1、2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院1第四章 巖體工程地質調查及分類本章重點本章重點：1、對巖石工程進行工程地質調查的目的是什么？、對巖石工程進行工程地質調查的目的是什么？2、常用的工程地質調查方法有那些？、常用的工程地質調查方法有那些？3、什么是巖體結構？、什么是巖體結構？4、巖土工程勘察規范巖土工程勘察規范將巖體結構分為幾類？哪幾類？將巖體結構分為幾類？哪幾類？5、巖體工程分類中，一般考慮哪幾方面的因素？、巖體工程分類中，一般考慮哪幾方面的因素？6、普氏分級方法、普氏分級方法、RQD分級方法是如何對巖體進行分級的？分級方法是如何對巖體進行分級的？7、 CSIR節理巖體地質力學

2、分類考慮了哪些因素？分為幾級？節理巖體地質力學分類考慮了哪些因素？分為幾級？8、國家、國家工程巖體分級標準工程巖體分級標準（GB50218-94）將巖體分為）將巖體分為 幾級？考慮了哪些因素？幾級？考慮了哪些因素？2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院2第四章 巖體工程地質調查及分類工程地質調查目的工程地質調查目的工程地質調查方法工程地質調查方法鉆孔取芯調查鉆孔取芯調查沿暴露面調查沿暴露面調查工程地質調查內容工程地質調查內容巖體結構構造巖體結構構造巖石強度巖石強度結構面情況結構面情況地下水情況地下水情況地應力地應力工工程程地地質質調調查查2022年4月13日星期三華東交通大學土木建

3、筑學院3第四章 巖體工程地質調查及分類巖巖體體分分類類巖體結構分類巖體結構分類巖體質量分級巖體質量分級分類目的分類目的分類情況分類情況分級目的分級目的分級分級參數（因素）參數（因素）分級方法分級方法分級作用分級作用普氏分級普氏分級RQD分級分級CSIR分級分級Q分級分級BQ分級分級分級實例分級實例2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院4第四章 巖體工程地質調查及分類第一節第一節 巖體工程地質調查巖體工程地質調查 調查目的調查目的提供基礎資料提供基礎資料 分析、設計、施工分析、設計、施工分類（結構，質量）分類（結構，質量） （模型，參數）（模型，參數）一、鉆孔取芯調查一、鉆孔取芯調查

4、 可取得資料可取得資料 節理密度、間距節理密度、間距巖芯采取率巖芯采取率 （RQD？）？）巖石質量指標巖石質量指標 （強度等）（強度等）2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院5第四章 巖體工程地質調查及分類 鉆孔布置：盡量垂直結構面（層面？）鉆孔布置：盡量垂直結構面（層面？） 多組結構面時怎么辦？多組結構面時怎么辦？ 巖芯采集、保存：攝影，素描（鉆孔巖芯采集、保存：攝影，素描（鉆孔 柱狀圖），填表（后兩者為主）柱狀圖），填表（后兩者為主） 調查表內容：采取率，巖芯總長，調查表內容：采取率，巖芯總長， 10cm總長，總長，RQD， 節理頻率，巖芯柱狀圖，節理頻率，巖芯柱狀圖， 點荷載

5、強度，巖芯描述點荷載強度，巖芯描述 （風化，蝕變，充填膠結等）（風化，蝕變，充填膠結等）2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院6第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院7第四章 巖體工程地質調查及分類二、沿暴露面調查二、沿暴露面調查 主要用于邊坡坡面，坑道（隧道）幫壁主要用于邊坡坡面，坑道（隧道）幫壁內容：巖體結構內容：巖體結構結構面組數、密度、產狀、連續性、起伏結構面組數、密度、產狀、連續性、起伏 性、粗糙度性、粗糙度地下水地下水豐富性、水壓、水位、來源豐富性、水壓、水位、來源巖石、不連續面風化情況巖石、不連續面風化情況風化程度、充填物、蝕

6、變風化程度、充填物、蝕變 性、節理寬度性、節理寬度 節理巖塊強度節理巖塊強度 壁面回彈值壁面回彈值 前三項必做，后兩項選作前三項必做，后兩項選作2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院8第四章 巖體工程地質調查及分類1、結構面特征描述、結構面特征描述（1）結構面成因類型）結構面成因類型 層理面層理面 不整合面不整合面老巖層的風化剝蝕面上新巖層的底面（假整合）老巖層的風化剝蝕面上新巖層的底面（假整合） 斷層斷層張性、壓性、張扭、壓扭、構造巖、擦痕張性、壓性、張扭、壓扭、構造巖、擦痕 節理節理未發生錯動的斷層未發生錯動的斷層 劈理劈理（2）不連續面的張開度或厚度（張開）不連續面的張開度或

7、厚度（張開未充填，厚度未充填，厚度充填）充填）（3）不連續面粗糙度（粗糙、一般、光滑）不連續面粗糙度（粗糙、一般、光滑）（4）不連續面滲水性（流水、滲水、潮濕、干燥）不連續面滲水性（流水、滲水、潮濕、干燥） 非滲透性非滲透性（5）不連續面風化蝕變程度（眼觀、回彈值、點荷載）不連續面風化蝕變程度（眼觀、回彈值、點荷載）2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院9第四章 巖體工程地質調查及分類2、沿暴露面的調查方法、沿暴露面的調查方法布測線布測線 （適當高度水平，便于操作）（適當高度水平，便于操作）不連續面的持續性（規模）不連續面的持續性（規模） 地表，坑內的持續性描述不同地表，坑內的持續

8、性描述不同RQD計算（不鉆芯）計算（不鉆芯） 不能準確反映巖石強度不能準確反映巖石強度沿暴露面的調查注意表面未受破壞沿暴露面的調查注意表面未受破壞2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院10第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院11第四章 巖體工程地質調查及分類三、優勢結構面組分析三、優勢結構面組分析（1）赤平極射投影）赤平極射投影 原理：原理： 極點計數圖極點計數圖 極點等密度圖極點等密度圖（2）節理玫瑰花圖）節理玫瑰花圖 分組分組 每組節理數所占比例每組節理數所占比例 以比例數為半徑，走以比例數為半徑，走 向或傾向或傾角為方向繪圖向或傾向

9、或傾角為方向繪圖2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院12第四章 巖體工程地質調查及分類PSNL2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院13第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院14第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院15第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院16第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院17第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院18第四章 巖體工程地

10、質調查及分類第二節第二節 巖體結構分類巖體結構分類巖體結構：是指結構單元（結構面、巖塊）的組合和排列形式。巖體結構：是指結構單元（結構面、巖塊）的組合和排列形式。 巖體的結構影響巖體的力學效應和工程穩定性。巖體的結構影響巖體的力學效應和工程穩定性。分類的作用分類的作用設計施工方法，支護措施設計施工方法，支護措施力學介質模型力學介質模型計算分析計算分析2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院19第四章 巖體工程地質調查及分類巖土工程勘察規范巖土工程勘察規范分五類：分五類：整體狀結構整體狀結構 巖體地質類型巖體地質類型塊狀結構塊狀結構 主要結構體的形狀主要結構體的形狀層狀結構層狀結構 分

11、別對應分別對應 結構面發育情況結構面發育情況碎裂結構碎裂結構 巖土工程特征巖土工程特征散體結構散體結構 可能發生的工程問題可能發生的工程問題 1、2、3、4類具有工程相對性類具有工程相對性2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院20第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院21第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院22第四章 巖體工程地質調查及分類第三節第三節 巖體工程分類巖體工程分類 分類作用：綜合質量評價分類作用：綜合質量評價 服務于設計、施工服務于設計、施工 （很好、好、一般、差、很差）（很好、好、

12、一般、差、很差）結構分類：劃分結構類型結構分類：劃分結構類型 服務于穩定性分析服務于穩定性分析一、分類的參數因素一、分類的參數因素 巖石強度，完整性，不連續面特征，不連續面的風化蝕變程巖石強度，完整性，不連續面特征，不連續面的風化蝕變程度，地下水情況，允許暴露面積，自穩時間度，地下水情況，允許暴露面積，自穩時間 （后兩者具有相關（后兩者具有相關性）性）2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院23第四章 巖體工程地質調查及分類1、 巖石強度巖石強度 即巖體的骨架的強度即巖體的骨架的強度表示：新鮮巖石飽和單軸抗壓強度表示：新鮮巖石飽和單軸抗壓強度分類：硬質（極硬，次硬）分類：硬質（極硬，

13、次硬） 軟質（次軟，極軟）軟質（次軟，極軟）2、巖體完整性、巖體完整性表示：結構面頻率（裂隙度）、間距表示：結構面頻率（裂隙度）、間距 條條/m，m 巖芯采取率巖芯采取率 RQD 90（很好）（很好）,75-90（好）（好）,50-75（一（一 般）般）,25-50（較差）（較差）,25（差）（差） 完整性系數完整性系數 Kv = V2p / V2 2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院24第四章 巖體工程地質調查及分類3、不連續面條件、不連續面條件產狀（與工程臨空面的關系）、粗糙度和充填情況（決產狀（與工程臨空面的關系）、粗糙度和充填情況（決 定其抗剪強度）定其抗剪強度）4、巖體

14、及不連續面風化程度、巖體及不連續面風化程度全風化（土狀），強風化，弱風化，微風化，未風化全風化（土狀），強風化，弱風化，微風化，未風化（原巖）（原巖）5、地下水情況、地下水情況動水、靜水壓力，水理性質動水、靜水壓力，水理性質2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院25第四章 巖體工程地質調查及分類二、分類方法二、分類方法1、普氏分級、普氏分級是一種單指標的綜合分級方法，稱為普氏系數是一種單指標的綜合分級方法，稱為普氏系數表示：巖石單軸抗壓強度除以表示：巖石單軸抗壓強度除以100，即，即f = c/100 (c的單位是的單位是kg/cm2)一般一般f值為值為0-20，常見，常見1-15

15、優缺點：簡單易用；優缺點：簡單易用； 未考慮巖體的結構性，不甚精確未考慮巖體的結構性，不甚精確2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院26第四章 巖體工程地質調查及分類2、RQD巖石質量指標分類巖石質量指標分類（deer于于1964年提出）年提出）單指標分級方法單指標分級方法 定義：定義：采用采用NX鉆頭鉆進，每一回次進尺中，長度大于鉆頭鉆進，每一回次進尺中，長度大于100mm的完整巖心段所占的百分比。的完整巖心段所占的百分比。 依據：依據：RQD 分為分為5級級 評價：評價：考慮了巖石的強度和巖體的破碎程度、結構面的一些特考慮了巖石的強度和巖體的破碎程度、結構面的一些特征，簡單易用

16、；征，簡單易用； 地下水、應力環境、結構面與工程的關系位考慮，仍嫌簡單。地下水、應力環境、結構面與工程的關系位考慮，仍嫌簡單。 2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院27第四章 巖體工程地質調查及分類按按RQD值的巖體質量分類表值的巖體質量分類表2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院28第四章 巖體工程地質調查及分類3、CSIR節理巖體地質力學分類節理巖體地質力學分類（Bieniawski1973年提出）年提出）多次修正，多次修正，1989年發表在年發表在工程巖體分類工程巖體分類一書中一書中（1）考慮因素：巖石質量指標（強度），）考慮因素：巖石質量指標（強度），RQD值

17、，節理間距，值，節理間距， 節理條件，地下水情況節理條件，地下水情況（2）方法：根據各因素的具體情況按表打分）方法：根據各因素的具體情況按表打分 計算計算RMR值值 根據節理裂隙的產狀對根據節理裂隙的產狀對RMR值進行修正值進行修正 根據根據RMR值進行分級值進行分級2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院29第四章 巖體工程地質調查及分類（3）分級：分）分級：分5級級非常好，非常好， 好，好， 一般，一般， 較差，非常差較差，非常差 100-81，80-61，60-41，40-21，20（4）分類意義：平均自穩時間，巖體內聚力，內摩擦角取值）分類意義：平均自穩時間，巖體內聚力，內摩

18、擦角取值（5）評價：考慮因素較全面，使用較方便。適合堅硬節理巖體）評價：考慮因素較全面，使用較方便。適合堅硬節理巖體 不適用于造成擠壓、膨脹和涌水的極軟弱巖體不適用于造成擠壓、膨脹和涌水的極軟弱巖體（6）問題：地下水因素有）問題：地下水因素有3個子項，出現交叉情況怎么辦？個子項，出現交叉情況怎么辦？2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院30第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院31第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院32第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學

19、院33第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院34第四章 巖體工程地質調查及分類4、Q分類分類（巴頓巖體質量分級）（巴頓巖體質量分級）巴頓（巴頓（1974）根據隧道工程實例提出）根據隧道工程實例提出（1）考慮因素：）考慮因素：RQD 節理組數節理組數 節理面粗糙度節理面粗糙度 節理面蝕變程度節理面蝕變程度 裂隙水及地壓力裂隙水及地壓力 后后4項有評分表可查項有評分表可查)()(SRFJJJJRQDQwarn（2）指標計算：）指標計算：式中：式中：Jn 節理組數節理組數 Jr 節理粗糙度系數節理粗糙度系數 Ja 節理蝕變影響系數節理蝕變影響系數 Jw 地下

20、水折減系數地下水折減系數 SRF應力折減系數應力折減系數2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院35第四章 巖體工程地質調查及分類（3）質量分級：）質量分級：9級級特別差，極差，特別差，極差， 很差，很差， 差，差， 一般，一般， 好，好， 很好，很好， 極好，極好， 特別好特別好400（4）分類意義：按）分類意義：按Q值制作的對數曲線，據以大致確定不需支值制作的對數曲線，據以大致確定不需支 護的洞跨度護的洞跨度（5）與）與RMR的關系（的關系（Bieniawski1976年建議）：年建議）： RMR = 9lnQ + 44（6）評價：相近情況下，計算的）評價：相近情況下，計算的Q值

21、差別太大值差別太大 參數不易確定，使用不甚方便參數不易確定，使用不甚方便2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院36第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院37第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院38第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院39第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院40第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院41第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期

22、三華東交通大學土木建筑學院42第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院43第四章 巖體工程地質調查及分類5、BQ分類分類國家國家工程巖體分級標準工程巖體分級標準（GB50218-94）（1）分級方法：根據巖石強度指標和完整性計算巖體基本質量）分級方法：根據巖石強度指標和完整性計算巖體基本質量 指標指標BQ值值 BQ = 90 + 3Rcw + 250Kv 當當Rcw 90Kv +30 時，以時，以Rcw = 90Kv +30帶入上式帶入上式 當當Kv 0.04Rcw + 0.4時，以時，以Kv 0.04Rcw + 0.4代入代入 當無聲測資料時，可根據節

23、理組數查表確定當無聲測資料時，可根據節理組數查表確定Kv 2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院44第四章 巖體工程地質調查及分類考慮地下水、應力場、結構面與工程的關系等對考慮地下水、應力場、結構面與工程的關系等對BQ修正修正 BQ= BQ 100(K1 + K2 + K3 ) K1 、K2 、K3 可查表得到可查表得到（2）分級：根據）分級：根據BQ或或BQ把巖體分為把巖體分為5級級 550 550-451 350-450 350-251 250（3）分類意義：根據）分類意義：根據BQ可大致選擇巖體的物理力學參數和可大致選擇巖體的物理力學參數和 圍巖自穩時間圍巖自穩時間2022年

24、4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院45第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院46第四章 巖體工程地質調查及分類Kv （Vmp / Vcp）22022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院47第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院48第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院49第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院50第四章 巖體工程地質調查及分類6、按聲波速度分類、按聲波速度分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木

25、建筑學院51第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院52第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院53第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院54第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院55第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院56第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院57第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院58

26、第四章 巖體工程地質調查及分類7、主要行業部門圍巖分類、主要行業部門圍巖分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院59第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院60第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院61第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院62第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院63第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院64第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院65第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院66第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院67第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院68第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院69第四章 巖體工程地質調查及分類2022年4月13日星期三華東交通大學土木建筑學院70第四章 巖體工程地質調查及分類2022