幾種常用的工程巖體分類方法的對比分析

郭興峰　葛成成

摘 要 目前有關(guān)工程巖體分類的體系繁多，國內(nèi)外提出的分類方法已有上百種，這些分類方法都有其優(yōu)缺點，以致于在工程中的應(yīng)用受到一定的限制。本文對國內(nèi)廣泛應(yīng)用的幾種分類方法的優(yōu)缺點進行分析，為工程實踐做出進一步的探索。

關(guān)鍵詞 工程巖體 巖體特性 巖體分類

中圖分類號：TU458 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

工程巖體的分類是按照巖體的特性，對巖體進行分類或分級，以指導(dǎo)工程的設(shè)計與施工，從而使工程的建設(shè)達(dá)到經(jīng)濟、安全、實用的目的。

1國內(nèi)外巖體分類研究概述

20世紀(jì)50年代以來，隨著世界各地工程建設(shè)的發(fā)展，巖體分類方法的研究逐漸受到學(xué)術(shù)界的重視。早期以國外的研究為主，多為單因素分類法。例如普氏分類法、巖石載荷分類法、巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類法。之后，多因素的巖體分類方法逐步發(fā)展。包括結(jié)構(gòu)權(quán)值（RSR）分類法、巖體質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法、地質(zhì)力學(xué)（RMR）分類法等。

我國在建國初期應(yīng)用的普氏分類法。之后，諸如巖體結(jié)構(gòu)分類法、彈性波指標(biāo)Za分類法、巖體質(zhì)量M分類法、圍巖穩(wěn)定性動態(tài)分類法等相繼涌現(xiàn)。值得一提的是，1995年我國制定了工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)，并在2014年作了修訂，這種分類方法在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

2幾種常用的工程巖體分類方法

目前國內(nèi)依然以普氏分類法，巖石質(zhì)量指標(biāo)分類法（RQD方法），巖體BQ分類法的應(yīng)用較多。本文著重對這幾種分類方法進行分析，力求為工程巖體分類方法在工程實踐中的應(yīng)用做出進一步的探索。

2.1普氏分類法

1926年M.M.Protodyakonov提出了以巖石試件的單軸抗壓強度作為分類依據(jù)，根據(jù)巖石的堅固性系數(shù)f可把巖石分成10級的普氏分類法，即最堅固（Ⅰ級f≥20）、很堅固（Ⅱ級f=15）、堅固（Ⅲ級f=10）、比較堅固（Ⅳ級f=6）、中等堅固（Ⅴ級f=4）、比較軟（Ⅵ級f=2）、軟（Ⅶ級f=1）、土狀（Ⅷ級f=0.6）、松散狀（Ⅸ級f=0.5）、流砂狀（Ⅹ級f≤0.3），等級越高的巖石越容易破碎。為了方便使用又在第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ級的中間加了半級（Ⅲa級f=8，Ⅳa級f=5，Ⅴa級f=3，Ⅵa級f=1.5，Ⅶa級f=0.8）。其中：

=

式中：Rc—巖石單軸抗壓強度，單位：Mpa；

f —堅固性系數(shù)，f ≥20 為1級，最堅固；f ≤0.3為第10級，最軟弱。

優(yōu)點：這種方法比較簡單，而且在一定程度上反映了巖石的客觀性質(zhì)。

缺點：沒考慮巖體的完整性和結(jié)構(gòu)特征對穩(wěn)定性的影響，不能準(zhǔn)確評價巖體穩(wěn)定性。

2.2 巖石質(zhì)量指標(biāo)分類法（RQD方法）

1968年Deere提出了巖石質(zhì)量指標(biāo)分類法（RQD方法），根據(jù)鉆探時巖芯完好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對巖體分類，即極差（Ⅰ級0

RQD = €？00%

式中：li—所取巖芯中≥10cm長度的巖芯段的長度；

L—鉆進巖芯的總長度，單位：m。

優(yōu)點：反映了巖性與巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標(biāo)。

缺點：沒有考慮巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征和巖塊性質(zhì)的影響以及綜合效應(yīng)，不能全面地反映巖體的質(zhì)量。

2.3巖體BQ分類法

巖體BQ分類法為1995年我國制定的工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)，為兩步分級法。不過2014年出臺的巖體分級推薦性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50218-2014），對BQ公式進行了修改，并將第二步分級定義為對地下巖體級別的確定。根據(jù)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ將巖體分為5級，即Ⅰ級BQ>550、Ⅱ級451≤BQ≤550、Ⅲ級351≤BQ≤450、Ⅳ級251≤BQ≤350、Ⅴ級BQ≤250。其中：

BQ = 100+3Rc+250Kv

式中：Rc為巖體飽和單軸抗壓強度（MPa）；Kv為巖體的完整性系數(shù)（可用聲波測試資料或結(jié)構(gòu)面條數(shù)來確定）。

注：使用上式計算時，應(yīng)遵守下列限制條件：

當(dāng)Rc>90Kv+30時，應(yīng)以Rc=90Kv+30和Kv代入計算BQ值；

當(dāng)Kv>0.04Rc+0.4時，應(yīng)以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值。

優(yōu)點：綜合參考國內(nèi)外巖體質(zhì)量分級依據(jù)，采用定性與定量相結(jié)合的分級方法，緊密結(jié)合我國巖體工程的工程特征，有較強的科學(xué)性和實用性。

缺點：定性描述內(nèi)容繁雜，分級依據(jù)相對籠統(tǒng)，定量指標(biāo)BQ計算時需考慮相應(yīng)限制條件，使其實用性受限。

3結(jié)語

從以上各種工程巖體分類法的優(yōu)缺點分析，可得出以下結(jié)論：

（1）普氏分類法較為簡單，但不能準(zhǔn)確評價巖體的穩(wěn)定性。

（2）巖石質(zhì)量指標(biāo)分類法（RQD方法）能夠在一定程度上反映巖性與巖體結(jié)構(gòu)的綜合指標(biāo)，但不能全面反映巖體的質(zhì)量。

（3）巖體BQ分類法的科學(xué)性和實用性較強，但定性描述內(nèi)容繁雜，分級依據(jù)相對籠統(tǒng)，計算時需考慮相應(yīng)限制條件。

參考文獻(xiàn)

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[3] GB/T50218-2014，工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)[S].