现代公路Ｉ ＨＩＧＨＷＡＹ一 种工程岩体稳定性分级方法之间的 三 联系和参数分析 承德路桥建设总公司 翟晶平 董立军 赵帅 ■●●●●山 体稳定性分级法是评估岩体稳定 的稳定性，研究其安全支护措施。岩 归分析 建立了带２个限制条件的岩体 臼性的常用方法之一，国标（＜－ｒ－Ａ 体分级法则是在地质调查和简易岩石 基本质量指标ＢＱ计算公式以及各级岩 岩体分级方法》、ＲＭＲ方法以及Ｑ值法 力学测试基础上 借助于建立在大量 体的ＢＱ范围。 是最常用的三种岩体稳定性分级方法。 本文分析了三种分级方法所考虑的参 数，研究三种方法之间的区别和联系， 比较各自的特点以及适用范围。并且通 过承德烧锅隧道项目的实际情况对国标 《工程岩体分级方法》的实际使用情况 进行了评估。 岩石是地球上最普通、最常见的 一种地质材料，其不仅是矿 岩采掘作 业的重要对象，还被广泛应用于国民经 济建设的多种行业中．尤其是在各种岩 体工程中应用更多。对于稳定性差的岩 体．需要进行与之相对应的支护措施， 以此来保证施工期间和使用过程的耐久 性和安全性．否则，轻者造成安全隐 患．影响工程质量．严重的甚至会产生 安全事故，造成生命财产的损失。但如 果对于地下岩石工程设计过于保守 又 会拖慢工期．造成工程投资的浪费。因 此，在施工过程中及时准确地进行工程 岩体的稳定性判断．对于保证工程质量 和施工进度．做到节省投资与确保安全 性有重要的意义。 评价岩体稳定性的方法 评价岩体稳定性的基本方法有 ３种：即分析计算法、模拟试验法和 岩体分级法。分析计算法和模拟试验 法 是在地质调查和详细岩石力学测 试的基础上．通过一定的简化模型． 包括荷载的简化、几何边界条件的简 化、应力应变关系或材料的简化．运 用数学手段或模拟理论．来分析岩体 ６６ ＴＲＡＮＳＰ０ＷＯＲＬＤ ２０１４ Ｎｏ．１４｛岫） 工程实践和岩石力学测试基础上的工 程岩体分级标准 来判断岩体的稳定 性 研究其安全支护措施。 工程岩体稳定性分级方法 国标 工程岩体分级方法）） 工程岩体分级方法》考虑两个 方面的因素对工程岩体稳定性进行分 级：岩体基本质量指标和修正指标。岩 体基本质量主要考虑岩石的坚硬程度和 岩体的完整性。岩石的坚硬程度的定性 划分是在现场由锤击岩石的声音是否清 脆，回弹和震手程度以及是否能够击碎 来判断的．另外还需要根据岩石浸水后 有无吸水反应来判断。岩石坚硬程度的 定量指标由岩石的饱和单轴抗压强度 Ｒｃ来确定 当现场条件有限，无法获 得的实测值时．也可以采用实测的岩石 点荷载强度指数Ｉｓ（５Ｏ）的换算值，按照 下式换算： Ｒ ２２．８２／￣－７５Ｓ（５０）（１） 岩体的完整性程度定性划分是根 据结构面的发育程度和主要结构面的结 合程度来判断的 定量指标应采用岩体 完整性指数Ｋｖ。 （ ／ ｆ） ｛２） 式中，ＶＰｍ是岩体弹性纵波波 速，ＫＭ／Ｓ Ｖｐｔ是岩石弹性纵波波速 ＫＭ，Ｓ。 通过考虑上述的分级因素 可以 获得岩体的基本质量指标ＢＱ。《工程 岩体分级方法》以５级分级档数，以和 差法为建立公式的主要形式 经逐步回 Ｑ：９０＋３Ｒ ＋２５０Ｋｖ（３） ＲＭＲ方法 ＲＭＲ方法是Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ Ｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ的简称．这种方法是岩体稳定 性分级方法的先驱比尼奥斯基首先创立 的。ＲＭＲ方法主要的分级因素是岩石 的饱和单轴抗压强度Ｒｃ、岩石的ＲＱＤ 值、结构面情况．地下水以及主要结构 面和工程之间的关系。和国标 工程岩 体分级方法》类似，ＲＭＲ方法同样分 为两步来确定工程岩体的质量指标。首 先通过Ｒｃ、ＲＱＤ、结构情况以及地下 水情况对岩体质量进行初步的评分，然 后通过评估结构面产状与工程走向之间 的关系对岩体稳定性评分进行修正，最 终获得岩体的ＲＭＲ评分值。 ＲＭＲ＝）－（分级因素评分）＋结构面产 状修正 （４） Ｑ分类法 Ｑ分类法又称为巴顿岩体质量分类 法，首先由挪威岩土工程研究所的巴顿 教授等于１９７４年提出的。Ｑ分类法的 分级因素与国标 工程岩体分级方法》 和ＲＭＲ方法是类似的，包括岩石ＲＱＤ 值 节理组数、最不利节理面粗糙程 度、软弱结构面蚀变程度和填充程度、 地下水和地应力情况。公式５给出了工 程岩体Ｑ值的计算方法： Ｑ：～ＲＱ＃． ．土 Ｊ ｎ Ｊ ＳＲＦ ５＼ 式中，ＲＱＤ一岩石质量指标： Ｊｎ一节理组数； Ｊ卜节理面粗糙系数： Ｊａ一节理蚀变系数： 来最为复杂，需要有经验的工程技术人 取管棚等超前支护措施。对于ＩＶ围岩开 员才能准确地使用，主观性较大。 挖段，岩体为侏罗系后城组砾岩．岩体 裂隙节理稍发育，岩体呈碎石状压碎结 Ｊｗ一节理水折减系数： ＳＲＦ－－地应力折减系数。 从式５中可以看出．岩体的Ｑ值由三 个比值组成． 、 和 。 国标 工程岩体分级方法 在承德烧锅隧道项目的应用 承德烧锅隧道是大广高速冀蒙界 构。围岩开挖顶部无支护时可产生较大 坍塌，侧壁有时失去稳定。施工时应喷 浆、加钢筋网并设系统锚杆．采用仰 ｊ ｎ ｊ ｄ ｓＲＦ 代表岩体的完整性程度，而且ＲＱＤ值 至承德西环连接线的重要组成部分，位 拱。…级围岩主要为微风化侏罗系后城 和Ｊｎ是相互削减的关系．节理组数越 于承德市双滦区烧锅村和双滦区滦河电 少，ＲＱＤ值越高，从而导致整个比值 厂交界的山丘地段。洞区地面标高为 ， 组砾岩．岩石裂隙不太发育 岩体成镶 嵌结构。围岩开挖拱部无支护时可产生 升高。 代表岩体结构面（节理）的 ３７０～４６０ｍ，进口段地形较陡峭，出 小坍塌，侧壁基本稳定。施工时应喷 口段地形较舒缓．在地貌上属于丘陵地 形态，充填物特征及其次生变化程度． 带。进、出洞口地形均为山丘坡脚地 浆 加钢筋网并设系统锚杆。 Ｑ值法中采用情况较差的节理面、Ｌ十算该 形。根据 公路工程地质勘查规范》对 ｒ 结论 通过本文的研究，得出以下的 比值。 ！！！：代表水与其他应力存在时 烧锅隧道周围的地质环境进行地质勘查 ＳＲＦ 以及钻探，获得烧锅隧道围岩稳定性分 结论： 对岩体质量的影响。通过式５，根据求 级所需的指标。本次勘察根据影响围岩 得的Ｑ值．将岩体分为９类 异常差、 稳定性的主要因素：如岩石的物理力学 工程岩体分级方法是完全依据岩 石力学理论进行工程计算与完全根据工 程经验之间的妥协，是进行工程岩体稳 极差、很差、差、一般、好、很好、极 性质、岩层厚度、岩石节理裂隙、断 好、异常好。 层、软弱夹层等来进行隧道区的围岩分 定性评估的简便方法，可以为工程围岩 三种岩体稳定性分级方法的联系 级。具体的烧锅隧道围岩分段分级如表 的支护提供准确可行的建议。和区别 国标 工程岩体分级方法》、 １所示 国标 工程岩体分级方法》、 ＲＭＲ方法与Ｑ值法是三种常用的工程 岩体稳定性分级方法，国标《工程岩 体分级方法》 ，ＲＭＲ方法与Ｑ值法相 表１中岩石基本质量指标修正值 ＲＭＲ方法以及Ｑ值法都是现阶段进行 【ＢＱ】根据式６求得： 工程岩体稳定性分级常用的方法。国标 《工程岩体分级方法》相对比较客观， ＢＱ值和工程技术人员的主观性关系联 ｆＢＱ ＢＱ一１ＯＯ ｆＫ１＋Ｋ２＋Ｋ３） （６） 比较为简便，而且国标《工程岩体分 式中，Ｋ１为地下水修正系数．Ｋ２ 级方法》主观性较低，对于工程技术 人员要求最低，是目前比较合适的工 程岩体分级方法。 日根据承德烧锅隧道项目的实际情 系较少，操作起来也最为简单 ＲＭＲ 为软弱结构面产状影响修正系数，Ｋ３ 方法中有三个参数是通过测试获得的定 为初始应力状态影响修正系数。 量指标，其他的参数需要工程技术人员 根据获得的岩石稳定性分级，烧 查表获得，但参数获得方法比较简单， 锅隧道对于不同等级的岩体采取不同的 况，对国标 工程岩体分级方法》的使 用情况进行评估，认为国标《工程岩体 所以整体操作性也较为简单。Ｑ值法所 支护措施。对于Ｖ级围岩开挖段，由于 需的参数较多，而且除ＲＱＤ值以外． 基本为坡积土层 稳定性很差，易出现 分级方法》操作简便．支护措施可靠， 顶部整体坍塌。施工时应喷浆、加钢筋 所有的参数都需要在现场进行查表确 比较适合目前的岩石地下工程。 定．而且分级也最为详细．所以操作起 网并设系统锚杆，采用仰拱，必要时采 表１烧锅隧道围岩分段．分级表 围岩 坡积土层 分段里程 ＺＫ１＋６８５ｍ－ＺＫ１＋８１５ｍ ＹＫ１＋６２５ｍ－ＺＫ１＋７９５ｍ ＲＱＤ Ｋ Ｒ。（ＭＰａ） ＢＱ 【ＢＱ１ 围岩分级 Ｖ ＺＫ０＋７２５ｍ．ＺＫ０＋７４５ｍ 砾岩中风化带 ＺＫ１＋６６５ｍ—ＺＫ１＋６８５ｍ ＹＫ０＋６０５ｍ—ＹＫ０＋６２５ｍ ＹＫ１＋５８５ｍ—ＹＫ１＋６２５ｍ ＺＫ０＋７４５ｍ—ＺＫ１＋６６５ｍ ５４．８Ｏ ０．５５ ３３．６ ３２８．３Ｏ ２９８．３Ｏ ｌＶ 微风化砾岩 ＹＫＯ＋６２５ｍ．ＹＫ１＋５８５ｍ ８８．１５ ０．６５ ７５ ５ ４７９．５ ４４９ ５ ［１ ｌ２０１４年第１４期＿５月 】 交通世界》工程・技术６７