岩体的力学性质及岩体分类课件.ppt

1、2022-12-25山东理工大学 土木工程系 岩体的工程地质特性岩体的工程地质特性2022-12-25山东理工大学 土木工程系1 1 结构面、结构体、岩体结构面、结构体、岩体2 2 岩体的结构岩体的结构3 3 岩体的强度岩体的强度4 4 岩体破坏机理及破坏判据岩体破坏机理及破坏判据5 5 岩体的变形特性岩体的变形特性6 6 岩体质量评价及其分类岩体质量评价及其分类本章内容：本章内容：2022-12-25山东理工大学 土木工程系本章重点难点：本章重点难点：1 1、岩体结构；、岩体结构；2 2、岩体的强度特征、岩体的强度特征 3 3、岩体的破坏机理、岩体的破坏机理 4 4、岩体分类。、岩体分类。关

2、键术语：关键术语：岩体结构，岩体强度，准岩体强岩体结构，岩体强度，准岩体强度；岩体变形，岩石度；岩体变形，岩石RQDRQD质量指标；完整性质量指标；完整性系数系数 ；岩石坚固性系数；岩石坚固性系数2022-12-25山东理工大学 土木工程系 要求：要求：1 1、掌握本课程重点难点内容；、掌握本课程重点难点内容；2 2、了解几种有代表性的岩体分类方法；、了解几种有代表性的岩体分类方法；3 3、了解我国工程岩体分级标准（、了解我国工程岩体分级标准（GB50218GB502189494）。）。2022-12-25山东理工大学 土木工程系一、结构面、结构体、岩体一、结构面、结构体、岩体结构面：结构面：

3、是指岩体中存在着的各种不同成因和不同是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。理、片理、断层、不整合面等。结构体结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体（岩石）。结构体（岩石）。岩体岩体：结构面和结构体的地质统一体。：结构面和结构体的地质统一体。2022-12-25山东理工大学 土木工程系 （一）、结构体的大小（一）、结构体的大小p 按规模结构体可分为：按规模结构体可分为：I I级级结构体结构体：由由I I级结构面切割成的结构体级结构

4、面切割成的结构体(地质体地质体)。IIII级结构体级结构体：由：由I I级结构体经级结构体经IIII级结构面切割而成的结构体级结构面切割而成的结构体(山体山体)。IIIIII级结构体级结构体：IIII级结构体再经级结构体再经IIIIII级结构面切割而成的结构体。级结构面切割而成的结构体。IV级结构体级结构体：IIIIII级结构体再经级结构体再经IVIV级结构面切割而成的结构体（完整级结构面切割而成的结构体（完整岩石或岩块）。岩石或岩块）。2022-12-25山东理工大学 土木工程系 （二）、结构体的块度（二）、结构体的块度 结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩结构体的块度通常指最小结构体的

5、尺寸。在岩体工程稳定性分析中，结构体的块度决定了岩体工程体工程稳定性分析中，结构体的块度决定了岩体工程围岩的破坏方式，从而决定了支护和加固方法。在开围岩的破坏方式，从而决定了支护和加固方法。在开挖过程中结构体的块度影响施工及临时支护。挖过程中结构体的块度影响施工及临时支护。2022-12-25山东理工大学 土木工程系 （三）、结构体的形状（三）、结构体的形状1 1、板状结构体：、板状结构体：2 2、柱状结构体：、柱状结构体：3 3、锥形结构体：、锥形结构体：结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关；结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关；与工程围岩的破坏方式有关。与工程围

6、岩的破坏方式有关。2022-12-25山东理工大学 土木工程系二、二、岩体的结构岩体的结构 岩体的结构岩体的结构是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，可将岩体按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，可将岩体 结构划分为以下几种基本类型：结构划分为以下几种基本类型：岩体结构岩体结构整体结构整体结构 层状结构层状结构 块状结构块状结构 碎裂结构碎裂结构散体结构散体结构镶嵌结构镶嵌结构层状碎裂结构层状碎裂结构碎裂结构碎裂结构2022-12-25山东理工大学 土木工程系1 1、整体结构、整体结构 岩性单一，节

7、理不发育，无软弱结构面或夹泥，岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥，层面层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构尺寸大于工程尺寸。尺寸大于工程尺寸。完整性系数完整性系数 0.75 0.75结构面间距结构面间距 1.5 m 1.5 m岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视为均质、各向同性的连续介质。为均质、各向同性的连续介质。2022-12-25山东理工大学 土木工程系2 2、块状结构、块状结构节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、

8、块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育，块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育，构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。完整性系数完整性系数 0.350.350.750.75结构面间距结构面间距 0.70.71.5 m1.5 m岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体。定，接近弹性各向同性体。2022-12-25山东理工大学 土木工程系3 3、层状结构、层状结构 由中厚（由中厚（0.250.250.5 m0

9、.5 m）及薄层（及薄层（0.250.25m m）的均一、坚硬、软弱或的均一、坚硬、软弱或软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。完整性系数：层状完整性系数：层状 0.30.30.6;0.6;薄层状薄层状 0.40.4结构面间距：层状结构面间距：层状 0.250.250.5 m 0.5 m；薄层状；薄层状 0.25 0.25 m m岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一岩土工程特征

10、：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变形的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变形和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。2022-12-25山东理工大学 土木工程系4 4、碎裂结构、碎裂结构 构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状岩岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状岩石，属不均一的不连续介质，稳定性很差。石，属不均一的不连续

11、介质，稳定性很差。岩体岩体完整性系数完整性系数 结构面间距结构面间距 镶嵌结构镶嵌结构 0.36 0.5m 层状碎裂结构层状碎裂结构 0.4 0.5m 破碎结构破碎结构 0.3 0.5m2022-12-25山东理工大学 土木工程系5 5、散体结构、散体结构 主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结构面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层构面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断层泥，呈松散堆积或压密堆积。泥，呈松散堆积或压密堆积。完整性系数：完整性系数：0.22a,h2a,矩形截面矩形截面.加压装置：千斤顶，应力枕。加压装置：千斤顶，应力

12、枕。2022-12-25山东理工大学 土木工程系四、四、岩体破坏机理及破坏判据岩体破坏机理及破坏判据 （一）、岩体破坏的概念（一）、岩体破坏的概念 岩体在一定的应力条件下丧失其结构联结为岩体破坏岩体在一定的应力条件下丧失其结构联结为岩体破坏（丧失承载力和稳定性）。岩体在结构丧失之后的运动称为（丧失承载力和稳定性）。岩体在结构丧失之后的运动称为岩体工程结构的破坏（影响工程使用、报废）。岩体工程结构的破坏（影响工程使用、报废）。工程岩体破坏可分为两个阶段：工程岩体破坏可分为两个阶段：1 1、岩体结构联结的丧失，包括结构面开裂、错动或滑移，结构体、岩体结构联结的丧失，包括结构面开裂、错动或滑移，结构

13、体拉伸破坏或剪切破坏；拉伸破坏或剪切破坏；2 2、结构体运动。如边坡滑动、倾倒、滚石、采场冒顶等。、结构体运动。如边坡滑动、倾倒、滚石、采场冒顶等。（二）、（二）、岩体破坏机理岩体破坏机理l 拉伸破坏拉伸破坏 1 1、垂直结构面方向的拉伸破坏。、垂直结构面方向的拉伸破坏。pt L 2 2、沿结构面方向的拉伸破坏。、沿结构面方向的拉伸破坏。3 3、完整岩体的拉伸破坏。、完整岩体的拉伸破坏。2022-12-25山东理工大学 土木工程系（二）、（二）、岩体破坏机理岩体破坏机理l 剪切破坏剪切破坏 1 1、沿结构面的剪切破坏（取决于结构面的强度）、沿结构面的剪切破坏（取决于结构面的强度）2 2、切穿结

14、构面的剪切破坏（取决于岩石的强度）、切穿结构面的剪切破坏（取决于岩石的强度）临空面临空面临空面临空面（三）、岩体破坏判据（三）、岩体破坏判据 1 1、耶格尔判据：耶格尔提出岩体沿结构面剪切破坏的条件。耶格尔判据：耶格尔提出岩体沿结构面剪切破坏的条件。节理面极限应力平衡方程：节理面极限应力平衡方程：jjjjjc sin)2sin(sin2cos2331 （1 1）当节理面倾角）当节理面倾角满足满足1 12 2 ,且且j j /2/2时，时，节理才会对岩体产生影响，这时岩体的强度取决于节理的强度；节理才会对岩体产生影响，这时岩体的强度取决于节理的强度；（2 2）45450 0j j/2 2时，岩体

15、强度最低，其莫尔圆直径最小。时，岩体强度最低，其莫尔圆直径最小。（3 3）当）当 2 2 时，岩体强度与节理无关，取决于岩石时，岩体强度与节理无关，取决于岩石的强度。的强度。1 c1 耶格尔判据耶格尔判据 tgcfjjjc tg 3 1 331sin)2sin(sin2cos2 jjjjjc如图，围压如图，围压3 3=c=c增加，增加，即即c1c2,c1c2,岩岩体的强度随之增大。体的强度随之增大。1222)(2 jjjRPMRQM )ctgc(sinsin2jj11mmjj 2022-12-25山东理工大学 土木工程系2 2、霍克布朗经验判据霍克布朗经验判据 )(131smcbc 式中式中:

16、c c完整岩石单轴抗压强度；完整岩石单轴抗压强度；m mb b霍克布朗常数；霍克布朗常数；s s，取决于岩体特征的常数，对于完整岩石，取决于岩体特征的常数，对于完整岩石，s=1,s=1,=0.5 =0.5。2022-12-25山东理工大学 土木工程系五五 岩体的变形岩体的变形特性特性 岩体的单轴和三轴压缩变形特性岩体的单轴和三轴压缩变形特性 1 1、现场岩体的单轴和三轴压缩试验的应力应变全过程曲线现场岩体的单轴和三轴压缩试验的应力应变全过程曲线2022-12-25山东理工大学 土木工程系2 2、典型的岩体应力应变全过程曲线、典型的岩体应力应变全过程曲线oBA DC 4 4个阶段：个阶段：（1

17、1）裂隙压密阶段（）裂隙压密阶段（OAOA）：）：曲线上凹曲线上凹（2 2）弹性变形阶段（）弹性变形阶段（ABAB）:呈直线呈直线（3 3）塑性变形阶段（）塑性变形阶段（BCBC）：）：曲线下凹曲线下凹（4 4）破坏后阶段（）破坏后阶段（CDCD）：）：残余强度残余强度D D 峰值强度峰值强度C C2022-12-25山东理工大学 土木工程系3 3、岩体变形曲线的基本形式、岩体变形曲线的基本形式（1 1）直线型：坚硬、完整无裂隙岩体）直线型：坚硬、完整无裂隙岩体直线型直线型下凹型下凹型上凹型上凹型S S型型（2 2）下凹型：节理裂隙发育，泥质充填，岩性软弱）下凹型：节理裂隙发育，泥质充填，岩性

18、软弱（3 3）上凹型：坚硬但裂隙发育，多呈张开而无充填物）上凹型：坚硬但裂隙发育，多呈张开而无充填物其它形式可看成是这三种形式的组合，如其它形式可看成是这三种形式的组合，如S S型。型。2022-12-25山东理工大学 土木工程系4 4、岩石与岩体的应力应变曲线、岩石与岩体的应力应变曲线岩体剪切变形特征岩体剪切变形特征 岩体的剪切变形是许多岩体工程特别是边坡工程中最常见的变形模式。岩体的剪切变形是许多岩体工程特别是边坡工程中最常见的变形模式。在屈服点以下，在屈服点以下，变形曲线与压缩变形相似。屈服点以后，岩体内某变形曲线与压缩变形相似。屈服点以后，岩体内某个结构面和结构体可能首先被剪坏，随之出

19、现一次应力降，峰值前可能出个结构面和结构体可能首先被剪坏，随之出现一次应力降，峰值前可能出现多次应力降。当应力增加到一定程度，没被剪坏部位以瞬间破坏的方式现多次应力降。当应力增加到一定程度，没被剪坏部位以瞬间破坏的方式出现，并伴有一次大的应力降，然后可能产生稳定滑移。出现，并伴有一次大的应力降，然后可能产生稳定滑移。2022-12-25山东理工大学 土木工程系 岩体各向异性变形特征岩体各向异性变形特征1 1、特征：垂直、特征：垂直层面层面方向方向岩体变形模量岩体变形模量E E明显小于明显小于平行层面方向岩体的变形模量平行层面方向岩体的变形模量E E 。1E2E3El3l1l2l(a)(a)垂直

20、层面加力垂直层面加力1 1E2E3El3l1l2l(b)(b)平行层面加力平行层面加力3 2 2022-12-25山东理工大学 土木工程系2 2、变形机制不同：、变形机制不同：3 3、构成岩体变形各向异性的两个基本要素：、构成岩体变形各向异性的两个基本要素：（1 1）物质成分和物质结构的方向性）物质成分和物质结构的方向性 （2 2）结构面的方向性）结构面的方向性（1 1）垂直层面的压缩变形量主要是由岩块和结构面（软弱夹）垂直层面的压缩变形量主要是由岩块和结构面（软弱夹层）压密汇集而成；层状岩体不仅开裂层面压缩变形量大，层）压密汇集而成；层状岩体不仅开裂层面压缩变形量大，而且在成岩过程中，由于沉

21、积规律的变化，层面出现在矿物而且在成岩过程中，由于沉积规律的变化，层面出现在矿物连结力弱、致密度低的部位，这是垂直层面方向压缩变形量连结力弱、致密度低的部位，这是垂直层面方向压缩变形量大的另一个原因。大的另一个原因。（2 2）平行层面方向的压缩变形量主要是岩块和少量结构面错）平行层面方向的压缩变形量主要是岩块和少量结构面错动而成。动而成。2022-12-25山东理工大学 土木工程系 原位岩体变形参数测定原位岩体变形参数测定 常用的静力法有：承压板试验（千斤顶荷载试验）、径向常用的静力法有：承压板试验（千斤顶荷载试验）、径向荷载试验、水压法等。荷载试验、水压法等。目的：测定岩体的变形指标目的：测

22、定岩体的变形指标E E、，测定测定关系。关系。岩体现场变形试验方法：静力法、动力法（弹性波测量法）岩体现场变形试验方法：静力法、动力法（弹性波测量法）2022-12-25山东理工大学 土木工程系1 1、表面承压板试验、表面承压板试验(1)(1)试验装置试验装置 由四部分组成：垫板（承压板）、加荷装置（千斤由四部分组成：垫板（承压板）、加荷装置（千斤顶或压力枕）、传力装置（传力支柱、传力柱垫板）、变形测量装顶或压力枕）、传力装置（传力支柱、传力柱垫板）、变形测量装置（测微计）置（测微计）2022-12-25山东理工大学 土木工程系 采用何种加荷方式，可根采用何种加荷方式，可根据岩体结构和工程要求

23、而定。据岩体结构和工程要求而定。完整岩体完整岩体：可采用大循环加荷方：可采用大循环加荷方式，以确定岩体在不同荷载下的式，以确定岩体在不同荷载下的变形特性；变形特性；多裂隙岩体多裂隙岩体：可采用多循环或单循环加荷方式，以了解各种结构面：可采用多循环或单循环加荷方式，以了解各种结构面对岩体变形的影响。对岩体变形的影响。（2 2）加荷方式）加荷方式 设垫板总变形（位移）量为设垫板总变形（位移）量为W W0 0,其中弹性变形量为其中弹性变形量为W We e,塑性变形塑性变形量为量为W Wp p,则岩体的变形指标：则岩体的变形指标：式中：式中：p p受荷面单位面积上的压力受荷面单位面积上的压力；b b承

24、压板直径或边长承压板直径或边长;与承与承压板形状和刚度有关的系数，方形板为压板形状和刚度有关的系数，方形板为0.880.88，圆形板为，圆形板为0.790.79；岩体岩体泊松比。泊松比。岩体变形模量：岩体变形模量：岩体弹性模量岩体弹性模量：020)1(WpbE eeWpbE )1(2 2 2、钻孔承压板法、钻孔承压板法 表面承压板法测得的岩表面承压板法测得的岩体变形模量偏低，这是由于体变形模量偏低，这是由于工程岩体表面附近岩体大多工程岩体表面附近岩体大多发生了不同程度的松动。为发生了不同程度的松动。为了排除松动的影响，开始采了排除松动的影响，开始采用孔底承压板法测定岩体变用孔底承压板法测定岩体

25、变形模量。测定结果表明形模量。测定结果表明：孔孔底承压板法测得的原位岩体底承压板法测得的原位岩体变形参数比表面承压板试验变形参数比表面承压板试验测定值高很多，甚至高达测定值高很多，甚至高达1010余倍。余倍。岩体动弹性模量岩体动弹性模量E Ed d的测定：的测定：采用小量药包爆炸激发地震波，在距震源一定距离设置检波器，检采用小量药包爆炸激发地震波，在距震源一定距离设置检波器，检测弹性波。根据弹性波波速算出动弹性模量测弹性波。根据弹性波波速算出动弹性模量E Ed d和动泊松比和动泊松比d d。dddpdvE 1)21)(1(2)(222222spspdvvvv 式中：式中：v vp,p,v,vs

26、 s纵波波速和横波波速，纵波波速和横波波速，为岩体密度。为岩体密度。一般而言：一般而言：E Ed d E Ee e ,d d 。2022-12-25山东理工大学 土木工程系六、岩体质量评价及其分类六、岩体质量评价及其分类 岩体分类岩体分类是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和是对影响岩体稳定性和影响工程设计、施工和维护的各种因素建立一些评价指标，对工程辖区岩体进行评维护的各种因素建立一些评价指标，对工程辖区岩体进行评价，划分出不同的的级别或类别。价，划分出不同的的级别或类别。分类的目的分类的目的：为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编：为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依

27、据。制定额提供必要的基本依据。按分类目的，可分为按分类目的，可分为综合性和专题性两种综合性和专题性两种；按其所涉及；按其所涉及的因素多少，可分为的因素多少，可分为单因素分类法和多因素分类法单因素分类法和多因素分类法两种。两种。2022-12-25山东理工大学 土木工程系（一）、工程岩体分类的参考影响因素（一）、工程岩体分类的参考影响因素1 1、岩石的质量、岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。2 2、岩体的完整性、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。可用结构面频率可用结构面频率(裂隙度）、间距、

28、岩心采取率、岩石质量指标裂隙度）、间距、岩心采取率、岩石质量指标RQDRQD以及完整性系数作为定量指标进行描述。这些定量指标是表以及完整性系数作为定量指标进行描述。这些定量指标是表征岩体工程性质的重要参数。征岩体工程性质的重要参数。3 3、结构面条件、结构面条件。包括结构面产状、粗糙度和充填情况。岩体的。包括结构面产状、粗糙度和充填情况。岩体的工程性质主要取决于结构面的性质和分布状态以及其间的充填物工程性质主要取决于结构面的性质和分布状态以及其间的充填物性质。性质。2022-12-25山东理工大学 土木工程系4 4、岩体及结构面的风化程度、岩体及结构面的风化程度。风化程度越高，岩体越破碎，强度

29、。风化程度越高，岩体越破碎，强度越低越低 。5 5、地下水的影响、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力等。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水压力等。6 6、地应力、地应力。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难于确定，。地应力难于测定，它对工程的影响程度也难于确定，因此，其影响一般在综合因素中反映。因此，其影响一般在综合因素中反映。（一）、工程岩体分类的参考影响因素（一）、工程岩体分类的参考影响因素（二）、几种有代表性的工程岩体分类方法（二）、几种有代表性的工程岩体分类方法式中：式中：R Rc c岩石单轴抗压强度，岩石单轴抗压强度，MpaMpa f f 20 20 为为1 1级，最

30、坚固；级，最坚固；f f 0.30.3为第为第1010级，最软弱。级，最软弱。优点：形式简单，使用方便。优点：形式简单，使用方便。缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响，故不能准缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征对稳定性影响，故不能准确评价岩体的稳定性。确评价岩体的稳定性。10cRf 1 1、普氏分类法、普氏分类法 以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固性系数以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固性系数 f f 将岩石分为十级。将岩石分为十级。f f 值越大，岩体越稳定。值越大，岩体越稳定。2022-12-25山东理工大学 土木工程系2 2、岩石单轴抗压

31、强度分类、岩石单轴抗压强度分类我国工程界按岩石单轴抗压强度将岩体分为四类：我国工程界按岩石单轴抗压强度将岩体分为四类：类别类别 岩石单轴抗压强度岩石单轴抗压强度 c c(Mpa(Mpa)坚固性坚固性 250160250160特坚固特坚固 160100160100坚固坚固 1004010040次坚固次坚固 40 0.750.750.750.550.750.550.550.350.550.350.350.150.350.150.15 10102250501515 4 48 81002100250501212 24 2450100501007 7121225 5025 504 4不采用不采用5 25

32、5 252 2不采用不采用1 51 51 1不采用不采用 1 10 0（2 2）对应于岩芯质量指标的岩体评分值）对应于岩芯质量指标的岩体评分值R R2 2RQDRQD（）（）9191100 100 769076905175517526502650 25 3 3 13130.310.310.050.30.050.30.050.05评分值评分值3 30 02525202010105 5（4 4）对于节理状态的岩体评分值）对于节理状态的岩体评分值R R4 4 说明说明评分值评分值尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁尺寸有限的粗糙的表面、硬岩壁2525略粗糙的表面、张开度略粗糙的表面、张开度11mmmm，硬岩

33、壁硬岩壁2020略粗糙的表面、张开度略粗糙的表面、张开度155mmmm的断层泥充填的张开节理的断层泥充填的张开节理;张开度张开度55mmmm的的节节理，延伸超过数米理，延伸超过数米0 0（5 5）取决于地下水状态的岩体评分值）取决于地下水状态的岩体评分值R R5 5每米隧道的涌水每米隧道的涌水量（量（L/minL/min）节理水压力与最大节理水压力与最大主应力的比值主应力的比值总的状态总的状态评分值评分值无无0 0完全干燥完全干燥1515 1010 125125 0.50.5有严重地下水问有严重地下水问题题，流水流水0 0（6 6）节理方位对）节理方位对RMRRMR的修正值的修正值R R6 6

34、方位对工程的影响方位对工程的影响评价评价隧道隧道地基地基边坡边坡很有利很有利0 00 00 0有利有利2 22 25 5一般一般5 57 72525不利不利101015155050很不利很不利12122525（7 7）节理走向与倾角对隧道掘进的影响）节理走向与倾角对隧道掘进的影响节理走向垂直于隧道轴线节理走向垂直于隧道轴线节理走向平行于隧节理走向平行于隧道轴线道轴线倾角倾角0 00 020200 0顺倾向掘进顺倾向掘进逆倾向掘进逆倾向掘进倾角倾角45450 090900 020200 045450 045450 090900 020200 045450 045450 090900 020200

35、 045450 0不 考 虑不 考 虑走向走向很有利很有利有利有利一般一般不利不利很不利很不利一般一般 根据总分确定岩体分级根据总分确定岩体分级654321RRRRRRRMR 类别类别 岩体描述岩体描述岩体评分值岩体评分值RMRRMR 很好很好8110081100 好好61806180 较好较好41604160 较差较差21402140 很差很差020020岩体分级的意义岩体分级的意义 考虑不支护隧道的自稳时间考虑不支护隧道的自稳时间分类号分类号平均自平均自稳时间稳时间1515m m跨，跨，2020年年1010m m跨，跨，1 1年年5 5m m跨，跨，1 1星期星期2.52.5m m跨，跨，

36、1010h h1m1m跨，跨，3030minmin岩体的岩体的内聚力内聚力(kPakPa)400 400 300400300400200300200300100200100200 100 45450 035350 045450 025250 035350 015150 025250 0 15 60 60303015155 0.750.750.750.550.750.550.550.350.550.350.350.150.350.150.150.15完整程度完整程度完整完整较完整较完整较破碎较破碎破碎破碎极破碎极破碎J Jv v33535K Kv v0.750.750.750.550.750.5

37、50.550.350.550.350.350.150.350.150.15 90K 90Kv v+30+30 时，应以时，应以C C=90K=90Kv v+30+30 代入上式计算代入上式计算Q Q值；值；当当K Kv v 0.04 0.04 C C+0.4+0.4时，应以时，应以K Kv v=0.04=0.04C C+0.4+0.4代入上式计算代入上式计算Q Q值；值；vcKBQ250390 式中：式中：BQBQ岩体基本质量指标；岩体基本质量指标；C C岩石饱和单轴抗压强度岩石饱和单轴抗压强度(MpaMpa););K Kv v岩体完整性系数。岩体完整性系数。B B、按按BQBQ值进行岩体基本

38、质量分级值进行岩体基本质量分级基本质量级基本质量级别别岩体基本质量定性特征岩体基本质量定性特征岩体基本质量岩体基本质量指标指标(BQ)(BQ)坚硬岩，岩体完整；坚硬岩，岩体完整；55550 0坚硬岩，岩体较完整；坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整；较坚硬岩，岩体完整；550451550451坚硬岩，岩体较破碎；坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整；较软岩，岩体完整；450351450351坚硬岩，岩体破碎；坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎破碎；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，岩体较软岩或软

39、硬岩互层，且以软岩为主，岩体 较完较完整较破碎；整较破碎；软岩，岩体完整较完整；软岩，岩体完整较完整；350251350251较软岩，岩体破碎；较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；软岩，岩体较破碎破碎；全部极软岩及全部极破碎岩；全部极软岩及全部极破碎岩；250450450450351450351350251350251250250潮湿或点滴出水潮湿或点滴出水 0 0 0.10.10.20.20.30.30.40.40.60.6淋雨状或涌流状出水，淋雨状或涌流状出水，水压水压0.1MPa或或单位出单位出水量水量10L/(min.m)0.10.10.20.20.30.30.40.40.60.6

40、0.70.70.90.9淋雨状或涌流状出水，淋雨状或涌流状出水，水压水压0.1MPa或单位出或单位出水量水量 10L/(min.m)0.20.20.40.40.60.60.70.70.90.9 1.01.02022-12-25山东理工大学 土木工程系（B B）主要软弱结构面产状影响修正系数主要软弱结构面产状影响修正系数K2K2结构面产状及结构面产状及其与洞轴线的其与洞轴线的组合关系组合关系结构面走向与洞轴线的结构面走向与洞轴线的夹角夹角3060600 0结构面倾角结构面倾角75750 0其它组合其它组合 K2 0.40.600.20.20.42022-12-25山东理工大学 土木工程系（C C

41、）初始应力状态修正系数初始应力状态修正系数K3K3初始应力初始应力状态状态 BQ BQ 55055055055045145145035145035135025135025125026.526.560602.12.13333 0.2 0.2605060502.11.52.11.5332033200.20.250.20.2526.524.526.524.5503950391.50.71.50.72062060.250.30.250.324.522.524.522.5392739270.70.20.70.261.361.30.30.350.30.3522.522.527270.20.21.3 0.3

42、5 0.352022-12-25山东理工大学 土木工程系岩体级别与岩体结构面抗剪强度参数岩体级别与岩体结构面抗剪强度参数基本质量基本质量级别级别两侧岩体的坚硬程度及结构面的结两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度合程度内摩擦角内摩擦角(0 0)粘结力粘结力C(MpaC(Mpa)坚硬、结合好坚硬、结合好3737 0.22 0.22坚硬较坚硬、结合一般；坚硬较坚硬、结合一般；软弱岩，结合好软弱岩，结合好372937290.220.120.220.12坚硬较坚硬、结合差；坚硬较坚硬、结合差；较软弱岩，结合一般较软弱岩，结合一般291929190.120.080.120.08较坚硬较软岩、结合差较坚硬较

43、软岩、结合差很差；很差；软弱岩、结合差；软质岩的泥化面软弱岩、结合差；软质岩的泥化面191319130.080.050.080.05较坚硬及全部软质岩、结合很差；较坚硬及全部软质岩、结合很差；软质岩泥化层本身软质岩泥化层本身1313 0.05 0.05岩体级别与地下工程岩体自稳能力岩体级别与地下工程岩体自稳能力基本质量基本质量级别级别 自稳能力自稳能力跨度跨度2020m m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方可长期稳定，偶有掉块，无塌方跨度跨度1020m m，可基本稳定，局部发生掉块或小塌方可基本稳定，局部发生掉块或小塌方跨度跨度 10m m，可长期稳定，偶有掉块可长期稳定，偶有掉块跨度跨度1020m m，可稳定数日至可稳定数日至1 1个月，可发生小至中塌方个月，可发生小至中塌方跨度跨度510m m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小至中塌方可稳定数月，可发生局部块体位移及小至中塌方跨度跨度555m m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，可发展为中至大塌方。可发展为中至大塌方。跨度跨度55m m，可稳定数日至可稳定数日至1 1个月个月无自稳能力无自稳能力注：小塌方：塌方高度注：小塌方：塌方高度33m m，或塌方体积，或塌方体积3066m m，或塌方体积，或塌方体积 100 100m m3 3