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岩体工程地质分类

2020-04-09 21:02

根据岩体的结构特征和物理力学性质,对岩体的工程特性和质量进行的分类或分级。岩体工程地质分类用以对岩体的质量和基本工程地质特性作出评价,为岩石工程的设计计算及工程处理措施的选择提供基础。

岩体工程地质分类是把岩体当作工程应力作用下的材料进行研究。不论岩体由何种岩石组成,只要岩体的工程地质性质相同或近似,均可划为同一类岩体。岩体工程地质分类种类繁多,大部分用于地下洞室围岩分类,较有代表性的有:①苏联普罗托季亚科诺夫(M.M.Протодьяконов)1931提出的岩石坚固系数分类,以岩石单轴抗压强度的1%为指标把岩石分为10类,用以评价地下工程支护结构上的地压。②美籍学者太沙基(K.Terzaghi)1946年提出的岩体载荷分类,按不同的岩性和裂隙发育程度把岩石分为9类,并提出相应的地压范围值。③美国迪尔(D.U.Deere)1964年提出的岩石质量指标(RQD)分类,将RQD分为<25%、25%~50%、50%~75%、75%~90%、>90%等5级。④苏联罗姆塔捷(В.Д.Ромтадзе)1972年修改后的萨瓦连斯基(Φ.Л.Саваренский)分类,把岩石分为坚硬、半坚硬、松散碎屑、松软和特殊成分、特殊性质岩石等组,每组又分别按岩浆岩、沉积岩、变质岩及其物理、水理性质给以定量参数。⑤比尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)1974年提出的地质力学分类(RMR),主要用于地下洞室。它利用岩石单轴抗压强度、岩石质量指标(RQD)、裂隙间距、不连续面状态、裂隙面走向及地下水状况等6项指标,和差后得出围岩的评分进行分类。⑥挪威巴顿(N.Borton)1974年提出的隧洞岩体工程地质分类(Q分类)。该分类利用岩芯质量指标(RQD)、裂隙组数(Jn)、裂隙粗糙度(Jr)、沿最弱裂隙面的蚀变或填充程度系数(Ja)、裂隙含水折减系数(Jw)及地应力折减系数(SRF)等6项指标表达岩体质量(Q),Q值从0.001~1000,相当于从严重破碎的糜棱化岩体到完整坚硬岩体,分为9级。⑦日本菊地宏吉、斋藤和雄、楠建一部1982年提出坝基岩体分级标准和定量分级标准,以岩石单轴干抗压强度分为坚硬、中等坚硬、软弱岩石3类;再按岩体风化程度分成A、B、CH、CM、CL、D 6级,建立岩体等级与岩体变形模量、静弹性模量、抗剪强度、弹性波速度、施密特锤、回弹值间的关系,进行定量分级。

中国适用于水利水电工程建设的岩体工程地质分类,近年来有:

(1)国家标准GB 50218—94《工程岩体分级标准》(表1)。根据表1确定岩体基本质量级别(BQ)。BQ值按下式计算

式中,BQ为岩体基本质量;Rc为岩石单轴饱和抗压强度,MPa;Kv为岩体完整性指数。

在岩体基本质量的基础上再结合工程特点,对地下水状态、初始应力状态、主要软弱结构面产状等因素进行修正后,对工程岩体作详细分级[BQ]。

表1 岩体基本质量分级表

(2)国家标准GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》附录L。坝基岩体工程地质分类,是根据影响坝基岩体工程地质条件的主要因素,即岩石单轴饱和抗压强度、岩体结构类型、岩体完整程度、结构面发育程度及其组合作为分类基础,将坝基岩体分为5大类7亚类(表2)。这一分类反映了坝基岩体质量的好坏,Ⅰ类、Ⅱ类岩体为高质量的坝基岩体,Ⅳ类、Ⅴ类岩体作为坝基则需从工程设计和地基处理多方面慎重对待。

(3)国家标准GB 50287—99附录P。围岩工程地质分类,是以控制围岩稳定的岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状5项因素之和总评分为基本判据,围岩强度应力比S为限定判据,将地下洞室围岩分为5类(参见洞室围岩分类)。

岩体工程地质分类是在建设和科学研究中发展起来的。随着计算机技术发展和资料的积累,在分类方法上逐步推广采用了聚类、模糊、灰色等理论,总的趋势是由单因素向多因素过渡,由定性向定量发展。各种分类在设计中还要结合工程实际选用或调整。

表2 坝基岩体工程地质分类表

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