围岩分类
更新时间:2023-03-13 19:17:01 阅读量: 教育文库 文档下载
围岩分类
地峡工程围岩分类是依据地下工程围岩稳定的主要影响因素,将围岩的稳定性及主要的支护措施分成若干级序,便于地下岩土工程勘察,设计、施工及监测部门之间有关参数的互相对接,为地下工程的综合处理提供简要的方法。
由于影响围岩的因素较多,尤其是在时间和空间上表现出的非线性,使得围岩分类难于确定统一标准,因此在我国的不同行业、根据长期实线经验的总结,出现了不同的分类方法,他们既互相区别,又相互关联,但本质上是一致的。下面列出几个主要的分类。
1.《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)地下洞室围岩分类
地下洞室围岩的质量分级应与洞室设计采用的标准一致,无特殊要求时可根据现行国家标准《工程岩体分级标准》(GB50218)执行。
1)洞室围岩应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ两者相结合,按表14.2-1确定其基本质量级别。a、岩体基本质量分级应符合表14.2-1的规定。
岩体基本质量分级 表14.2-1
基本质量级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 岩体基本质量的定性特性 岩体基本质量指标BQ >550 550~451 450~351 坚硬岩,岩体完整 坚硬岩,岩体较完整;较坚硬岩,岩体完整 坚硬岩,岩体较破碎;较坚硬岩或软硬岩互层,岩体较完整;较软岩,岩体完整 坚硬岩,岩体破碎;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;岩体较完整~较破碎;软岩,岩体完整~较完整 较软岩,岩体破碎;软岩,岩体较破碎~破碎;全部极软岩及全部极破碎岩 Ⅳ 350~251 Ⅴ ≤250 注:1、岩石坚硬程度可按表14.2-2划分
2、岩体完整程度定量指标应采用实测的岩体完整性系数Kv值按表14.2-3划分; 当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数Jv按表14.2-4确定Kv值。 b、岩石按饱和单轴抗压强度?r划分其坚硬程度应符合表14.2-2的规定。 c、岩体按完整性系数Kv划分其完整程度应符合表14.2-3的规定。 d、Jv与Kv对照应符合表14.2-4的规定。
岩石坚硬程度 表14.2-2
Rc(Mpa) 坚硬程度 >60 坚硬岩 60~30 较坚硬岩 30~15 较软岩 15~5 软岩 <5 极软岩 2)当地下洞室遇有下列情况之一时; a、有地下水;
b、围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用; c、存在表14.2-5所列高初始应力现象。
应对岩体基本质量指标值BQ修正,并以修正后的[BQ]值按表14.2-1确定围岩质量级别。
3)高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象,可按表14.2-5的规定,判定其应力情况。
高初始应力区岩体开挖时主要现象表14.2-5
应力情况 主 要 现 象 1、硬质岩:开挖过程中时有岩爆发生,有岩块弹出,洞 壁岩体发生剥离,新生裂缝多,成洞性差;基坑有剥离现象,极高应力 成形性差; 2、软质岩:岩芯常有饼化现象,开挖过程中洞壁岩体有剥离,位移极为显著,甚至发生大位移,持续时间长,不易成洞;基坑发生显著隆起或剥离,不易成形 1、硬质岩:开挖过程中可能出现岩爆,洞壁岩体有剥离和掉块现象,新生裂缝较多,成洞性较差;基坑时有剥离现高应力 象,成形性一般尚好; 2、软质岩:岩芯时有饼化现象,开挖过程中洞壁岩体位移显著,持续时间较长,成洞性差;基坑有隆起现象,成形性较差 4~7 <4 2.铁路隧道围岩分类 铁路隧道围岩分类,见表14.2-10和表14.2-11。
铁路隧道围岩分类 表14.2-10
围岩主要工程地质条件 类别 主要工程地质特征 硬质岩石(饱和极限抗压强度Rb>60MPa)受Ⅵ 地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);层状岩层为厚层,层间结合良好 硬质岩石(Rb>30MPa)受地质构造影响较重,节理较发育,有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状及组合关系不致产生滑动;Ⅴ 层状岩层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象;或为硬质岩石偶夹软质岩石 呈大块状 砌体结构 结构特征和完整状态 呈巨块状 整体结构 围岩开挖后的稳定状态(单线) 围岩稳定,无坍塌,可能产生岩爆 暴露时间长,可能会出现局部小坍塌,侧壁稳定,层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落 软质岩石(Rb≈30MPa)受地质构造影响轻微,呈巨块状、整体结节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好 构 硬质岩石(Rb>30MPa)受地质构造影响较重,节理发育,有层状软弱面(或夹层),但其产状呈块(石) 及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层碎(石)状 Ⅳ 或中层,层间结合差;多有分离现象;或为硬、镶嵌结构 软质岩石互层 软质岩石(5MPa
2、风化作用对围岩分类的影响可从以下两方面考虑:结构完整状态方面:当风化作用使岩体结构松散、破碎、软硬不一时,应结合因风化作用造成的各种状况,综合考虑确定围岩的结构完整状态;岩石类别方面;当风化作用使岩石成分改变,强度降低时,应按风化后之强度确定岩石类别;
3、遇有地下水时,可按下列原则调整围岩类别:在Ⅵ类围岩或属于V类的硬质岩中,一般地下水对其稳定影响不大,可不考虑降低;在Ⅳ类围岩或属于V类的软质岩石,应根据地下水的类型、水量大小和危害程度调整围岩类别,当地下水影响围岩稳定产生局部坍塌或软化软弱面时,可酌情降低1级;Ⅲ类、Ⅱ类围岩已成碎石状松散结构,裂隙中并有黏性土充填物。地下水对围岩稳定性影响较大,可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情况,判断其对围岩的危害程度,适当降低1~2级;在Ⅰ类围岩中,分类已考虑了一般含水情况的影响,但在特殊含水地层(如处于饱水状态或具有较大承压水流时)需另作处理;
4、本表中“类别”和“围岩主要工程地质条件”栏,适用于单线、双线和多线隧道,但不适用于特殊地质条件的围岩(如膨胀性围岩、多年冻土等)。
在隧道施工过程中,根据对隧道围岩的直接观察和量测、试验结果,进一步判定坑道围岩的稳定性和核定岩层构造、岩性及地下水情况。当发现设计文件与实际情况不相符时,应及时修改围岩类别,并变更衬砌设计。
确定荷载和进行隧道结构计算所需要的围岩物理力学指标设计参数,宜通过勘探和试验手段取得。当无试验资料时,可应用工程类比法参照表14.2-12所列数值选用,但应在施工中加以验证。
各类围岩的物理力学指标 表14.2-12
围岩类别 Ⅵ Ⅴ 重度γ (kN/m3) 26~28 25~27 弹性抗力系数K 变形系数 (MPa/m) 1800~2800 1200~1800 (GPa) >50 20~50 泊松比v 0.1~015 0.12~0.20 计算摩擦角φ (°) >78 70~78 Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 23—25 19~22 17~20 15~17 500—1200 200~500 100—200 <100 5~25 2~10 <2 <1 0.15~0.30 0.20~0.35 0.30~0.45 0.35~0.50 60~70 50~60 40~50 30~40 注:本表数值不包括黄土地层。
3.公路隧道围岩分类
《公路工程地质岩勘察规范》(JTJ064—98)隧道围岩划分为Ⅰ~Ⅵ类。其围岩主要工程地质条件与围岩开挖后的稳定状态,见表14.2-13。
1)围岩主要工程地质特征 a、岩石等级划分
将岩浆岩、沉积岩和变质岩,依岩性、物理力学指标、耐风化能力及建筑材料的要求,划分为硬质岩石及软质岩石两级,又依饱和抗压极限强度Rb与工程的关系分为四种,其标准及代表性岩石见表14.2-14。
隧道围岩分类 表14.2-13
围岩主要工程地质条件 类别 主要工程地质特征 结构特征和完整状态 围岩开挖后的稳定状态(坑道跨度5m时) 硬质岩石[饱和抗压极限强度Rb>60MPa(600kgf/Ⅵ cm2)]:受地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);层状岩层为厚层,层间结构良好。 硬质岩石[Rb>30MPa(300kgf/cm2)]:受地质构造影响较重,节理较发育,有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩Ⅴ 层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象;或为硬质岩石偶夹软质岩石 软质岩石[Rb≈30MPa(300kgf/cm2)]:受地质构造影响轻微,节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好 硬质岩石[Rb>30MPa(300kgf/cra2)]: 呈巨块状整围岩稳定,无坍塌,可体结构 能产生岩爆 暴露时间长,可能会出呈大块状砌现局部小坍塌,侧壁稳体结构 定,层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落 呈巨块状整体结构 受地质构造影响严重,节理发育,有层状软弱面(或夹呈块(石)碎 层),但其产状及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层(石)状镶嵌Ⅳ 为薄层或中层;层间结合差,多有分离现象,或为硬、结构 软质岩石互层 软质岩石[Rb=5~30MPa(50~300kgf/cm)]:受地质构造影响较重,节理较发育;层状岩层为薄层、中层或厚层;层间结合一般 硬质岩石[Rb>30MPa(300kgf/cm2)]:受地质构造影响很严重,节理很发育;层状软弱面(或夹层)已基本被破坏 Ⅲ 软质岩石[Rb=5~30MPa(50~300kgf/cm2)]:受地质构造影响严重,节理发育 土:1、略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土; 2拱部无支护时可产生小坍塌,侧壁基本稳定,爆破震动过大易坍 呈碎石状压碎整体结构 呈碎石状压碎整体结构 拱部无支护时可产生呈块(石)碎 较大的坍塌,侧壁有时(石)状镶嵌失去稳定 结构 1、呈大体状 2、一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石压密结构;土; 3、黄土(Q1、02)。 2、3、呈巨块状整体结构 石质围岩位于挤压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹呈角(砾)碎土或土夹石状 Ⅱ (石)状松散围岩易坍塌,处理不当结构非黏性会出现大坍塌,侧壁经石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内,呈角砾、砂、泥松软件 土呈松散结常小坍塌,浅埋时易出构黏性土及现地表下沉(陷)或坍黄土呈松软至地表 结构 石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内,呈角砾、砂、泥松软体 Ⅰ 软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等 黏性土呈易蠕动的松软结构;砂性土呈潮湿松散结构 b、围岩受地质构造影响程度的等级划分见表14.2-5 c、围岩节理(裂隙)发育程度的划分见表14.2-16
围岩极易坍塌变形、有水时土砂常与水一齐涌出,浅埋时易坍至地表 d、层状岩层的层厚划分:厚层:大于0.5m;中层:0.1m~0.5m;薄层:小于0.1m。 e、风化作用对围岩分类的影响:
结构完整状态方面:当风化作用使岩体结构松散、破碎、软硬不一时,应结合因风化作用造成的 各种状况,综合考虑确定围岩的结构完整状态。
岩石等级方面:当风化作用使岩石成分改变,强度降低时,应按风化后之强度确定岩石等级。 f、遇有地下水时,可按下列原则调整围岩类别:
在Ⅵ类围岩或属于V类的硬质岩石中,一般地下水对其稳定性影响不大,可不考虑降低。 在Ⅵ类围岩或属于V类的软质岩石,应根据地下水的类型、水量大小和危害程度调整围岩类别。当地下水影响围岩稳定产生局部坍塌或软化软弱面时,可酌情降低1级。
岩石等级划分 表14.2-14
饱和抗压极限强度 耐风化能力 岩石等级 Rb [MPa(kgf/cm2)] 极硬岩 硬质 岩石 硬质石 >60 (600) >30 (300) 5~30 (50~300) ≤5 (50) 弱 强 程度 现象 暴露后一、二年尚不易风化 代表性岩石 1、花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩类; 2、硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩类; 3、片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩类 软质 岩石 软硬岩 极软岩 暴露后数 1、凝灰岩等喷出岩类; 日至数月 2、泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、灰质页即出现风岩、泥灰岩、泥岩、劣煤等沉积岩类; 3、云母片岩或千枚岩等变质岩类 化壳
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