工程巖體分級標準

1、工程巖體分級標準（中） 2010-04-15 | 來源： 中國地質(zhì)環(huán)境信息網(wǎng) | 【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】 附錄F  本標準用詞說明    為便于執(zhí)行本標準條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下： （1）表示很嚴格，非這樣做不可的： 正面詞采用“必須”； 反面詞采用“嚴禁”。 （2）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的： 正面詞采用“應”； 反面詞采用“不應”或“不得”。 （3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的： 正面詞采用“宜”或“可”： 反面詞采用“不宜”。   條文中指定應

2、按其它有關(guān)標準、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為“應符合的規(guī)定”，或“應按執(zhí)行”。附加說明     本標準主編單位、參加單位和主要起草人名單     主編單位：水利部長江水利委員會長江科學院 參加單位：東北大學 總參工程兵第四設(shè)計研究院 鐵道部科學研究院西南分院 建設(shè)部綜合勘察研究院 主要起草人：于石春、邢念信、李云林、李兆權(quán)、蘇貽冰 張可誠、林韻梅、柳賦錚、徐復安、董學晟 中華人民共和國國家標準  工 程 巖 體 分 級 標 準  GB  5021894 條 文 說 明制 訂 說 明&#

3、160; 本標準是根據(jù)國家計委計標發(fā)198628號文和計標函198739號文的要求，水利部負責上編，具體由水利部長江水利委員會長科學院會同東北大學、總參工程兵第四設(shè)計研究院、鐵道部科學研究院西南分院、建設(shè)部綜合勘察研究院共同編制而成，經(jīng)建設(shè)部1994年11月5日以建標1994673號文批準，并會同國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布。 在本標準的編制過程中，標準編制組進行了廣泛的調(diào)查研究，認真總結(jié)我國各有關(guān)行業(yè)在巖石工程建設(shè)和工程巖體分級（類）方面，以及巖石力學試驗研究方面的實踐經(jīng)驗，同時參考了國外先進的工程巖體分級（類）方法，并廣泛征求了全國有關(guān)單位的意見。最后由我部會同有關(guān)部門審查定稿。 鑒于本標準系初

4、次編制，在執(zhí)行過程中，希望各單位結(jié)合工程實踐和科學研究，認真總結(jié)經(jīng)驗，注意積累資料，如發(fā)現(xiàn)需要修改和補充之處，請將意見和有關(guān)資料寄交水利部長江水利委員會長江科學院（湖北省武漢市黃浦路23號，郵編430010），并抄送水利部科教司，以供今后修訂時參考。目    次  1  總    則    隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，水利水電、鐵道、交通、礦山、工業(yè)與民用建筑、國防等工程中，各種類型、不同用途的巖石工程日益增多。在工程建設(shè)的各階段（規(guī)劃、勘察、設(shè)計和施工）中，正確地對巖體的質(zhì)量和穩(wěn)定性作出評價

5、，具有十分重要的意義。質(zhì)量高、穩(wěn)定性好的巖體，不需要或只需要很少的加固支護措施，并且施工安全、簡便；質(zhì)量差、穩(wěn)定性不好的巖體，需要復雜、昂貴的加固支護等處理措施，常常在施工中帶來預想不到的復雜情況。正確、及時地對工程建設(shè)涉及到的巖體穩(wěn)定性作出評價，是經(jīng)濟合理地進行巖體開挖和加固支護設(shè)計、快速安全施工，以及建筑物安全運行必不可少的條件。 對工程巖體穩(wěn)定性作分析判斷的數(shù)值計算和物理模型試驗，要求事先進行相當詳盡的地質(zhì)勘察和巖石力學試驗研究，花費人力和財力很多。地質(zhì)條件復雜時，前期工作往往拉得很長，這種方法一般用于大型或重要的工程。 針對不同類型巖石工程的特點，根據(jù)影響巖體穩(wěn)定性的各種地質(zhì)條件和巖石

6、物理力學特性，將工程巖體分成穩(wěn)定程度不同的若干級別（一般稱之為巖石分類或工程巖體分類，本標準稱工程巖體分級），以此為標尺作為評價巖體穩(wěn)定的依據(jù)，是巖體穩(wěn)定性評價的一種簡易快速的方法。這是由于巖體分級方法是建立在以往工程實踐經(jīng)驗和大量巖石力學試驗基礎(chǔ)上的，只需進行少量簡易的地質(zhì)勘察和巖石力學試驗就能據(jù)以確定巖體級別，作出巖體穩(wěn)定性評價，給出相應的物理力學參數(shù)，為加固措施提供參考數(shù)據(jù)，從而可以在大量減少勘察、試驗工作量，縮短前期工作時間的情況下，獲得這些巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計和施工不可少的基本依據(jù)，并可在進一步總結(jié)實際運用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為制定各種巖石工程施工定額提供依據(jù)。 本標準所說的穩(wěn)定性，是

7、指在工程服務(wù)期間，工程巖體不發(fā)生破壞或有礙使用的大變形。 自本世紀5060年代以來，在國外提出許多工程巖體的分級方祛，其中有些在我國有廣泛的影響，得到了不同程度的應用。在國內(nèi)，自70年代以來，有關(guān)部門也在各自工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上制定了一些巖體分級方法，在本部門或本行業(yè)推行應用。然而，這些分級方法的原則、標準和測試方法都不盡相同，彼此缺乏可比性、一致性。由于至今還沒有一個為權(quán)威機構(gòu)制定并受到廣泛認可的巖體分級標準，對同一處巖體進行分級評價時難免產(chǎn)生差異和矛盾，從而造成失誤。為避免因分級方法不一致造成失誤，更好地匯集和總結(jié)各行業(yè)巖石工程建設(shè)的經(jīng)驗，很有必要在總結(jié)現(xiàn)有的各行業(yè)工程巖體分級方法的基礎(chǔ)上，編

8、制出統(tǒng)一的巖體分級標準。 考慮到需要區(qū)分的是穩(wěn)定程度的不同，具有量的差別，是有序的；“分類”一詞通常指的是屬性不同的類型的區(qū)分，如按地質(zhì)成因巖石可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖等，是無序的。而“級”是“等級”的意思，有量的概念，一般將有“量”的劃分稱為“分級”，因此，本標準采用“分級”一詞，而不用以往比較流行的“分類”一詞。 此外，本標準采用“工程巖體”一詞，旨在明確指出其對象是與巖石工程有關(guān)的巖體，是工程結(jié)構(gòu)的一部分，共同承受荷載，是工程整體穩(wěn)定性評價的對象。至于“巖石”一詞，一般多指小塊的巖石或巖塊，而建設(shè)工程總是以一定范圍的巖體（并不是小塊巖石）為其地基或環(huán)境的。只是由于習慣上多稱這類工程為

9、“巖石工程”，“巖體工程”的提法少見，故本標準仍采用“巖石工程”一詞。    本標準適用于各類型巖石工程，如礦井、巷道，水工、鐵路和公路隧洞，地下廠房、地下采場、地下倉庫等各種地下洞室工程；閘壩、橋梁、港口、工業(yè)與民用建筑物的巖石地地，以及壩肩、船閘、渠道、露天礦、路塹、碼頭等各類地面巖石開挖形成的巖石邊坡。 由于工程建設(shè)各階段的地質(zhì)勘察、巖石力學試驗的工作深度和數(shù)量不同，據(jù)以確定的工程巖體級別的代表性和準確性也不同。隨著設(shè)計階段的深入，獲得更多的勘察、試驗資料，重復使用本標準，逐步縮小劃分單元，使定級的代表性和準確性提高。對于某些大型或重要工程，在施工階段，還可進一步用實

10、際揭露的巖體情況檢驗、修正已定的巖體級別。 本標準屬于國家標準第二層次的通用標準，適用于各部門、各行業(yè)的巖石工程。考慮到巖石工程建設(shè)和使用的行業(yè)特點，各部門還可根據(jù)自己的經(jīng)驗和實際需要，在本標準的基礎(chǔ)上進一步作出詳細規(guī)定，制定行業(yè)的工程巖體分級標準。   國內(nèi)外現(xiàn)有的各種巖體分級方法，或是定性或是定量，或是定性與定量相結(jié)合的方法，且多以前兩種方法為主。定性分級，是在現(xiàn)場對影響巖體質(zhì)量的諸因素進行鑒別、判斷，或?qū)δ承┲笜俗鞒鲈u判、打分，可從全局上去把握，充分利用工程實踐經(jīng)驗。但這一方法經(jīng)驗的成份較大，有一定人為因素和不確定性。定量分級，是依據(jù)對巖體（或巖石）性質(zhì)進行測試的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算獲

11、得巖體質(zhì)量指標，能夠建立確定的量的概念。但由于巖體性質(zhì)和存在條件十分復雜，分級時僅用少數(shù)參數(shù)和某個數(shù)學公式難于全面、準確地概括所有情況，實際工作中測試數(shù)量總是有限的，抽樣的代表性也受操作者的經(jīng)驗所局限。本標準采用定性與定量相結(jié)合的分級方法，在分級過程中，定性與定量同時進行并對比檢驗，最后綜合評定級別。這樣可以提高分級方法的準確性和可靠性。 由于各種類型工程巖體的受力狀態(tài)不同，形成多種多樣的破壞形式，它們的穩(wěn)定標準是不同的。即使對于同一類型巖石工程（如地下工程），由于各行業(yè)（各部門）運用條件上的差異，對巖體穩(wěn)定性的要求也有很大差別（如地下發(fā)電廠與礦山回采巷道），而且各部門的勘察、設(shè)計、施工以及與

12、施工技術(shù)有密切關(guān)系的加固或支護措施，都有自己的一套專門要求和做法。 為了編制一個統(tǒng)一的，各行業(yè)都能適用的工程巖體分級的通用標準，總結(jié)分析現(xiàn)有眾多的分級方法，以及大量的巖石工程實踐和巖石力學試驗研究成果，按照共性提升的原則，將其中決定各類型工程巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性的基本的共性抽出來，這就是只考慮巖石作為材料時的屬性巖石堅硬程度，和考慮巖石作為地質(zhì)體而存在的屬性巖體完整程度，將它們作為衡量各種類型工程巖體穩(wěn)定性高低的基本尺度，作為巖體分級的基本因素。 至于其它影響巖體質(zhì)量和穩(wěn)定件的屬性，以及巖體存在的環(huán)境條件影響，如結(jié)構(gòu)面的方向和組合、巖體初始應力、地下水狀態(tài)等等，它們對不同類型巖石工程影響的程度各不

13、相同，也與行業(yè)的要求有關(guān)，體現(xiàn)了各工程類型和行業(yè)的特殊性。所以，所有這些其它因素可以作為考慮各類型工程巖體個性的修正因素，用以為各具體類型的工程巖體作進一步的定級。 因此，本標準規(guī)定了分兩步進行的工程巖體分級方法：首先將由巖石堅硬程度和巖體完整程度這兩個因素所決定的工程巖體性質(zhì)，定義為“巖體基本質(zhì)量”，據(jù)此為工程巖體進行初步定級；然后針對各類型工程巖體的特點，分別考慮其它影響因素，對已經(jīng)給出的巖體基本質(zhì)量進行修正，對各類型工程巖體作詳細定級。由此形成一個各類型巖石工程，各行業(yè)都能接受、都適用的分級標準。 巖體基本質(zhì)量的分級因素 2.1  分級因素及其確定方法   本標準在確

14、定分級因素及其指標時，采取了兩種方法平行進行，以便互相校核和檢驗，提高分級因素選擇的準確性和可靠性。一種是從地質(zhì)條件和巖石力學的角度分析影響巖體穩(wěn)定性的主要因素，據(jù)以確定分級因素并總結(jié)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，綜合分析選取分級因素的定量指標；另一種是采用了統(tǒng)計分析方法，研究我國各部門多年積累的大量測試數(shù)據(jù)，從中尋找符合統(tǒng)計規(guī)律的最佳分級因素。 影響工程巖體穩(wěn)定的因素是多種多樣的，主要是巖體的物理力學性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育情況、承受的荷載（工程荷載和初始應力）、應力變形狀態(tài)、幾何邊界條件、水的賦存狀態(tài)等。這些因素中，只有巖體的物理力學性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況是獨立于各種工程類型的，反映了巖體的某本特性。在巖體的各項物理

15、力學性質(zhì)中，對穩(wěn)定性關(guān)系最大的是巖石堅硬程度。巖體的構(gòu)造發(fā)育狀況，體現(xiàn)了巖體是地質(zhì)體的基本屬性，巖體的不連續(xù)性及不完整性是這一屬性的集中反映。這兩者是各種類型巖石工程的共性，對各種類型工程巖體的穩(wěn)定性都是重要的，是控制性的。這樣，巖體基本質(zhì)量分級的因素，應當是巖石堅硬程度和巖體完整程度。 至于巖石風化，雖然也是影響工程巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要因素，但是風化作用對工程巖體特性的影響，一方面是使巖石疏軟以至松散，物理力學性質(zhì)變壞，另一方面是使巖體中裂隙增多，這些已分別在巖石堅硬程度和巖體完整程度中得到反映，所以本標準沒有把風化程度作為一個獨立的分級因素。 為了應用聚類分析、相關(guān)分析等統(tǒng)計方法，根據(jù)工

16、程實踐經(jīng)驗來研究選取分級因素，收集了來自各部門、各工程的460組實測數(shù)據(jù)，從中遴選了包括巖石單軸飽和抗壓強度（Rc）、點荷載強度（Is）、巖石彈性縱波速度（Vpr）、巖體彈性縱波速度Vpm）、重力密度（）、埋深（H）、平均節(jié)理間距（dp）（或RQD）等七項測試指標，巖體完整性指數(shù)（Kv）、應力強度比（HRc）二項復合變量作為子樣。對同一工程且?guī)r體性質(zhì)相同的各區(qū)段，以其測試結(jié)果的平均值作為統(tǒng)計子樣。這樣，最終選定的抽樣總體來自各部門的103個工程，其中來自國防21個、鐵道13個、水電24個、冶金和有色金屬30個、煤炭8個、人防1個和建筑部門6個。經(jīng)過對抽樣總體的相關(guān)分析、聚類分析和可靠性分析之后

17、，確定巖體基本質(zhì)量指標的因素的參數(shù)是Rc、Kv、dp與。在這四項參數(shù)中，經(jīng)進一步分析，值絕大多數(shù)在2328kNm3之間變動，對巖體質(zhì)量的影響不敏感，可反映在公式的常數(shù)項中；而Kv與dp在一定意義上同屬反映巖體完整性的參數(shù)，考慮到Kv在公式中的方差貢獻大于dp，并考慮國內(nèi)使用的廣泛性與簡化公式的需要，僅選用Kv。這樣，最終確定以Rc和Kv為定量評定巖體基本質(zhì)量的分級因素。這與根據(jù)地質(zhì)條件和巖石力學綜合分析的結(jié)果是一致的。   根據(jù)定性與定量相結(jié)合的原則，巖體基本質(zhì)量的兩個分級因素應當同時采用定性劃分和定量指標兩種方法確定，并相互對比。 分級因素定性劃分依據(jù)工程地質(zhì)勘察中對巖體（石）性質(zhì)

18、和狀態(tài)的定性描述，需要在勘察過程中，對這兩個分級因素的一些要素認真觀察和記錄。這些資料由于獲取方法直觀，簡便易行，有經(jīng)驗的工程人員易于對此進行鑒定和劃分。 分級因素的定量指標是通過現(xiàn)場原位測試或取樣室內(nèi)試驗取得的，這些測試和試驗簡單易行，一般工程條件下都可以進行。在某些情況下，如果進行規(guī)定的測試和試驗有困難，還可以采用代用測試和試驗方法，經(jīng)過換算求得所需的分級因素定量指標。 對于定性劃分出的各檔次，給出了相應的定量指標范圍值，以便使定性劃分和定量指標兩種方法確定的分級因素可以相互對比。 3.2  巖石堅硬程度的定性劃分   巖石堅硬程度的確定，主要應考慮巖石的成分、結(jié)構(gòu)及其

19、成因，還應考慮巖石受風化作用的程度，以及巖石受水作用后的軟化、吸水反應情況。為了便于現(xiàn)場勘察時直觀地鑒別巖石堅硬程度，在“定性鑒定”中規(guī)定了用錘擊難易、回彈程度、手觸感覺和吸水反應等行之有效、簡單易行的方法。 在本條表3.21中，規(guī)定了用“定性鑒定”和“代表性巖石”這兩者作為定性評價巖石堅硬程度的依據(jù)。在作定性劃分時，應注意作綜合評價，在相互檢驗中確定堅硬程度并定名。 在確定巖石堅硬程度的劃分檔數(shù)時，考慮到劃分過粗不能滿足不同巖石工程對不同巖石的要求，在對巖體基本質(zhì)量進行分級時，不便于對不同情況進行合理地組合；劃分過細又顯繁雜，不便使用。鑒于上述考慮，總結(jié)并參考國內(nèi)已有的劃分方法和工程實踐中的

20、經(jīng)驗，本條先將巖石劃分為硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖二個大檔次，再進一步劃分為堅硬巖、軟堅硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖五個檔次。   巖石長期受物理、化學等自然營力作用，即風化作用，致使巖石疏松以至松散，物理力學性質(zhì)變壞。在確定代表性巖石時，僅僅說明是那種巖石是不夠的，還必須指明其風化程度，以便確定風化后的巖石堅硬程度檔次。 關(guān)于風化程度的劃分或定義，國內(nèi)外在工程地質(zhì)工作上，大都從大范圍的地層或風化殼的劃分著眼，把裂隙密度、裂隙分布及發(fā)育情況、彈性縱波速度以及巖石結(jié)構(gòu)被破壞、礦物變異等多種因素包括進去。本條表2.2.2關(guān)于巖石風化特征的描述和風化程度的劃分，僅是針對小塊巖石，為表2.2.1服務(wù)的，它

21、并不代替工程地質(zhì)中對巖體風化程度的定義和劃分。是把巖體完整程度從整個地質(zhì)特征中分離出去之后，專門為描述巖石堅硬程度作的規(guī)定，主要考慮巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造被破壞、礦物蝕變和顏色變化程度，而把裂隙及其發(fā)育情況等歸入巖體完整程度這另一個基本質(zhì)量分級因素中去。 在自然界里，巖石被風化的程度總是從未風化逐漸演變?yōu)槿L化的，是普遍存在的一個地質(zhì)現(xiàn)象。本條總結(jié)了我國采用的劃分方法，并考慮在巖石堅硬程度劃分和在巖體基本質(zhì)量分級時便于對不同情況加以組合，將巖石風化程度劃分為未風化、微風化、弱風化、強風化和全風化五種情況。 2.3  巖體完整程度的定性劃分   巖體完整程度是決定巖體基本質(zhì)量的另一個重

22、要因素。影響巖體完整性的因素很多，從結(jié)構(gòu)面的幾何特征來看，有結(jié)構(gòu)面的密度、組數(shù)、產(chǎn)狀和延伸程度，以及各組結(jié)構(gòu)面相互切割關(guān)系；從結(jié)構(gòu)面性狀特征來看，有結(jié)構(gòu)面的張開度、粗糙度、起伏度、充填情況、充填物水的賦存狀態(tài)等。將這些因素逐項考慮，用來對巖體完整程度進行劃分，顯然是困難的。從工程巖體的穩(wěn)定性著眼，應抓住影響巖體穩(wěn)定的主要方面，使評判劃分易于進行。經(jīng)分析綜合，將幾何特征諸項綜合為“結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度”；將結(jié)構(gòu)面性狀特征諸項綜合為“主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度”。 本條表2.3.1中，規(guī)定了用結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度和主要結(jié)構(gòu)面類型作為劃分巖體完整程度的依據(jù)。在作定性劃分時，應注意對這三者作綜合分

23、析評價，進而對巖體完整程度進行定性劃分并定名。 表中所謂“主要結(jié)構(gòu)面”是指相對發(fā)育的結(jié)構(gòu)面，即張開度較大、充填物較差、成組性好的結(jié)構(gòu)面。 結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度包括結(jié)構(gòu)面組數(shù)和平均間距，它們是影響巖體完整性的重要方面。在進行地質(zhì)勘察時，應對結(jié)構(gòu)面組數(shù)和平均間距進行認真地測繪和統(tǒng)計。我國各部門對結(jié)構(gòu)面間距的劃分不盡相同（表1），也有別于國外（表2）。本條在對結(jié)構(gòu)面平均間距進行劃分時，主要參考了我國工程實踐和有關(guān)規(guī)范的劃分情況，也酌情考慮了國外劃分情況。   國內(nèi)有關(guān)結(jié)構(gòu)面間距劃分情況（m）        

24、              表1 結(jié)構(gòu)類型  巖土工程勘 察規(guī)范，國 標(報批稿)  鐵路工程地 質(zhì)技術(shù)規(guī)范 (TBJ1285)  工程地質(zhì) 調(diào)查規(guī)范 (ZBJ14003 -89)  水利水電工程地質(zhì)綜述（水利水電工程地質(zhì)情報網(wǎng)，1991年11月） 本 標 準 完整(整體狀) 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0 較完整(塊狀) 0.751.5 0.4 0.51.0 0.51.0 0.41.0 1.0 較破碎(層狀

25、)   0.4 0.31.5 0.51.0 0.20.4 0.41.0 破碎(碎裂狀) 0.250.5 0.2 0.3 0.20.5 0.2 0.20.4 極破碎(散體狀)           國外裂隙間距劃分情況（m）  表2 名  稱 資  源  來  源 加拿大巖土工程手冊，1985年（能源部華北電力設(shè)計院，1990年譯） 美國工程師和施工者聯(lián)合公司（冶金勘察總公司譯，1979年3月） ISOTC182SCWG1土與巖石的鑒定和分類 極  寬 6.0   &#

26、160; 很  寬 2.06.0 3.0 2.0 寬  的 0.62.0 0.93.0 0.62.0 中  的 0.20.6 0.30.9 0.20.6 密  的 0.060.2 0.050.3 0.060.2 很  密 0.020.06 0.05 0.06 極  密 0.02     在表2.3.1中所列的“相應結(jié)構(gòu)類型”，是國內(nèi)對巖體完整程度比較流行的一種劃分方法。為了適應已形成的習慣，在使用本標準時有一個逐漸過渡的過程，列出這些結(jié)構(gòu)類型以作參考。 本標準備條文表中的有關(guān)數(shù)據(jù)（如本條表2.3.1），均采用范圍值

27、而沒有給出確定的界限值，是考慮到巖體（巖石）復雜多變，有一定隨機性。這些數(shù)據(jù)只是從一個側(cè)面反映其性質(zhì)，評價時必須結(jié)合物性特征。在劃分或以后定級時，若其有關(guān)數(shù)據(jù)恰好處于界限值上，應結(jié)合物性特征作出判定。   結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度，應從各種結(jié)構(gòu)面特征，即張開度、粗糙狀況、充填物性質(zhì)及其性狀等方面進行綜合評價。本條規(guī)定這幾個方面內(nèi)容作為評價劃分的依據(jù)，一是因為它們是決定結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度的主要方面，再則也是為了便于在進行劃分時適應野外工作的特點，工程師在野外觀察時憑直觀就能判斷。將這幾方面的情況分析綜合，相互搭配，劃分為結(jié)合好、結(jié)合一般、結(jié)合差、結(jié)合很差四種情況。 張開度是指結(jié)構(gòu)面縫隙緊密的程度，

28、國內(nèi)一些部門在工程實踐中，各自作了定量劃分，見表3所列。從表中可看出張開度劃分界限最大值為5.0mm，最小值為0.1mm。考慮到適用于野外定性鑒別，對大于3.0mm者，從工程角度看，已認為是張開的了，再細分無實際意義；小于1.0mm者再細分肉眼不易判別。所以本標準確定了本條表3.3.2張開度的劃分界限。 當鑒定結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度時，還應注意描述縫隙兩側(cè)壁巖性的變化，充填物性質(zhì)（來源、成分、顆粒粗細），膠結(jié)情況及賦水狀態(tài)等，綜合分析評價它們對結(jié)合程度的影響。 結(jié)構(gòu)面粗糙情況，是決定結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度好壞的一個重要方面。從工程穩(wěn)定方面看，對于結(jié)構(gòu)面，人們所關(guān)心的是其抗滑能力，而結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘拇植诙瘸潭?，常?/p>

29、很大程度上影響著它的抗滑能力。因此，國內(nèi)備方面都著力對結(jié)構(gòu)面粗糙度進行鑒別和劃分，這些劃分方法對粗糙度尚無確切的含義和標準，僅從結(jié)構(gòu)面的成風和形態(tài)來劃分，較為抽象，不便使用。再者，考慮到本標準系高層次的通用標準，也不宜作繁雜具體的規(guī)定。   結(jié)構(gòu)面張開度劃分情況                          

30、60;   表3 名    稱 張開度（mm） 張開程度 國防工種錨噴支護技術(shù)暫行規(guī)定（解放軍戰(zhàn)士出版社，解放軍總參謀部頒發(fā)，1984年） 1.0 張開 1.0 閉合 隧道工程巖體分級探討（鐵道部科學研究院西南研究院所論文集第一集，中國鐵道出版社，1997年 1.0 張開 0.51.0 微張開 0.10.5 閉合 0.1 緊閉 鐵道工程地質(zhì)技術(shù)規(guī)范 （TBJ1285） 5.0 寬開 3.05.0 張開 1.03.0 微張開 1.0 密閉 水利水電工程地質(zhì)測繪規(guī)定 （SDJ1578） 5.0 寬開 1.05.0 張開 0.21.0 微張

31、開 2.0 閉合 本  標  準 3.0 張開 1.03.0 微張開 1.0 閉合 2.4  定量指標的確定和劃分   巖石堅硬程度，是巖石（或巖塊）在工程意義上的最基本性質(zhì)之一。它的定量指標和巖石組成的礦物成分、結(jié)構(gòu)、致密程度、風化程度以及受水軟化程度有關(guān)。表現(xiàn)為巖石在外荷載作用下，抵抗變形直至破壞的能力。表示這一性質(zhì)的定量指標，有巖石單軸抗壓強度（Rc）、彈性（變形）模量（Er）、回彈值（r）等等。在這些力學指標中，單軸抗壓強度容易測得，代表性強，使用最廣，與其它強度指標相關(guān)密切，同時又能反映出巖石受水軟化的性質(zhì)，因此，篩選采用單軸飽和抗壓強度（Rc

32、），作為反映巖石堅硬程度的定量指標。 近十幾年來，巖石點荷載強度試驗廣泛開展，主要用于巖石分級和預估單軸抗壓強度。這項試驗以其方往簡便、有利于現(xiàn)場試驗、成本低、可對未加工成型的巖塊進行測試等優(yōu)點，得到廣泛使用，在我國已取得新的進展并積累了大量測試資料。 國內(nèi)外研究結(jié)果表明，巖石點荷載強度與單軸飽和抗壓強度之間有良好的相關(guān)性，表4列舉了二者之間的回歸方程。  巖石單軸飽和抗壓強度與點荷載強度關(guān)系                &

33、#160;  表4 名    稱 Rc與Is（50）的關(guān)系 相關(guān)系數(shù) Bieniawski、 BrochFranklin、 Brook等人試驗資料 Rc29.07Is（50） 0.92 國際巖石力學試驗方法委員會測定點 荷載強度的建議方法（1985年修訂） Rc（2025）Is（50）   巖石點荷載試驗資料統(tǒng)計分析及強度 計算公式的探討，向桂馥、梁紅， 巖石力學與上程學報，卷15第2期，1986年 沿短軸加載時 Rc（1819）Is（50）； 沿長軸加載時 Rc23.7Is（50）   東北工學院 Rc6517.4Is（50） &#

34、160; 長沙礦山研究院 對堅硬巖石 Rc53.715Is（50） 0.976 應用點荷載試驗測定巖石單軸 抗壓抗拉強度試驗研究報告， 鐵道部第二勘測設(shè)計院（1990年） Rc22.819I 0.9002 根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的測試方法和試驗研究成果，考慮測試巖石種類的代表性，測試數(shù)據(jù)的可靠程度，本條采用武（2.4.1），此式為冪函數(shù)形式，是對鐵道部第二勘測設(shè)計院的回歸方程的修正，目的在便下計算。據(jù)成都水電勘測設(shè)計院使用鐵道部第二勘測設(shè)計院研制的設(shè)備和測試方法，用點荷載試驗換算單軸飽和抗壓強度（Rc）與實測的Rc之間偏差系數(shù)為±10左右。  使用公式（2.4.1）時，必須是按下列規(guī)

35、定獲得的點荷載強度指數(shù)Is（50）。  （1）試件尺寸：徑向加載試驗用的巖芯，直徑取30d70mm，長度為試件直徑的1.4倍。  軸向加載試驗用的巖芯，直徑取30d70mm，長度為試件直徑的0.51.0倍。  不規(guī)則試件的最短邊長b3080mm，加荷點間距（D）與最短邊長之比Db0.51.0。  （2）點荷載強度指數(shù)Is（50）用下式計算：  Is（50）Is·Kd·KDd             

36、;          (1) 式中  Is（50）直徑為50mm標準試件的點荷載強度指數(shù)； Is非標準試件的點荷載強度指數(shù)； Is= Kd尺寸效應修正系數(shù)； KDd形狀效應修正系數(shù)； P破壞時的荷載。 試件尺寸與標準試件尺寸一致時，取Kd1。在其它情況下尺寸效應修正系數(shù)按下式計算，但需將直徑d的單位用厘米代入式中：               &#

37、160;                （2） 試件形狀效應修正系數(shù)按下式計算： KDd0.3161e2.303（D/b+logD/b）÷2             （3） 在使用式（1）時，當測試采用圓柱狀巖芯，取KDd1；當測試采用不規(guī)劃試件，取Kd1。 （3）對每組試件，計算點荷載強度指數(shù)的平均值。 由于點荷載試

38、驗加荷特點和試件受荷載時破壞特征，該項試驗不適用于礫巖和Rc5MPa的極軟巖。 在本標準中，宜首先考慮采用單軸飽和抗壓強度作為評價巖石堅硬程度的指標，并參與巖體基本質(zhì)量指標的計算。若用實測的Is（50）時，則必須按式（2.4.1）換算成Rc值后再使用。   本條表3.4.2給出Rc值與巖石堅硬程度的對應關(guān)系，是為了將巖石堅硬程度的定量指標Rc發(fā)成與定性劃分相對應的檔次，也使定性劃分的巖石堅硬程度有一個大致的定量范圍值。 國內(nèi)各部門，多采用Rc這一定量指標來劃分巖石堅硬程度，參見表5。從表中可知，各部門所劃分的數(shù)次和界限值雖不盡相同，但都以30MPa作為硬質(zhì)巖與軟質(zhì)巖的劃分界限。從工程

39、實踐來看，這種劃分是合適的，為工程界所公認，本標準采用了這個界限值。從工程穩(wěn)定方面考慮，對堅硬巖，取Rc60MPa就足夠了，不需再細分。軟質(zhì)巖分為三檔，而未采用大多數(shù)有關(guān)規(guī)范、手冊的二檔劃分，是因為這有利于對不同強度軟質(zhì)巖的穩(wěn)定性評價。   巖體完整積度的定量指標，國內(nèi)外采用的不盡相同，較普遍的有：巖體完整性指數(shù)Kv、巖體體積節(jié)理數(shù)Jv、巖石質(zhì)量指標RQD、節(jié)理平均間距dp、巖體與巖塊動靜彈模比、巖體龜裂系數(shù)、1.0m長巖芯段包括的裂隙數(shù)等等，這些指標均從某個側(cè)面反映了巖體的完整程度。目前國內(nèi)的諸多巖體分級方法中，大多數(shù)認為前三項指標能較全面地體現(xiàn)巖體的完整狀態(tài)，其中Kv和Jv兩項具

40、有應用廣泛、測試或量測方法簡便的特點。RQD值國外應用較多，美國迪爾（Deer）在提出這一定量指標時，是有嚴格規(guī)定的，要求用NX鉆頭（直徑2 in的金鋼石鉆頭），雙層巖芯管鉆進。在我國工程勘探中，金鋼石鉆頭的使用還未普及，鉆具型號也不夠規(guī)范，有的單位雖嘗試獲取RQD值，但缺乏統(tǒng)一性和可比性。因此本標準只選用Kv和Jv來定量評定巖體的完整程度和計算巖體基本質(zhì)量指標。  巖體內(nèi)普遍存在的各種結(jié)構(gòu)面及充填的各種物質(zhì)，使得聲波在它們內(nèi)部的傳播速度有不同程度的降低，巖體彈性縱波速度（Vpm）反映了由于巖體不完整性而降低了的物理力學性質(zhì)。巖塊則認為基本上不包含明顯的結(jié)構(gòu)面，測得的巖石彈性縱波速度

41、（Vpr）反映的是完整巖石的物理力學性質(zhì)。所以，Kv(Kv( )2)既反映了巖體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度，又反映了結(jié)構(gòu)面的性狀，是一項較全面地從量上反映巖體完整程度的指標。因此，本標準規(guī)定以Kv值為主要定量指標。 巖體體積節(jié)理（本標準泛指各種結(jié)構(gòu)面）數(shù)Jv值是國際巖石力學委員會推薦用來定量評價巖體節(jié)理化程度和單元巖體的塊度的一個指標。經(jīng)國內(nèi)鐵道、水電及國防等部門一些單位應用，認為它具有上述物理含意，而且在工程地質(zhì)勘察各階段及施工階段均容易獲得?？紤]到它不能反映結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度，特別是結(jié)構(gòu)面的張開程度和充填物性狀等，而這些恰是決定巖體完整程度的重要方面。因此，本條規(guī)定Jv值作為評價巖體完整程度的代用定量

42、指標，沒有用為主要的定量指標。 國內(nèi)巖石堅硬程度的強度劃分                    表5 名  稱 硬質(zhì)巖 Rc（MPa） 軟質(zhì)巖 Rc（MPa） 極硬巖 堅硬巖 較硬巖 較軟巖 軟巖 極軟巖 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計 規(guī)范（GBJ7-89） >30 <30 公路與橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計 規(guī)范（JTJ024-85） >30 530   <5 國防工程錨噴支護技術(shù)

43、暫行規(guī)定（總參，1984年） >60 3060 1530 515 <5 鐵道工程地質(zhì)技術(shù) 規(guī)范（TBJ12-85） >60 3060 530   <5 隧道工程巖體分級探討 （鐵道部科學研究院西南 研究所論文集第一集， 中國鐵道出版社，1987年） >100 60100 3060 1030 <10 工程地質(zhì)手冊（第三版） 1992年12月 >60 3060 530 <5 巖土工程勘察規(guī)范 （國際，報批稿） >60 3060 530   <5 水工隧洞設(shè)計規(guī)范 （SD134-84） >120 60120 306

44、0 1530   <15 水電站大型地下洞室圍巖 穩(wěn)定和支護的研究和實踐 成果匯編（1986年） >100 60100 3060 1530 515 <5 本    標    準 >60 3060 1530 515 <5 考慮到工程建設(shè)的可行性階段，某些中、小型工程以及一些缺乏測試手段的單位，尚未或示能開展聲波測試工作，無法獲取Kv值，故本條規(guī)定可采用Jv值，但須按表2.4.3查得對應的Kv值后再使用。對巖體Jv值的量測統(tǒng)計，應遵守附錄A.0.2的規(guī)定進行。 國內(nèi)一些單位對Jv與Kv的關(guān)系作了研究

45、，認為這二者之間有較好的對應關(guān)系，例如，表6（水電部昆明勘測設(shè)計院）、表7（鐵道部科學研究院西南分院）中所列。本條的Jv與Kv對照表3.4.3，是綜合這些科研成果的結(jié)果。                         Jv與Kv對照表          &#

46、160;                   表6 巖體完整 程    度 完    整 較 完 整 完整性差 破    碎 Jv <3 310 1030 >30 Kv 1.00.75 0.750.45 0.450.2（軟） <0.2（軟巖） 0.450.1（硬） <0.1（硬巖） Jv與Kv對照表

47、60;                             表7 Jv <5 （巨塊狀） 515 （塊狀） 1525 （中等塊狀） 2535 （小塊狀） >35 （碎塊狀） Kv 1.00.85 （極完整） 0.850.65 （完整） 0.650.45 （中等完整） 0.450.25 （完整性差） &l

48、t;0.25 （破碎）       本條表2.4.4給出Kv值與巖體完整程度的對應關(guān)系，是為了將巖體完整程度的定量指標Kv分成與定性劃分相對應的檔次，也使定性劃分的巖體完整程度有一個大致的定量范圍值。     國內(nèi)一些單位根據(jù)Kv值對巖體完整程度作了劃分，如表8和表9所列。本標準總結(jié)和參考了這些劃分情況，并根據(jù)編制過程中收集的樣本資料，在表2.4.4中給出了與定性劃分相對應的各檔次的巖體完整性指數(shù)Kv值。       

49、0;             國內(nèi)巖體完整性系數(shù)Kv劃分情況                       表8 名    稱 完  整  程  度  Kv 整體狀 結(jié)  構(gòu) 塊&#

50、160; 狀 結(jié)  構(gòu) 碎裂鑲 嵌結(jié)構(gòu) 碎  裂 結(jié)  構(gòu) 散  體 結(jié)  構(gòu) 錨桿噴射混凝土技術(shù) 規(guī)范（GBJ86-85） >0.75 0.50.75 0.30.5 0.20.3 <0.2 水工隧道設(shè)計規(guī)范 （SD134-84） >0.75 0.450.75 0.20.45 0.2 坑道工程圍巖分類 （總參工程兵第四 設(shè)計研究所1985年 部級鑒定） >0.75 0.450.75 0.20.45 <0.2 巖體工程地質(zhì)力 學基礎(chǔ)，谷德振， 科學出版社，1979年 >0.75 0.50.75 0.30.5 0

51、.20.3 <0.2  巖體完整性系數(shù)Kv劃分                       表9 完整程度 完整 中等完整 完整性差 破碎 Kv >0.75 0.450.75 0.20.45 <0.2     注：此表及表6摘自水電站大型地下洞室圍巖穩(wěn)定和支護的研究和實踐成果匯編圍巖穩(wěn)定的地質(zhì)研究和圍巖分類，水利電力部昆

52、明勘測設(shè)計院，1986年12月。      3  巖體基本質(zhì)量分級     3.1   巖體基本質(zhì)量分級，是各類型工程巖體定級的基礎(chǔ)。本條強調(diào)應根據(jù)巖體基本質(zhì)量的定性特征與基本質(zhì)量指標（BQ）相結(jié)合，進行巖體基本質(zhì)量分級。     巖本質(zhì)量的定性特征是兩個分級因素定性劃分的組合，根據(jù)這些組合可以進行巖體基本質(zhì)量的定性分級。而巖體基本質(zhì)量指標（BQ）是用兩個分級因素定量指標計算求得的，根據(jù)所確定的（BQ）值可以進行巖體基本質(zhì)量的定量分級。定性分級與定量分級相

53、互驗證，可以獲得較準確的定級。     在工程建設(shè)的不同階段，地質(zhì)勘察和參數(shù)測試等工作的深度不同，對分級精度的要求也不盡相同。可行性研究階段，可以定性分級為主；初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計階段，必須進行定性和定量相結(jié)合的分級工作。在工程施工期間，還應根據(jù)開挖所揭露的巖體情況，補充勘察及測試資料，對已劃分的巖體等級加以檢驗和修正。由于巖體的地質(zhì)條件復雜多變，一個工程所遇到的巖體往往要劃分為幾個級別。     對巖體基本質(zhì)量進行分級，需要決定分級檔數(shù)?？煽啃苑治龅难芯砍晒砻?，評級的可靠程度隨著檔數(shù)的增多而降低；但另一

54、方面，當抽樣總體小的樣本足夠時，評級的預報精度卻往往隨分級檔數(shù)的增多而增加。因此，應當選擇一個適中的檔數(shù)，既便于工程界使用，又有合理的可靠度與精度?？紤]到目前在國內(nèi)外的分級方法中，多采用五級分級法（表10），這個檔數(shù)能較好地滿足以上要求，故本標準將分級檔數(shù)定為五級。                        國內(nèi)外巖體分級的檔數(shù)  &

55、#160;                   表10 名    稱 分  級  依  據(jù) 分級（類）檔數(shù) 國內(nèi) 隧道工程巖體分級探討 （鐵道部科學研究院西南 研究所文集第一集， 中國鐵道出版社，1987年 巖體質(zhì)量分級 RMQ值 五  級 坑道工程圍巖分類（總參 工程兵第四設(shè)計研究所 1985年部級鑒定） 巖體質(zhì)量指標 Rm或Rs 五 

56、 級 魯布革水電站 （地下廠房圍巖分類） 圍巖質(zhì)量Q 五  級 巖體工程地質(zhì)力學基礎(chǔ) 谷德振，科學出版社 1979年 巖石質(zhì)量系數(shù)Z 五  級 地下工程 1981年第5期，關(guān)寶樹 圍巖質(zhì)量Q值 六  級 國外 美國RQD分類法 RQD值 五  級 南非別尼威斯基 地質(zhì)力學分級法 節(jié)理化巖體的 RMR 五  級 挪威巴頓分類法 巖體質(zhì)量Q值 九  級   本條規(guī)定了根據(jù)基本質(zhì)量的定性特征作出的巖體基本質(zhì)量定性分級，與根據(jù)基本質(zhì)量指標（BQ）作出的定量分級不一致時的處理方法。出現(xiàn)定性分級與定量分級不吻合的情況是經(jīng)常發(fā)生的，也是正

57、常的。若兩者定級不一致，可能是定性評級不符合巖體實際的級別，也可能是測試數(shù)據(jù)在選用或?qū)崪y時缺乏代表性，或兩者兼而有之。必要時，應重新進行定性鑒定和定量指標的復核，在此基礎(chǔ)上經(jīng)綜合分析，重新確定巖體基本質(zhì)量的級別。  為了提高定級的準確性，宜由有經(jīng)驗的人做定性分級，定量指標測試的地點與定性分級的巖石工程部位應一致。  對級以下（含部分級）的巖體，應慎重確定級別，以確保工程安全。 3.2  基本質(zhì)量的定性特征和基本質(zhì)量指標   本條規(guī)定了巖體基本質(zhì)量定性特征和兩個分級因素定性劃分的評定方法。巖石堅硬程度和巖體完整程度定性劃分后，二者組合成定性特征，進行仔細的

58、綜合分析、評價，按表4.1.1對巖體基本質(zhì)量作出定性評級。   根據(jù)分級因素的定量指標對巖體質(zhì)量進行定量分級的方法有上百種，經(jīng)歸納大致可分為三種：  （1）單參數(shù)法。如RQD法，就是以修正的10cm以上巖芯長度之和與鉆孔總長度的百分比為依據(jù)分級的。  （2）多參數(shù)法。如東北大學以Rc、巖體彈性縱波速度（Vpm）、平均節(jié)理間距（dp）和圍巖位移穩(wěn)定時間四項參數(shù)為依據(jù)，通過電算程序進行動態(tài)分級的方法。 （3）多參數(shù)組成的綜合指標法。如總參工程兵第四設(shè)計研究院坑道上程圍巖分級中，由Rc、Kv、地下水狀態(tài)和巖層產(chǎn)狀四項參數(shù)組成分級指標。也有人提出對Rc、巖體完整性、含水情

59、況和風化程度四方面，分別評分，最后給出表示巖體質(zhì)量的總分。巴頓（Barton）的Q分級法也屬這一種。 本標準采用多參數(shù)法，以兩個分級因素的定量指標Rc及Kv為參數(shù)，計算求得巖體基本質(zhì)量指標（BQ），作為劃分級別的定量依據(jù)。  計算巖體質(zhì)量的數(shù)學模型有很多種，例如，巴頓（Barton）、谷德振、總參工程兵第四設(shè)計研究院等單位在分級中采用的是積商模型；別尼威斯基（Bieniawski Z.T.）、水電部昆明勘測設(shè)計院、鐵道部科學研究院西南分院等采用和差模型。  本標準采用逐步回歸，逐步判別等方法建立并檢驗基本質(zhì)量指標（BQ）的計算公式，屬于和差模型。由Kv和Rc所確定的BQ值，

60、其計算模式定為：  BQb0b1R b2K                        （4） 式中b0、b1、b2、待定系數(shù)。  這一數(shù)學模式，用權(quán)值系數(shù)計算各因素的單值，用和差計算質(zhì)量總值。最后得出巖體基本質(zhì)量指標（BQ）的計算公式，見本條式（4.2.2）。  需指出，巖體基本質(zhì)量指標（BQ）的計算公式，是在現(xiàn)有的抽樣總體的基礎(chǔ)上確

61、定的。隨著在本標準使用中經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累，對公式中的系數(shù)可能要作一定的調(diào)整，但其數(shù)學模式、分級檔數(shù)和分級界限可保持不變。  本條規(guī)定了使用式（3.2.2）時應遵守的限制條件，限制條件分別以二個連續(xù)函數(shù)的形式，規(guī)定了該式上下限的使用條件。給出的限制條件之一，是對式（3.2.2）上限的限制，這是注意到巖石的Rc過大，而巖體的Kv不大時，對于這樣堅硬但完整性較差的巖體，其穩(wěn)定性是比較差的，Rc雖高但對穩(wěn)定性起不了那么大的作用，如果不加區(qū)別地將原來測得的Rc值代入公式，過大的Rc值使得巖體基本質(zhì)量指標（BQ）大為增高，造成對巖體質(zhì)量等級及實際穩(wěn)定性作出錯誤的判斷。使用這一限制條件，可獲得經(jīng)修正過的Rc值。例如，當Kv0.55時，實測Rc值大于79.5MPa，取用79.55MPa，否則取用實測值。  本條給出的第二個限制條件，是對式（3.2.2）下限的限制，這是針對巖石的Rc很低，而相應的巖體Kv值過高的情況下給定的。這是注意到，完整性雖好但甚為軟弱的巖體，其穩(wěn)定性仍然是不好的，將過高的實測Kv值代入公式也會得出