【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和施工設(shè)計(jì)階段，特別是施工期間，必須進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分級(jí)，并應(yīng)根據(jù)勘測(cè)測(cè)試資料和開挖揭露的巖體觀察量測(cè)資料，對(duì)初步分級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，確定圍巖詳細(xì)分級(jí)。 影響圍巖穩(wěn)定的因素多種多樣，主要是巖石 (體 )的物理力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育情況、承受的荷載(工程荷載和初始應(yīng)力 )、應(yīng)力變形狀態(tài)、幾何邊界條件、水的賦存狀態(tài)等。這些因素中，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況是獨(dú)立于各種工程類型的，反映出了巖體的基本特性，在巖體的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)中，對(duì)穩(wěn)定性關(guān)系最大的是巖石堅(jiān)硬程度，巖體的構(gòu)造發(fā)育狀態(tài)，巖體的不 連續(xù)性、節(jié)理化程度所反映的巖體完整性是地質(zhì)體的又一基本屬性。因此本規(guī)范將巖石堅(jiān)硬房地產(chǎn) E 網(wǎng) 房地產(chǎn)與物業(yè)管理實(shí)用資料庫 程度和巖體的完整程度作為巖體基本質(zhì)量分級(jí)的兩個(gè)基本因素。這一觀點(diǎn)已為國(guó)內(nèi)外多數(shù)圍巖分級(jí)方法所采納。 3． 6． 2 巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度的定性劃分和定量指標(biāo)的確定方法是在分析比較了國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和眾多圍巖分級(jí)后提出的。 1 巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分，主要應(yīng)考慮巖石的成分、結(jié)構(gòu)及其成因，還應(yīng)考慮巖石內(nèi)化作用的程度，以及巖石受水作用后的軟化、吸水反應(yīng)情況。為了便于現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)直觀地鑒別巖石堅(jiān)硬程度，在 “定性鑒定 ”中規(guī)定了用錘擊難易、回 彈強(qiáng)度、手觸感覺和吸水反應(yīng)等方法。 本條文表 3． 6． 21規(guī)定了用 “定性鑒定 ”和 “代表性巖石 ”兩項(xiàng)作為定性評(píng)價(jià)巖石堅(jiān)硬程度的依據(jù)。在定性劃分時(shí)，應(yīng)注意作綜合評(píng)價(jià)，在相互檢驗(yàn)中確定堅(jiān)硬程度并定名。 總結(jié)并參考國(guó)內(nèi)已有的劃分方法和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可將巖石劃分為硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖兩大檔次，再進(jìn)一步劃分為堅(jiān)硬巖、較堅(jiān)硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖五個(gè)檔次。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料，巖石風(fēng)化程度的劃分和定義可按表 33進(jìn)行。 2 表征巖石堅(jiān)硬程度的定量指標(biāo)有巖石單軸抗壓強(qiáng)度度 Rc、彈性 (變形 )模量 Er、回彈值等。本規(guī)范采用將巖石單 軸飽和抗壓強(qiáng)度 Rc作為反映巖石堅(jiān)硬程度的定量指標(biāo)。 國(guó)內(nèi)外研究表明，巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度與巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度之間有良好的相關(guān)關(guān)系，表 3—4列舉了國(guó)內(nèi)外研究者提出的二者之間的回歸方程。 經(jīng)分析驗(yàn)證，本規(guī)范采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的換算式 (3． 6． 2)．將實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù) Is（ 50）換算為 Rc作為反映巖石堅(jiān)硬程度的輔助定量指標(biāo)。 3 本規(guī)范以 Rc=30MPa作為硬質(zhì)巖與軟質(zhì)巖的劃分界限。根據(jù) Rc和定性劃分將巖石堅(jiān)硬程度劃分為五級(jí)，表 3． 6． 22列示了 Rc與堅(jiān)硬程度對(duì)照關(guān)系。 4 巖體完整程度的定性劃分，采用結(jié) 構(gòu)面發(fā)育程度、主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度和主要結(jié)構(gòu)面類型作為劃分依據(jù)。按表 3． 6． 23作定性劃分時(shí)，應(yīng)注意上述三項(xiàng)依據(jù)的綜合分析評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上對(duì)巖體完整程度進(jìn)行定性劃分并定名。 表 3． 6． 23中， “主要結(jié)構(gòu)面 ”是指相對(duì)發(fā)育的結(jié)構(gòu)面，或?qū)鷰r穩(wěn)定性影響較大的結(jié)構(gòu)面。 結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度由結(jié)構(gòu)面組數(shù)和平均間距來反映。表 3． 6． 2—3中所列平均間距數(shù)據(jù)，主要參房地產(chǎn) E 網(wǎng) 房地產(chǎn)與物業(yè)管理實(shí)用資料庫 考了我國(guó)工程實(shí)踐和有關(guān)規(guī)范的劃分情況。 結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度應(yīng)從結(jié)構(gòu)面特征即張開度、粗糙狀況、填充物性質(zhì)及其性狀等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。 現(xiàn)場(chǎng)鑒定結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度時(shí)，除應(yīng)注意 結(jié)構(gòu)面縫隙的寬度外，還應(yīng)注意描述結(jié)構(gòu)面兩側(cè)壁巖性的變化，充填物性質(zhì) (來源、成分、顆粒大小 )，膠結(jié)情況及賦水狀態(tài)等，綜合分析評(píng)價(jià)它們對(duì)結(jié)合程度的影響。 結(jié)構(gòu)面粗糙情況也是決定結(jié)構(gòu)面結(jié)合好壞的一個(gè)重要方面。結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏程度，很大程度上影響該結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度。 5 巖體完整程度的定量指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外普遍采用的有：巖體完整性指數(shù) Kv、巖體體積節(jié)理數(shù) Jv、巖石質(zhì)量指標(biāo) RQD、節(jié)理平均間距、巖體與巖塊的動(dòng)靜彈模比、巖體龜裂系數(shù)等。目前國(guó)內(nèi)諸多圍巖分級(jí) (分類 )方法中，大多數(shù)認(rèn)為 kv、 Jv和 RQD三項(xiàng)指標(biāo)能較全面體現(xiàn)巖體的 完整狀態(tài)。其中 Kv和 Jv兩項(xiàng)具有應(yīng)用廣泛，測(cè)試或量測(cè)方法簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。 RQD值國(guó)外應(yīng)用較多，但考慮到我國(guó)工程勘探中，由于鉆頭、鉆具及工藝等原因， RQD數(shù)量少，且缺乏統(tǒng)一性和可比性，因此本規(guī)范遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，只選用 Kv和 Jv來定量評(píng)定巖體的完整程度。 根據(jù)實(shí)測(cè)的包含有各種結(jié)構(gòu)面及充填物巖體的聲波縱波速度 (υ pm)和基本上不明顯結(jié)構(gòu)面的巖塊縱波速度 (υ pr)，即可得出 Kv值 [Kv=(υ pm／ υpr)2]。它既反映了巖體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度，又反映了結(jié)構(gòu)面的性狀，是一項(xiàng)能從量上全面反映巖體完整程度的指標(biāo)。 巖體體 積節(jié)理 (結(jié)構(gòu)面 )數(shù) Jv值是國(guó)際巖石力學(xué)委員會(huì)推薦用來定量評(píng)價(jià)巖體節(jié)理化程度和單元巖體的塊度的一個(gè)指標(biāo)。經(jīng)國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用，認(rèn)為它具有上述物理含義，而且在勘察各階段及施工階段容易獲得?？紤]到 Jv值不能反映結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度，特別是結(jié)構(gòu)面的張開程度和充填物性狀等，因此，本規(guī)范規(guī)定 Jv值作為評(píng)價(jià)巖體完整程度的輔助定量指標(biāo)。 6 考慮到工程建設(shè)的可行性階段和初勘階段，以及對(duì)三級(jí)以下公路的隧道和高等級(jí)公路的短隧道往往不進(jìn)行彈性波探測(cè)，或者因?yàn)榭睖y(cè)單位缺乏彈性波 (聲波 )測(cè)試手段，無法獲取 Kv值。在無實(shí)測(cè) Kv值時(shí)，測(cè)得的 Jv值 可按表 ． 2—4對(duì)應(yīng)換成 Kv值。根據(jù)我國(guó)鐵道科學(xué)研究院西南分院、昆明水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院試驗(yàn)研究， Jv值與 Kv有較相好的相關(guān)性。表 3． 6． 2—4就是在綜合有關(guān)單位成果的基礎(chǔ)上提出的。 3． 6． 3 根據(jù)分級(jí)因素的定量指標(biāo)對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行定量分級(jí)的方法有上百種，大致可歸納為三種： 1)單參數(shù)法。如 RQD法，就是以修正的 10cm以上巖芯長(zhǎng)度之和與鉆孔總長(zhǎng)度的百分比為依據(jù)進(jìn)行分級(jí)的方法。 2)多參數(shù)法。如東北大學(xué)以 Rc、巖體彈性波縱波速度 (υ pm)、平均節(jié)理間距 (dp)和圍巖位移穩(wěn)定時(shí)間四項(xiàng)參數(shù)為依據(jù)，通過計(jì)算程序 進(jìn)行動(dòng)態(tài)分級(jí)的方法。 3)多參數(shù)組成的綜合指標(biāo)法。如總參工程兵第四設(shè)計(jì)研究院坑道工程圍巖分級(jí)中，由 Rc、 Kv、地下水狀態(tài)和巖層產(chǎn)狀四項(xiàng)參數(shù)組成分級(jí)指標(biāo)。也有人提出對(duì) Rc巖體完整性、含水情況和風(fēng)化程度四方面分別評(píng)分，最后給出表示巖體質(zhì)量的總分。巴頓 (Barton)的 Q分級(jí)法屬于這一種。 本規(guī)范采用多參數(shù)法，以兩個(gè)分級(jí)因素的定量指標(biāo) Rc及 Kv為參數(shù)，計(jì)算求得巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，作為分級(jí)的定量依據(jù)。 計(jì)算巖體質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型有很多種，例如巴頓 (Barton)、谷振德模型等?？倕⒐こ瘫谒脑O(shè)計(jì)研究院等單位在分級(jí)中采 用的是積商模型、別尼威斯基 (Bieniawskiz． T． )模型，水電部昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)院、鐵道部科學(xué)研究院西南分院等采用和差模型。 本規(guī)范采用逐步回歸、逐步判別等方法建立并檢驗(yàn)基本質(zhì)量指標(biāo) BQ的計(jì)算公式．屬于和差模型。 房地產(chǎn) E 網(wǎng) 房地產(chǎn)與物業(yè)管理實(shí)用資料庫 這一數(shù)學(xué)模式，用權(quán)值系數(shù)計(jì)算各因素的單值，用和差計(jì)算質(zhì)量總值，最后得出巖體基本質(zhì)量指標(biāo) BQ的計(jì)算公式，即式 (3． 6． 3)。 需指出，巖體基本質(zhì)量指標(biāo) BQ的計(jì)算公式，是在現(xiàn)有的抽樣總體的基礎(chǔ)上確定的。 隨著本規(guī)范使用中經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累，對(duì)公式中的系數(shù)可能要作一定的調(diào)整，但其數(shù)學(xué)模式、分級(jí)檔數(shù) 和分級(jí)界限可保持不變。 使用式 (3． 6． 3)時(shí)應(yīng)遵守的限制條件，分別以兩個(gè)函數(shù)的形式規(guī)定了該式上下限的使用條件。限制條件之一是對(duì)式 (3． 6． 3)上限的限制，這是注意到巖石的 Rc過大，而巖體的 Kv不大時(shí)，對(duì)于這樣堅(jiān)硬但完整性較差的巖體，其穩(wěn)定性較低， Rc雖高但對(duì)穩(wěn)定性起不了多大的作用，如果不加區(qū)別地將原來測(cè)得的 Rc值代入 公式，過大的 Rc值使得巖體基本質(zhì)量指標(biāo) BQ大為增高，造成對(duì)巖體質(zhì)量等級(jí)及實(shí)際穩(wěn)定性作出錯(cuò)誤的判斷。使用這一限制條件可獲得經(jīng)修正過的 Rc值。例如，當(dāng) kv=0． 55時(shí)，實(shí)測(cè) Rc值大于 79． 5MPa，取用 79． 5MPa，反之，取用實(shí)測(cè)值。 第二個(gè)限制條件是對(duì)式 (3． 6． 3)下限的限制，這是針對(duì)巖石的 Rc很低，而相應(yīng)巖體 kv值過高的情況下給定的。這是注意到，完整性雖好但甚為軟弱的巖體，其穩(wěn)定性仍然是不好的，將過高的實(shí)測(cè) kv值代入公式也會(huì)得出高于巖體實(shí)際穩(wěn)定性或質(zhì)量等級(jí)的錯(cuò)誤判斷。使用這一限制條件時(shí)，可獲得經(jīng)修正過的 Kv值。例如，當(dāng) Rc=10MPa時(shí)，實(shí)測(cè) Kv值大于 0． 8時(shí)取用 0． 8，反之，取用實(shí)測(cè)值。 出現(xiàn)定性分級(jí)與定量分級(jí)不吻合的情況是正常的。若兩者定級(jí)不一致時(shí)，可能定性評(píng)級(jí)不符合巖體的實(shí)際級(jí)別，也 可能是測(cè)試數(shù)據(jù)在選用或?qū)崪y(cè)時(shí)缺乏代表性，或兩者兼而有之。必要時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行定性鑒定和定量指標(biāo)的復(fù)核，在此基礎(chǔ)上經(jīng)綜合分析，重新確定巖體基本質(zhì)量的級(jí)別。 為了提高定級(jí)的準(zhǔn)確性，宜由有經(jīng)驗(yàn)的人作定性分級(jí)，定量指標(biāo)測(cè)試的地點(diǎn)與定性分級(jí)的巖石工程部位應(yīng)一致。 根據(jù)我國(guó)目前的實(shí)際情況，在隧道工程可行性研究和初步勘測(cè) (初步設(shè)計(jì) )階段，中、短隧道或三級(jí)以下公路的隧道工程，基本上沒有開展巖石物理力學(xué)測(cè)試和彈性波 (聲波 )探測(cè)，無法獲得評(píng)價(jià)圍巖基本質(zhì)量指標(biāo) BQ的參數(shù)，因此本條規(guī)定，出現(xiàn)上述情況時(shí)，圍巖級(jí)別的確定，可以定性劃分為 主要依據(jù)，或采用工程類比的方法加以劃分。 本規(guī)范圍巖級(jí)別與原規(guī)范的圍巖類別對(duì)應(yīng)關(guān)系可按表 35大致確定。應(yīng)用中可能會(huì)存在一定問題，特別是對(duì)于 Ⅲ —Ⅴ級(jí) (即 IV~Ⅱ類 )劃分并不完全對(duì)應(yīng)，對(duì)此，應(yīng)開展專項(xiàng)研究。對(duì) Ⅲ 級(jí)以下(含部分 Ⅲ 級(jí) )的巖體，應(yīng)慎重確定級(jí)別，以確保工程安全。 3． 6． 4 影響工程巖體穩(wěn)定性的諸因素中，巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度是巖體的基本屬性，是各種巖石工程類型的共性，反映了巖體質(zhì)量的基本特征，但它們遠(yuǎn)不是影響巖體穩(wěn)定的全部重要因素。當(dāng)隧道圍巖存在地下水、高初始應(yīng)力、不利的軟弱結(jié)構(gòu)面等時(shí)，其穩(wěn) 定性要降低，可將它們作為圍巖分級(jí)的修正因素。 隨著設(shè)計(jì)工作的深入，地質(zhì)勘察資料增多，就應(yīng)結(jié)合不同類型工程的特點(diǎn)、邊界條件、所受荷載 (含初始應(yīng)力 )情況和營(yíng)運(yùn)條件等，引入影響巖體穩(wěn)定性的主要修正因素，對(duì)圍巖作詳細(xì)定級(jí)。 式 (3． 6． 4)為圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)的修正式，式中三個(gè)修正因素 K K2和 K3的確定，宜按表 A. O． 2選用，無表中所列情況時(shí)，修正系數(shù)取零。 3． 6． 5 圍巖分級(jí)方法基本執(zhí)行《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 50218)的方法和思路，是基于以下考慮： 1 該標(biāo)準(zhǔn)是由我國(guó)水利水電部門會(huì)同鐵道部、冶金部、 建設(shè)部和總參謀部的有關(guān)單位共同制訂的，為國(guó)家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一，屬強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 房地產(chǎn) E 網(wǎng) 房地產(chǎn)與物業(yè)管理實(shí)用資料庫 2 該標(biāo)準(zhǔn)是在國(guó)內(nèi)外特別是國(guó)內(nèi)多個(gè)部門成果的基礎(chǔ)上提出的，是一個(gè)各行都能適用的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)統(tǒng)一我國(guó)的工程巖體 (或圍巖 )分級(jí)方法和標(biāo)準(zhǔn)有利。 3 該標(biāo)準(zhǔn)的圍巖分級(jí)采用定性與定量相結(jié)合的方法，將巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度兩大基本因素，和地下水、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、初始地應(yīng)力狀況作為修正因素，這些分級(jí)方法和規(guī)定是總結(jié)我國(guó)大多數(shù)圍巖分級(jí)提出的，已得到了大部分同行的認(rèn)可。定性與定量相結(jié)合，可以提高分級(jí)的準(zhǔn)確性。 4 可以減少采用定性分級(jí)造成的誤差。 表 3． 6． 5是根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中的表 4． 1． 1作若干修正后提出的。 表 3． 6． 5在 “圍巖或土體主要定性特性 ”一欄中加進(jìn)了結(jié)構(gòu)狀態(tài)和土體特性，定量指標(biāo)一欄除 BQ值外，也可用 [BQ]。 《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中的地下工程巖體分級(jí)，是針對(duì)巖石隧道及其它地下工程提出的，不包括土體圍巖分級(jí)。為了適應(yīng)公路隧道的實(shí)際情況和需要，將土體圍巖分級(jí)引入表 3． 6． 5，圍巖級(jí)別共分六級(jí)。土體圍巖分級(jí)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本規(guī)范表 3． 6． 5中土體圍巖分級(jí)引用了《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 (TB 10003)之表 3． 2． 7的相關(guān)內(nèi)容。在今后實(shí) 踐中，應(yīng)對(duì)土體分別進(jìn)行專門研究，提出定性與定量相結(jié)合的土體圍巖分級(jí)。 3． 6． 6 各級(jí)圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，是巖體和結(jié)構(gòu)面所固有的物理力學(xué)性質(zhì)，從量上反映了巖體和結(jié)構(gòu)面的基本屬性。 大量的巖石力學(xué)試驗(yàn)研究表明，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及其參數(shù)有一定的分散性和隨機(jī)性，最有效的辦法是有針對(duì)性的進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)。但由于隧道設(shè)計(jì)階段或工作詳細(xì)程度不同，以及工程的規(guī)模、重要性不同，對(duì)試驗(yàn)工作量和參數(shù)精度的要求也不同。所以本條規(guī)定，初步定級(jí)時(shí)可按表 A． 0． 4l選用與巖體基本質(zhì)量級(jí)別相應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)。 巖體普遍存在 著結(jié)構(gòu)面，它是巖體的弱面，其強(qiáng)度遠(yuǎn)小于兩側(cè)巖體的強(qiáng)度，對(duì)于工程巖體穩(wěn)定性常常起著控制作用。由于兩側(cè)巖體的堅(jiān)硬程度不同，結(jié)構(gòu)面粗糙程度、張開程度、充填物性狀和充填物厚度不同，都會(huì)較大幅度地影響其強(qiáng)度值。表 A． 0． 4—2給出的結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度，就是針對(duì)不同結(jié)構(gòu)面的具體情況給出的，可供計(jì)算分析時(shí)選用。 3． 6． 7 圍巖級(jí)別是評(píng)判圍巖穩(wěn)定性的尺度，圍巖級(jí)別越高的隧道在無支護(hù)條件下的穩(wěn)定性 (即自穩(wěn)能力 )越好，反之亦然?？梢詫⑺淼篱_挖的實(shí)際自穩(wěn)能力作為檢驗(yàn)原來圍巖定級(jí)正確與否的標(biāo)志。 圍巖自穩(wěn)能力不僅與圍巖級(jí)別有關(guān) ，還與隧道寬度有關(guān)。 對(duì)照附錄 A． 0． 5，隧道開挖后圍巖的實(shí)際穩(wěn)定性與原定級(jí)別不符時(shí)，應(yīng)對(duì)圍巖級(jí)別進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)開挖后圍巖穩(wěn)定性較原定級(jí)別高時(shí)，由低級(jí)調(diào)到高級(jí)要慎重。 4 總體設(shè)計(jì) 4． 1 一般規(guī)定 4． 1． 1 關(guān)于遠(yuǎn)景規(guī)劃，《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)遠(yuǎn)景年限規(guī)定：高速公路和一級(jí)公路為 20年，二級(jí)公路為 15年，三級(jí)公路為 10年，四級(jí)公路一般為 10年，也可