳定性不好的岩体，需要复杂、昂贵的加固支护等处理措施，常常在施工中带来预想不到的复杂情况。正确、及时地对工程建设涉及到的岩体稳定性作出评价，是经济合理地进行岩体开挖和加固支护设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行必不可少的条件。 对工程岩体稳定性作分析判断的数值计算和物理模型试验，要求事先进行相当详尽的地质勘察和岩石力学试验研究，花费人力和财力很多。地质条件复杂时，前期工作往往拉得很长，这种方法一般用于大型或重要的工程。 针对不同类型岩石工程的特点，根据影响岩体稳定性的各种地质条件和岩石物理力学特性，将工程岩体分成稳定程度不同的若干级别（一般称之为岩石分类或工程岩体分类，本标准称工程岩体分级），以此为标尺作为评价岩体稳定的依据，是岩体稳定性评价的一种简易快速的方法。这是由于岩体分级方法是建立在以往工程实践经验和大量岩石力学试验基础上的，只需进行少量简易的地质勘察和岩石力学试验就能据以确定岩体级别，作出岩体稳定性评价，给出相应的物理力学参数，为加固措施提供参考数据，从而可以在大量减少勘察、试验工作量，缩短前期工作时间的情况下，获得这些岩石工程建设的勘察、设计和施工不可少的基本依据，并可在进一步总结实际运用经验的基础上，为制定各种岩石工程施工定额提供依据。 本标准所说的稳定性，是指在工程服务期间，工程岩体不发生破坏或有碍使用的大变形。 自本世纪50—60年代以来，在国外提出许多工程岩体的分级方祛，其中有些在我国有广泛的影响，得到了不同程度的应用。在国内，自70年代以来，有关部门也在各自工程经验的基础上制定了一些岩体分级方法，在本部门或本行业推行应用。然而，这些分级方法的原则、标准和测试方法都不尽相同，彼此缺乏可比性、一致
最新围岩等级划分
围岩等级划分
3-1-1隧道围岩级别划分与判定 隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。 国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。如国外N.Barton 的Q 分级，Z.T.Bieniawsks的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。 影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。
土壤及岩石普氏分类表
土壤及岩石(普氏)分类表 岩体类别 在编写原则中，关于岩土爆破工程的土壤及岩石分类仍按建设部《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石（普氏）分类表执行。 2003年颁布实施的国家标准《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2003规定采用的就是上述《土壤及岩石分类表》，1988年《全国统一城镇控制爆破工程、硐宝大爆破工程预算定额》也是采用此分类表。因此，编制全国统一爆破工程消耗量定额也决定采用该分类表。该表已为国内建筑工程与爆破界所公认，不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包工程单价、编制招投标的依据。 建国以来，我国科技工作者对岩石在分类分级进行过大量工作。如东北工学院，科学院工程地质研究所等。东北大学进行了岩石可爆性与稳定性的研究，提出了分级方法。其中岩石的可爆性分级是以能量平衡为准则，根据标准条件下爆破漏中体积、大块率、小块率、平均合格率试验数据以及岩石波阻抗，计算出岩石可爆性指数，提出分级表。共分为：易爆、中等可爆、难爆、很难爆、极端难爆五个等级。虽经过冶金部组织通过技术鉴定，但未成为全国公认的分级表，未能推广纳入爆破定额。但可供研究参考。 我国工程地质科学工作者（科学院地质所等）为了建立统一评价工程岩爆稳定性的分级标准，为岩土工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，经过多年研究并制定颁布了我国工程岩体分级标准（GB50218-94）。不仅可以确定爆破岩体的基本质量级别，还可用于判断岩体爆破的难易程度。（岩体基本质量级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）级，岩石坚硬程度的定性划分为硬质岩，软质岩两类5级；岩体完整程度的定性划分为：完整、较完整、较破碎、极破碎五级。（可参考现代公路工程爆破P. 79-88）。
围岩类别
围岩分类 classification of rock mass 围岩分类的目的是为了对隧道及地下建筑工程周围的地层进行工程地质的客观评价，判断坑道或洞室的稳定性，确定支护的荷载和设计参数，确定施工方法， 选择钻孔和开挖等施工机械，以及确定施工定额和预算等。 发展概况隧道及地下工程围岩分类是在长期实践的基础上发展起来的，并与地质科学、岩土工程和量测技术的发展密切相关。初期的围岩分类多以单一的岩石强度作为分类指标。例如1949年前中国采用的坚石、次坚石、软石、硬土、普通土和松软土的分类法，以及中华人民共和国成立后广泛应用的“”值分类法(即普罗托季亚科诺夫分类法,1907年)。这类方法在评价坑道或洞体稳定性方面是不充分的;但在选择钻孔机械,确定掘进机类型，尤其是确定松散围岩的地压值等方面仍有一定意义。1970年后，以岩体为对象的分类方法获得了迅速发展。如泰尔扎吉分类法(1974年)、巴顿分类法（1974年）、别尼亚夫斯基分类法（1974年）、法国隧道协会(AFTES)分类法（1975年）,以及中国铁路隧道围岩分类（1975年）和水工隧洞围岩分类(1983年)等。这些分类法多数是根据经验的定性分类，但由于反映了围岩的地质构造特征、围岩的结构面状态、风化状况、地下水情况以及洞室埋深等，因此在评价坑道或洞体稳定性、确定支护结构参数和选择施 工方法等方面得到了广泛的应用。 近期的围岩分类中，引进了岩体力学的基本概念和数理统计方法,如考虑初始应力场、坑道周边位移值,以及量测信息等，使围岩分类逐渐从定性分类向定量分类方向发展。如拉布采维茨-帕赫分类(1974年)、日本地质学会的新奥法围岩分类（1979年）、奥地利阿尔贝格隧道的围岩分类（1979年）、苏联顿巴斯矿区的围岩分类(1979年)等。围岩分类的重要发展是把量测信息引进到分类之中，即根据量测的初期位移速度，拱顶下沉和洞体水平向的收敛、变形等进行分类。这也为隧道及地下工程的信息设计和施工打下了基础。到目前为止，已经提出的和正在应用的围岩分类约有50多种，但其中绝大多数仍处于定性描述或经验判别的 阶段，尚需进一步研究和完善。 分类要素在围岩分类中，最有影响的要素有：①围岩的构造。指围岩被各种地质结构面切割的程度以及被切割的岩块的尺寸和组合形态，在分类中它是一个起主导作用的因素。视裂缝间距，即被结构面切割的岩块的大小，可将围岩分成如表[围岩类型]所示的几种类型。②原岩或岩体的物理力学性质。包括单轴或三轴强度和变形特性，如抗压强度、抗剪强度以及弹性模量或变形模量等。一般说，在完整岩体中，原岩的指标是基本的；在非完整（裂隙）岩体中，岩体的指标是主要的。③地下水。地下水的水量和水压等对分类有重大影响，尤其是对软岩和破碎、松散围岩，它们导致岩质软化、降低强度。在有软弱结构面的围 岩中，地下水会冲走充填物或使夹层液化等。因而在一些分类法中，都考虑了它的定性的或定量 的影响。④围岩的初应力场。在现代围岩分类中，尤其是对于深埋隧道和软弱围岩而言，这一要 素占有重要的地位。初应力场通常以上覆岩（土）体的重力来决定，并视为静水应力场；也可通 过实地量测大致判定原岩应力场的大小及其方向。 分类依据①单一岩性指标。如岩石抗压强度和弹性模量等物性指标，以及诸如抗钻性、抗爆 性、开挖难易度等工艺指标。在为某些特定目的的分类中，如确定钻孔工效、炸药消耗量等，可 采用相应的工艺指标（钻孔速度等）进行分类。②综合岩性指标。指标是单一的，但反映的因素是综合的。如岩体弹性波速度，既可反映围岩的软硬程度，又可反映围岩的破碎程度。岩芯复原率是在反映岩体破碎程度的同时，还表示围岩软、硬分级的一个指标。这类指标，还有修正后的普氏系数、坑道自稳时间、围岩强度等。③复合岩性指标。是用两个或两个以上的单一岩性指标或综合岩性指标表示。例如， 已确定分类要素为、、,则复合岩性指标可用下述方法之一来确定：
第1章 岩石的物理性质及工程分类
第1章岩石的物理性质及工程分类 学习指导:为了正确掌握岩土体的变形和破坏规律,对岩土体的稳定性做出合乎实际的分析和评价,首先需要对岩土体的物理性质、水理性质及工程分类等有清晰的认识。本章的学习任务就是要大家掌握这方面的内容。 重点：要求掌握岩土的物理性质指标的含义；对密度、比重及含水率三个实测指标要理解，对各指标的计算方法及指标之间的换算要搞清楚；掌握无粘性土及粘性土的状态指标及应用；理解土的三相组成；了解岩土的工程分类。 1.1 岩土体的特性 岩土体是地壳的物质组成。岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。 1.1.2岩(石)体的特性 岩石是由矿物的组成的，按成因岩石可划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。成因类型不一样，差别也很大，因此，工程性质极为多样。 1）岩浆岩的性质 岩浆岩具有较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各类岩石的工程性质差异很大，如：深成岩具结晶联结，晶粒粗大均匀，孔隙率小、裂隙较不发育，岩块大、整体稳定性好，但值得注意的是这类岩石往往由多种矿物结晶组成，抗风化能力较差，特别是含铁镁质较多的基性岩，则更易风化破碎，故应注意对其风化程度和深度的调查研究。 浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强，但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小，且穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使强度降低、透水性增大。 喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。 2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著，如硅质基底式胶结的岩石比泥质接触式胶结的岩石强度高、孔隙率小、透水性低等。此外，碎屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响，如石英质的砂岩和砾岩比长石质的砂岩为好。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。 化学岩和生物化学岩抗水性弱，常具不同程度的可溶性。硅质成分化学岩的强度较高，但性脆易裂，整体性差。碳酸盐类岩石如石灰岩、白云岩等具中等强度，一般能满足水工设计要求，但存在于其中的各种不同形态的喀斯特，往往成为集中渗漏的通道。易溶的石膏、岩盐等化学岩，往往以夹层或透镜体存在于其他沉积岩中，质软，浸水易溶解，常常导致地基和边坡的失稳。 上述各类沉积岩都具有成层分布的规律，存在各向异性特征，因此，在水工建设中尚需特别重视对其
工程岩体分级标准GB502182 术语、符号
2术语、符号 2.1 术语 2.1.1 岩石工程rock engineeting 以岩体为工程建筑物地基或环境，并对岩体进行开挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。 2.1.2 工程岩体engineering rock mass 岩石工程影响范围内的岩体，包括地下工程岩体、工业与民用建筑地基、大坝基岩、边坡岩体等。 2.1.3 岩体基本质量rock mass basic quality 岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。 2.1.4 结构面sructural plane(discontinuity) 岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续面。 2.1.5 岩体完整性指数(Kv)(岩体速度指数)intactess index of rock mass(velocity index of rock mass) 岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之比的平方。 2.1.6 岩体体积节理数(Jv)volumetric joint count of rock mass 单体岩体体积内的节理(结构面)数目。 2.1.7 点荷载强度指数(Is(50))pointloadstrengthindex 直径50mm圆柱形试件径向加压时的点荷载强度。 2.1.8 地下工程岩体自稳能力(stand－up time of rock mass for underground excavation) 在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 2.1.9 初始应力场initial stress field 在自然条件下，由于受自重和构造运动作用，在岩体中形成的应力场，也称天然应力场。
围岩分级
3．6 围岩分级 3．6．1 按国家标准《工程岩体分级标准》规定，本规范将原规范的“围岩分类”改为围岩分级。分级方法与国家标准一致，采用《工程岩体分级标准》规定的方法、级别和顺序，即岩石隧道围岩稳定性等级由好至坏分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级。考虑到土体中隧道的围岩分级，将松软的土体围岩定为Ⅵ级。 国内外现有的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入部分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分类(分级)等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1~2级的情况。定量分级的做法是根据对岩体(或岩石)性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。如国外N．Barton的Q分级、z．T．Bieni—awsks的地质力学(MRM)分级、Dree的RQD值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。因此本规范采用定性划分和定量相结合的综合评判方法，两者可以互相校核和检验，以提高分级的可靠性。 根据隧道工程建设的不同阶段、公路线路等级和隧道长度的不同，所进行的调查和测试工作的深度不同，对围岩分级精度的要求也不尽相同。一般在可行性研究和初勘阶段，和线路等级三级以下、长度短于500m的隧道，围岩初步分级可以定性分级为主，或以定性与少量测试数据所确定的岩体基本质量指标即值相结合进行围岩基本质量分级。在详勘阶段和施工设计阶段，特别是施工期间，必须进行定性与定量相结合的分级，并应根据勘测测试资料和开挖揭露的岩体观察量测资料，对初步分级进行检验和修正，确定围岩详细分级。 影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石(体)的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工程荷载和初始应力)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工程类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态，岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。因此本规范将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。这一观点已为国内外多数围岩分级方法所采纳。 3．6．2 岩石坚硬程度和岩体完整程度的定性划分和定量指标的确定方法是在分析比较了国内外相关规范和众多围岩分级后提出的。 1 岩石坚硬程度的定性划分，主要应考虑岩石的成分、结构及其成因，还应考虑岩石内化作用的程度，以及岩石受水作用后的软化、吸水反应情况。为了便于现场勘察时直观地鉴别岩石坚硬程度，在“定性鉴定”中规定了用锤击难易、回弹强度、手触感觉和吸水反应等方法。 本条文表3．6．2-1规定了用“定性鉴定”和“代表性岩石”两项作为定性评价岩石坚硬程度的依据。在定性划分时，应注意作综合评价，在相互检验中确定坚硬程度并定名。
关于工程岩体分级方法的综述
关于工程岩体分级方法的综述 摘要：综合分析我国现行的工程岩体分级特征，重点介绍岩体分级标准在根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素下进行岩体分级，从而指导实地工程建设，并讨论与Ｑ分类法和RＭR分类法的关系，在发展中他们有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。 关键字：工程岩体分级；国标；岩体基本质量 1.1 岩体分级的重要性 随着科学技术的不断进步和土地资源的日益减少，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑等各种类型、不同用途的岩体工程逐渐增多。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，就可以保证工程施工和使用的安全；质量差、稳定性不好的岩体，常常会给工程的施工和使用带来诸多的安全隐患，甚至会在工程的施工和使用过程中出现地质灾害，需要采取复杂加固措施来保证工程施工和使用的安全[8]。因此，在工程建设中，准确而及时地进行工程岩体的稳定性判断，对于保证工程施工和使用的安全具有十分重要的意义。 １.２经过岩土工程界半个世纪的努力，目前岩体分级指标已形成了国标体系。 自上世纪50～60年代开始，工程岩体分级问题引起了国外岩土工程界的广泛关注。国外学者提出了许多工程岩体分级方法，并在工
程中得到了不同程度的应用。自上世纪70年代以后，国内的岩土工程界也开始了工程岩体分级方法的研究，以谷德振、黄鼎成[6]等为代表，在学习和消化国外研究成果，总结工程经验的基础上，提出了一些工程岩体分级方法，制定了相应的工程岩体分级行业标准，为我国经济建设的快速和健康发展作出了很大的贡献。自上世纪90年代以来，对国内外的研究成果及工程经验进行了系统的总结，形成了现在《工程岩体分级标准》 它是由水利部、建设部、铁道部等部门组织有关单位共同起草制定的适用于各种岩体工程的统一分级方法。属于国家最高层次的基础标准，适用于各行业、各种类型岩石工程的岩体分级，是制定各行各业岩体分级标准的基本依据。 1.3 岩体分级标准多属于综合分级，考虑岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、初应力状况等多方面因素。 岩体分级标准是一种多因素多指标、定性与定量相结合的分级方法,它分两步对工程岩体定级，即：先对岩体的基本质量划分级别，根据岩体固有并独立于工程类型的地质属性—岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素确定岩体基本质量的定性特征和定量指标,进而综合确定岩体质量级别,按照其稳定性分为5级,Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>>Ⅳ>Ⅴ；再针对岩体的具体条件做出修正，根据各类工程特点,考虑影响工程岩体基本质量的其他重要因素，利用地下水条件、岩体主要软弱结构面产状和初应力状态对岩体基本质量的影响等修正系数,对岩体基本质量(BQ值)进行修正,再确定具体工程岩体级别。
国内外铅锌矿矿床分类概况及我国铅锌矿时空分布
国内外铅锌矿矿床分类概况及我国铅锌矿 时空分布与区域大矿简介 杜成亮 国内外铅锌矿矿床类型的划分不尽统一，究其原因，主要是大家选择支撑自己分类方案的依据各有所依，另外铅锌矿时空分布也存在着不同的意见，国内外各大型铅锌矿矿床的成因类型也不明确。为了使这些问题更加明朗化，笔者将收集的资料予以整理、总结出各种分类方案以及各种方案所涉及的不同依据，得出了各种方案具有对应性的结论；同时将我国铅锌矿的时空分布的不同意见进行简单的梳理对比，同样也得出了有对应性关系的结论。在这些基础上，对国内各种具有不同成因的大型铅锌矿进行了成因类型及时空分布的简单描述，给后来地质工作者提供参考。 一、铅锌矿矿床分类历史及分类依据 早些时期铅锌矿矿床分类方案是由林格伦（W.Lindgren 1933）尼格里（P. Paul Niggli）、 贝特曼（M.Bateman1950）、德赫姆（K.C.Dunham）、马加基扬（）、施奈德曼（）等相继提出的，这些方案都是从岩浆分异观点出发，把铅锌矿作为岩浆热液成矿作用的产物，以成矿温度和深度作为分类原则。1959年，我国地质学者郭文魁等将中国铅锌矿床分为内生和外生两大类，共9个建造，其中以铅锌岩浆热液成矿作用为主。由于铅锌成矿作用复杂性给矿床普查勘探应用带来了困难，克列特尔 （）首先提出铅锌矿床工业类型分类方案。其后，阿米拉斯拉诺夫（）、斯米尔诺夫（，1974）等原苏联矿床学家提出了类似的分类方案，他们是以围岩性质、矿体形态和矿石矿物成分为基础进行分类。 后来随着对铅锌矿床成矿作用的多样性和复杂性的认识，同生论、层控和时控观点以及热泉、热卤水和环流地下热水成矿学说这些新的成矿理论得到迅速的发展，从而打破了岩浆热液成矿理论占统治地位的局面，铅锌矿床的分类取得较大进展，这一时期以含矿岩系为依据的成因分类占主导地位。 1973年，布罗布斯特和普拉特(D.A.Brobst and W.P.Pratt)在铅锌矿床成因类型中首次提出层控型矿床。近年来，层控理论、海相火山作用、多成因观点、岩浆成矿和变质成矿等成为划分铅锌矿床类型的主要准则，同时大地构造单元（朱上庆等，1988）、洋底成矿作用、同位素组成、成矿实验、微量元素含量和包裹体特征等也成为铅锌矿床分类的新依据。 二、铅锌矿矿床分类方案 总的来看，随着人们对铅锌矿成矿作用认识程度的不断提高和大量铅锌矿床地质资料测试数据的积累，不同时期的国内外铅锌矿地质工作者在吸收和总结前人研究成果的基础上，
工程岩体分类方法及其意义的探讨
摘要 工程岩体分类是岩石力学研究的一个重要内容。本文对国内外较具影响力的工程岩体分类方法及相应的岩体质量指标进行了归纳介绍，并对其中个别分类方法的优缺点进行了探讨，最后指出了工程岩体分类在对可利用岩体作出判别、工程优化设计过程中的重要作用，指出了工程岩体分类的指导意义。 关键词：岩体分类；质量指标；工程优化设计
第1章诸论 工程岩体指各类岩石工程周围的岩体，这些岩石工程包括地下工程、边坡工程及与岩石有关的地面工程，即为工程建筑物地基、围岩或材料的岩体。而工程岩体分类是指通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等成功与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法[ 1 ]。 一个工程项目在可行性研究阶段和初步设计阶段，如果缺少岩体具体而详细的强度和水文地质资料时，工程岩体分类系统就会成为一个很有用的工具。选择合适的分类系统能帮助我们更好地了解岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，从而为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。从这个角度而言，考虑岩块强度、结构面强度等诸多因素，以工程实用为目的的岩体分类，不仅是岩石力学研究的一个重要内容，而且对实际工程具有重要意义。 从Ritter(1879)谋求将经验方法公式化用于隧洞设计，尤其是决定支护形式开始，岩体分类系统的发展已有100多年历史。其间，国外许多学者作了大量的研究工作，如早期的太沙基(Terzaghi,1946)、劳弗尔(Lauffer,1958)和迪尔(Deere,1964)等。20世纪70年代以后，随着岩体工程建设的不断发展，工程岩体分类方法的研究取得了显著的进展，如威克汉姆(Wikham,1972)等提出了RSR分类法，宾尼奥斯基(Bieniawski,1973)提出了RMR分类法，巴顿(Barton,1974)等提出了Q系统分类法等。随后，霍顿(1975)、宾尼奥斯基(1976)、巴顿(1976)和拉特利奇(1978)等分别对各种分类方法进行了一系列的比较研究。 我国于20 世纪70年代相继在一些行业或部门开展了工程岩体分类方法的研究，并自20 世纪70年代起国家及水利水电、铁道和交通等部门，根据各自特点提出了一些围岩分类方法及其应用的工程实例。如国家为制定《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），（2001年修订为GBJ50086-2001）而提出的工程岩体分类；铁道部门为制定《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）而提出的铁路隧道围岩分类，总参工程兵（坑道工程）围岩分类等。1994年颁布了我国国家标准《工程岩体分级标准》（GB5018-94），该标准提出了分两步进行的工程岩体分级方法：首先根据岩体坚硬程度和完整性这两个指标进行初步定级，然后针对各类工程特点，并考虑其他影响因素对岩体基本质量指标进行修正，再对工程岩体进行进一步分级。该标准为我国岩体工程建设中岩体分级提供了一个统一的尺度，为我国岩体工程的设计，施工提供了可靠的基础，已经被一些行业规范所采用[ 2 ]。
我国工程岩体分类标准
我 国 工 程 岩 体 分 级 特 点 四川交通职业技术学院 班级：DS10-2 姓名：曹伟 学号：
摘要：在对国内外岩体分级方法深入研究的基础上，对岩体分级乃法中所考虑的岩体分级因素及对各因素的处理方法进行了系统的归纳和总结。从岩体分级方法的现状来看，虽然目前尚无统一的岩体分级标准，但在岩体分级中应根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、地应力状况等多方面因素，进行岩体综合分级上达成了共识，并且国内规范中的岩体分级标准有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。 关键词：岩体分级；分级因素；规范。 随着科学技术的不断进步和土地资源的日益减少，水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中，各种类型、不同用途的岩体工程逐渐增多。质量高、稳定性好的岩体，不需要或只需要很少的加固支护措施，就可以保证工程施工和使用的安全；质量差、稳定性不好的岩体，常常会给工程的施工和使用带来诸多的安全隐患，甚至会在工程的施工和使用过程中出现地质灾害，需要采取复杂加固措施来保证工程施工和使用的安全，从而大大增加工程建设的成本。因此，在工程建设中，准确而及时地进行工程岩体的稳定性判断，对于保证工程施工和使用的安全具有十分重要的意义。合理的工程岩体分级是工程岩体稳定性判断的基础。 自上世纪50～60年代开始，工程岩体分级问题引起了国外岩土工程界的广泛关注。国外学者提出了许多工程岩体分级方法，并在工程中得到了不同程度的应用。自上世纪70年代以后，国内的岩土工程界也开始了工程岩体分级方法的研究，并在学习和消化国外研究成果，总结工程经验的基础上，提出了一些工程岩体分级方法，制定了相应的工程岩体分级标准，为我国经济建设的快速和健康发展作出了很大的贡献。自上世纪90年代以来，又对国内外的研究成果及工程经验进行了系统的总结，制定了一些工程岩体分级的国家规范，对许多行业标准也进行了修订。我国现行的与工程岩体分级相关的规范和标准见表1。本文中如不作说明，则所述规范和标准的代码均与表1相同。 表1：
隧道围岩分类
隧道围岩分级 隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。一个较好的、符合地下工程实际情况的围岩分级，能改善地下结构设计，发展新的隧道施工工艺，降低工程造价。 逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。隧道围岩体的强度，对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。 从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，这个分类由稳定到不稳定共分六类，代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。 我国公路隧道围岩分级起步较晚，随着我国经济的发展，公路交通得到较大的发展，大量的公路隧道修建，需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级，于1990年，根据我国铁路隧道的围岩分级为基础，编制了我国“公路隧道围岩分级”。 从国内外的发展中可以看出，以隧道围岩的稳定性为基础进行分级是总的趋势。但分级指标方面，大多数正在从定性描述、经验判断向定量描述发展。 公路隧道围岩分级 经过长期的隧道工程实践，我国公路隧道以铁路隧道围岩分级的标准为基础，参考了国内外有关围岩分级的成果，提出了适合我国公路隧
道实情的围岩分级标准，下面介绍围岩分级的出发点和依据。 （一）公路隧道围岩分级的出发点 主要考虑了以下几点： 1．强调岩体的地质特征的完整性和稳定性，避免单一的岩石强度指标分级的方法； 2．分级指标应采用定性和定量指标相结合的方式； 3．明确工程目的和内容，并提出相应的措施； 4．分级应简明，便于使用； 5．应考虑吸收其它围岩分级的优点，并尽量和我国其它工程分级一致。 （二）分级的指标和因素 主要考虑了以下几类影响围岩稳定性的因素； 1．岩体的结构特征与完整性 岩体结构的完整状态是影响围岩稳定性的主要因素，当风化作用使岩体结构发生变化，松散、破碎、软硬不一时，应结合因风化作用造成的各种状况，综合考虑确定围岩的结构完整状态；结构面（节理）发育程度应根据结构面特征；地质构造影响程度。 岩体完整程度的等级划分
(建筑工程管理)爆破工程地质(岩石工程分类与力学性质)
（建筑工程管理）爆破工程地质(岩石工程分类与力学 性质)
爆破工程地质（岩石工程分类和力学性质） 发布时间：2010-01-2210:39 116岩石物理力学性质physical-mechanicalproperty0frock 岩石对物理条件及力作用的反应，包括岩石物理和岩石力学性质。在力学特性中仍包括渗流特性，机械特性(硬度、弹性、压缩及拉伸性、可钻性、剪切性、塑性等)。 117岩石物理性质petrophysicalpropertiesofrock 岩石物理性质主要有：岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的波阻抗、岩石的风化程度等各种特性参数和物理量。 118岩石工程分类engineeringclassificationofrocks 从岩石工程的角度据岩石强度、裂隙率、风化程度和其它特征指标将其划分成各种类别赢等级，如完整岩石、新鲜岩石、风化岩石、蚀变岩石、块状岩体、层状岩体、软弱夹层等。119岩体工程分类法engineeringclassificationofrockmass 把工程岩体质量的好坏分成有限和有序类别的方法。作为评价岩体工程稳定性，进行工程设计和施工管理的基础的工程岩体分类，壹般包含三个方面的工作：1)依据研究对象确定分类因素，构成分级指标作为分级的判据；2)合理选择用分级指标组成的分级模型，得到划分档次的标准；3)根据工程需要确定分级数目。分类的结果要经过实践检验。 120岩石质量分类rockmassclassification 依据岩石材料的物理性质(非均匀性、各向异性和渗透性)、机械性质或对采掘作业的阻力(如可爆性或可挖性)将岩石进行分类的方法。Barton1974年制定的QC(品质)系统和Bieniawski1973年建立的RMR(岩石质量测定)系统可建议用于爆破目的的岩石质量分类。121岩体RQD指标rockqualitydesignation 岩心中长度等于或大于10cm的岩心的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比。它反映岩体被各种结构面切割的程度。RQD值规定用直径为54mm金刚石钻头、双层岩心管钻进获得。此指标为美国迪尔(D.V.Deere)于1964年首先提出，且用于岩体分级，也称岩石质量指标。 122岩体RMR指标rockmassratingsystem 波兰人宾尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地质力学分级法，且用计分法表示岩体质量好坏。 123岩体Q指标theQ-systemofrockstrength 1974年挪威学者巴顿(N.Barton)提出岩体质量指标Q分类法，由RQD、节理组数(?n)、节理面粗糙度(?k)、节理蚀变程度(?a)、裂隙水影响因素(?w)以及地应力影响因素(SRF)等6项指标组成Q值计算式，Q值愈大，表示岩体质量愈好。 124岩石非连续性discontinuityofrock 指岩石内的缺陷影响应力和声波传播的性质。岩石的缺陷是指岩石的孔隙、节理、裂隙和层面等。岩石的非连续性对其物理力学性质及渗透性影响很大。 125岩石非均匀性nonhomogeneityofrock 指岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布。 126岩石断裂韧性fracturetughnessofrock 指岩石抵抗裂纹扩展的能力。在平面裂纹应力分析中，裂纹面分为三种基本位移模式(张开型、错动型、撕开型)。张开型裂纹最适合于脆性固体中裂纹传播。
围岩等级划分
3-1-1隧道围岩级别划分与判定 隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。 国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别1～2级的情况。定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数打分，经计算获得岩体质量指标，并以该指标值进行分级。如国外N.Barton 的Q分级，Z.T.Bieniawsks 的地质力学（MRM）分级、Dree的RQD值分级等方法。但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。 影响围岩稳定的因素多种多样，主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载（工程荷载和初始应力）、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。 1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级 1.1围岩分级 围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。