岩体质量分类评价综述

于 崇

岩体质量分类评价综述

于 崇

（大连乾宏基础工程有限公司 辽宁大连 116033）

岩体质量分类评价是岩体工程稳定性评价的重要方面，可为岩体参数选择、科学设计与施工提供合理的依据。结合国内外比较流行的岩体质量分类评价方法，分析其相应的评价依据和计算公式，同时，探讨了各分类评价方法的适用性问题，以便更好的开展岩石力学应用研究。

岩体；分级；强度；结构面

引言

岩体的力学性质受到岩石性质及岩体中结构面发育情况的影响。为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏，需要对岩体做出合理的分类。在我国现行的设计手册中，大多数沿用以普氏系数表示的岩体分类，该分类法以岩快单轴抗压强度为分类依据，不能客观反映岩体质量，需要寻求更加科学的分类方法。目前，国内外有数十种分类方法，本文仅介绍比较有影响的几种岩体质量评价分类方法。

1 岩芯质量分类

岩芯质量分类由笛尔与1964年提出，该分类方法依据钻孔时，岩芯的完好程度来判断岩体质量，对岩体分类。即，将长度大于等于在10cm的岩芯累计长度占总长度的百分比，定义为岩芯质量指标RQD（rock quality designation）[1]。

根据RQD的值将岩体分为5类，此种分类方法简单易行，是一种快速、经济使用的岩体质量分类评价方法，已被多国采用。但因未考虑结构面方位和充填的影响，因此，仅作为一个参考因子。

2 岩体地质力学分类

南非科学和工程研究委员会提出的CSIR分类指标RMR(Rock Material Rate) [2]，该分类方法由岩块强度指标R1、岩芯质量指标R2、节理间距指标R3、节理条件指标R4、地下水指标R5及节理走向和倾向对岩体开挖的影响指标R6组成。其计算公式为：

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

CSIR分类主要应用在坚硬节理岩体中浅埋隧道工程，在处理因挤压、膨胀和涌水的极其软弱的岩体问题时，此类分级方法受到限制。

3 巴顿岩体质量指标

挪威岩土工程研究所（Norwegian Geotechnical Institute）巴顿（Barton）等人于1974年提出NGI岩体隧道开挖质量分类法[3]，计算公式为：

公式中，RQD为上文的岩芯分类指标；Jn为节理组数；Jr为节理粗糙系数；Jw为节理水则减系数；SRF为应力则减系数。

相比较而言，Q分类法考虑因素较全面，且软、硬岩石都适用。

4 规范法[4]

针对岩体质量分级的问题，国家标准《工程岩体分级标准》（GB50218-2014）提出了步分法：首先，按照岩体的基本质量指标BQ进行初步分级；然后，针对各类工程岩体的特点，考虑其它影响因素进行二次修正。

岩体的基本质量指标BQ为：

式中，KV为岩体完整性指数；可通过波速试验测定及计算岩石、岩体弹性波速得到，也可参照裂隙统计资料查表获取；RC为岩石饱和单轴抗压强度，MPa，可以通用室内试验测定，也可以比照定性划分的岩石坚硬程度选取。

当RC>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和KV代人计算BQ值；当KV>0.04Rc+0.4时，应以KV=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。

（1）根据岩体基本质量指标初步分级

结合岩体质量的定性特征，可将岩体初步划分为5级，见表1。

表1 岩体质量分级

（2）工程岩体的稳定性分析

工程岩体的分级除与岩体基本质量的有联系，还受地下水、主要软弱结构面、天然应力的影响。应结合工程特性，修正岩体的基本质量指标，作为不同工程岩体分级的定量依据。

地下工程修正的[BQ]值计算公式如下：

式中，K1为地下工程地下水影响修正系数，根据出水状态及水压确定；K2为地下工程主要结构面产状影响修正系数，根据结构面产状与其洞室轴线的组合关系确定；K3初始应力状态影响修正系数，以相应初始应力和围岩强度确定的强度应力比值作为修正控制因素。

边坡工程修正的[BQ]值计算公式如下：

K5边坡工程主要结构面产状影响修正系数；F1反映主要结构面倾向与边坡倾向间关系影响的系数；F2反映主要结构面倾角影响的系数：F3反映边坡倾角与主要结构面倾角间关系影响的系数。

5 结语

岩体质量分类直接影响岩体工程特性与所建工程的稳定性，采用多因素综合指标的岩体分类，着重分析岩体的不连续性，将复杂的岩体的内在特征定量计算出，获得合理、准确的岩体质量评价结果是一项重要的内容。同时，也应重视新理论、新方法在岩体评价中的应用，建立岩体工程分类与岩体力学参数估算的定量关系，便于施工和设计。

[1]李俊平,连民杰. 矿山岩石力学[M]. 北京：冶金工业出版社, 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]工程岩体分级标准(GB50218-2014)[S].北京:中国计划出版社,2014.

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1007-6344（2017）03-0367-01