圍巖工程地質(zhì)分類的探討

黃 龍 龍

(太原市興華巖土工程勘察質(zhì)量檢測(cè)有限公司,山西 太原 030013)

圍巖工程地質(zhì)分類的探討

黃 龍 龍

(太原市興華巖土工程勘察質(zhì)量檢測(cè)有限公司,山西 太原 030013)

介紹了不同行業(yè)圍巖分類的方法，從工業(yè)與民用建筑工程、公路工程、鐵路工程、水利水電工程四方面，探討了其分類方法、原則，所使用的規(guī)范，并總結(jié)了它們的區(qū)別，為工程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性的材料。

巖體基本質(zhì)量指標(biāo)，巖石，強(qiáng)度，完整性，圍巖分類

1 概述

巖土工程當(dāng)中有一類是關(guān)于圍巖工程分類的問題，隨著社會(huì)的發(fā)展與我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，城市建設(shè)出現(xiàn)了大量的地下工程(譬如大規(guī)模的地鐵建設(shè))，高速鐵路與高速公路特長(zhǎng)隧道的建設(shè)，水利工程中的大型引水隧洞工程，都涉及了地下巖土體內(nèi)的施工問題，那就應(yīng)對(duì)巖土體進(jìn)行圍巖分類，分類的等級(jí)結(jié)果決定了工程建設(shè)的安全問題與工程造價(jià)的問題，那圍巖分類對(duì)工程建設(shè)就起著重要和不可替代的作用。

經(jīng)查閱工程資料并結(jié)合實(shí)際工程，發(fā)現(xiàn)我國(guó)各行業(yè)對(duì)圍巖巖體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是有差異的，因此作為一名巖土專業(yè)的工程技術(shù)人員應(yīng)對(duì)該問題加以總結(jié)、分類與比較。那以下就對(duì)我國(guó)各行業(yè)的圍巖分類方法分別進(jìn)行羅列與探討。

2 工業(yè)與民用建筑工程圍巖分類

依據(jù)GB/T 50218—2014工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)巖體基本質(zhì)量分級(jí)劃分為五級(jí)。Ⅰ級(jí)(堅(jiān)硬巖，巖體完整)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ>550；Ⅱ級(jí)(堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較堅(jiān)硬巖，巖體完整)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ介于550～451；Ⅲ級(jí)(堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較軟巖，巖體完整)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ介于450～351；Ⅳ級(jí)(堅(jiān)硬巖石，巖體呈破碎狀態(tài)；較堅(jiān)硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態(tài)；較軟巖石，巖體呈較完整～較破碎狀態(tài)；軟巖，巖體完整～較完整)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ介于350～251；Ⅴ級(jí)(較軟巖石，巖體呈破碎狀態(tài)；軟巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態(tài)；所有極軟巖石及所有極破碎巖石)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ≤250。

巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ=100+3×Rc+250×Kv。

其中，Rc為巖石飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；Kv為巖體完整性指數(shù)(巖體與巖石彈性縱波波速比值的平方)。

以上是對(duì)工程巖體進(jìn)行初步的定級(jí)，但要對(duì)地下巖體詳細(xì)定級(jí)就應(yīng)考慮以下3個(gè)因數(shù)，并對(duì)BQ值巖體基本質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行修正，并以修正后的BQ值確定巖體級(jí)別。

修正后的指標(biāo)巖體基本質(zhì)量值[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)。

其中，修正系數(shù)K1為地下水影響；修正系數(shù)K2為主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響；修正系數(shù)K3為初始應(yīng)力狀態(tài)影響。

3 公路工程隧道圍巖分級(jí)

依據(jù)JTG D70—2004公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范圍巖基本質(zhì)量分級(jí)劃分為六級(jí)。Ⅰ級(jí)(堅(jiān)硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu))，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ>550；Ⅱ級(jí)(堅(jiān)硬巖石，巖體呈較完整狀態(tài)，塊體狀或厚層狀結(jié)構(gòu)；較堅(jiān)硬巖石，巖體呈完整狀態(tài)，整體塊狀結(jié)構(gòu))，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值BQ介于550～451之間；Ⅲ級(jí)(堅(jiān)硬巖石，巖體呈較破碎狀態(tài)，巨塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)體；較堅(jiān)硬巖石或較軟硬巖石層，巖體呈較完整狀態(tài)，塊狀體和中厚層結(jié)構(gòu)體)，圍巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ介于450～351；Ⅳ級(jí)(堅(jiān)硬巖石，巖體呈破碎狀態(tài)，碎裂結(jié)構(gòu)體；較堅(jiān)硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態(tài)，鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)體；較軟巖石或軟硬巖石互層，且以軟巖石為主，巖體呈較完整～較破碎狀態(tài)，中薄層狀結(jié)構(gòu)體),巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ介于350～251。土體：壓密狀態(tài)或具成巖作用的粘性土和砂土，Q1和Q2的老黃土，鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)作用的碎石、卵石、大塊石土；Ⅴ級(jí)(較軟巖石，巖體呈破碎狀態(tài)；軟巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態(tài)；極破碎狀態(tài)的各類圍巖體，碎裂狀態(tài)，松散結(jié)構(gòu)體)，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ<250。土體：一般第四系的半干硬可塑～硬塑狀態(tài)的粘性土及稍濕到潮濕的碎石，卵石土、圓礫、角礫土及Q3和Q4的新黃土，非粘性土呈松散的結(jié)構(gòu)體，粘性土及黃土呈松軟的結(jié)構(gòu)體；Ⅵ級(jí)(土體：軟塑狀的粘性土與潮濕和飽和的粉細(xì)砂層及軟土)。注：公路隧道分級(jí)包含了土質(zhì)隧道的劃分，其中Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)包含土質(zhì)隧道劃分，Ⅵ級(jí)只適用于土質(zhì)隧道。

圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ=90+3×Rc+250×Kv。

其中，Rc為巖石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；Kv為巖體的完整性指數(shù)(巖體與巖石彈性縱波波速比值的平方)。

以上是對(duì)工程巖體進(jìn)行初步的定級(jí)，但要對(duì)地下巖體詳細(xì)定級(jí)就應(yīng)考慮以下3個(gè)因數(shù)，并對(duì)BQ值巖體基本質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行修正，并以修正后的BQ值確定巖體級(jí)別。

修正后的指標(biāo)巖體基本質(zhì)量值[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)。

其中，修正系數(shù)K1為地下水影響；修正系數(shù)K2為主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響；修正系數(shù)K3為初始應(yīng)力狀態(tài)影響。

結(jié)合公路工程隧道圍巖劃分的六個(gè)等級(jí)可進(jìn)行各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力的判斷。

4 鐵路隧道工程圍巖分類

依據(jù)TB 10003—2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范巖體基本質(zhì)量分級(jí)劃分為六級(jí)。Ⅰ級(jí)(極硬巖，巖體完整)圍巖彈性縱波速度大于4.5 km/s；Ⅱ級(jí)(極硬巖，巖體較完整；硬巖，巖體完整)圍巖彈性縱波速度介于3.5 km/s～4.5 km/s；Ⅲ級(jí)(極硬巖石，巖體呈較破碎狀態(tài)；硬巖石與軟硬巖石互層，巖體呈較完整狀態(tài)；較軟巖石，巖體呈完整狀態(tài))圍巖彈性縱波速度介于2.5 km/s～4.0 km/s；Ⅳ級(jí)(巖體：極硬巖石，巖體呈破碎狀態(tài)；硬巖石，巖體呈較破碎～破碎狀態(tài)；較軟巖石或軟硬石巖互層，且以軟巖石為主，巖體呈較完整～較破碎狀態(tài)；軟巖石，巖體呈完整或較完整狀態(tài)。土體：具壓密狀態(tài)或具有成巖作用的粘性土、粉土及砂性土，鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石、塊石土，Q1和Q2的老黃土)圍巖彈性縱波速度介于1.5 km/s～3.0 km/s；Ⅴ級(jí)(巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖。土體：一般第四系堅(jiān)硬、硬塑的粘性土稍密及以上、稍濕、潮濕的碎石土、粗圓礫土、細(xì)圓礫土、粗角礫土、細(xì)角礫土粉土及Q3和Q4的黃土)圍巖彈性縱波速度介于1.0 km/s～2.0 km/s；Ⅵ級(jí)(巖體：受構(gòu)造影響很嚴(yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶。土體：軟塑狀粘性土、飽和的粉土、砂類土等)圍巖彈性縱波速度小于1.0 km/s。注：鐵路隧道分級(jí)包含了土質(zhì)隧道的劃分，其中Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)包含土質(zhì)隧道劃分。

圍巖級(jí)別建立在圍巖基本質(zhì)量分級(jí)的基礎(chǔ)之上，考慮鐵路隧道工程的特性，結(jié)合地下水狀態(tài)、地應(yīng)力初始狀態(tài)等因素進(jìn)行修正。注：鐵路隧道圍巖等級(jí)的修正是查表得出，并不像公路隧道圍巖等級(jí)的修正是計(jì)算并結(jié)合查表得出。

5 水利水電工程圍巖分類

依據(jù)GB 50487—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范圍巖工程地質(zhì)分類用控制圍巖穩(wěn)定的，指標(biāo)A巖石強(qiáng)度、指標(biāo)B巖體完整程度、指標(biāo)C結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、指標(biāo)D地下水和指標(biāo)E主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，指標(biāo)T為五項(xiàng)因數(shù)之和，作為總評(píng)分的基本依據(jù)，加以S為圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比的限制依據(jù)，把圍巖等級(jí)劃分為五級(jí)。Ⅰ級(jí)(T>85，S>4)；Ⅱ級(jí)(85≥T>65，S>4)；Ⅲ級(jí)(65≥T>45，S>2)；Ⅳ級(jí)(45≥T>25，S>2)；Ⅴ級(jí)(T≤25)。

根據(jù)水利圍巖劃分的五個(gè)等級(jí)可進(jìn)行各級(jí)圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，Ⅰ級(jí)(穩(wěn)定。圍巖可長(zhǎng)期穩(wěn)定，一般無不穩(wěn)定塊體)；Ⅱ級(jí)(圍巖基本穩(wěn)定。圍巖整體較穩(wěn)定，并不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，巖體局部可能掉塊)；Ⅲ級(jí)(圍巖局部穩(wěn)定性差。圍巖強(qiáng)度不夠，局部發(fā)生塑性變形，如果不支護(hù)可能產(chǎn)生塌方或變形破壞。較軟巖若完整，可能暫時(shí)保持穩(wěn)定)；Ⅳ級(jí)(圍巖不穩(wěn)定。圍巖保持自穩(wěn)的時(shí)間短，可能發(fā)生規(guī)模較大的變形或破壞)；Ⅴ級(jí)(極不穩(wěn)定。圍巖不能自穩(wěn)，變形破壞嚴(yán)重)。

6 結(jié)語

我國(guó)各行各業(yè)所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同，圍巖分類的方法也有所不同，作為一名巖土工程技術(shù)人員應(yīng)全面的掌握各行業(yè)的分類標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確的定出圍巖分級(jí)，為工程建設(shè)提供正確的設(shè)計(jì)與施工方向。

[1] GB/T 50218—2014,工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] JTG D70—2004,公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] TB 10003—2005,鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50487—2008,水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[5] GB 50021—2001,巖土工程勘察規(guī)范[S].

[6] 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

Discussiononengineeringgeologicalclassficationofsurroundingrock

HuangLonglong

(TaiyuanXinghuaGeotechnicalEngineeringInvestigationQualityInspectionLimitedCompany,Taiyuan030013,China)

Introduces the method of rock classification from different industries, industrial and civil engineering, railway engineering, highway engineering, water conservancy and hydropower engineering four aspects, discusses its classification, principle, use standard, and summarizes their differences, to provide basic materials for engineering design.

basic quality index of rock mass, rock, strength, integrity, surrounding rock classification

2017-10-06

黃龍龍(1985- ),男,工程師

1009-6825(2017)35-0077-03

TU441

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