隧道围岩分级

铁路隧道围岩分级

一、铁路隧道围岩分级类型

根据《铁路隧道工程施工技术指南》铁路隧道围岩分级判定的内容将不同岩石性质和岩体结构的隧道围岩分为Ⅰ～Ⅵ六个基本级别。

铁路隧道围岩分级表

围岩级别		围岩主要工程地质条件		围岩开挖后的稳定状态（单线）	围岩弹性纵波速度vp（km/s）
		主要工程地质特征	结构特征和完整状态
Ⅰ		硬质岩（单轴饱和抗压强度Rc＞60MPa）：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，层间结合良好。	呈巨块状整体结构	围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆	＞4.5
Ⅱ		硬质岩（Rc＞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；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	暴露时间长，可能会出现局部小坍塌；边墙稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落	3.5～４.5
		软质岩（Rc≈30MPa）：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。	呈巨块状整体结构
Ⅲ		硬质岩（Rc＞30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质岩石互层。	呈块（石）碎（石）状镶嵌结构	拱部无支护时可产生小坍塌，边墙基本稳定，爆破震动过大易塌	2.5～4.0
		软质岩（Rc≈5～30MPa）：受地质构造影响较严重，节理较发育；层状岩层为薄层，中层或厚层，层间结合一般。	呈大块状砌体结构
Ⅳ		硬质岩（Rc＞30MPa）：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。	呈碎石状，压碎结构	拱部无支护时可产生较大的坍塌，边墙有时失去稳定	1.5～3.0
		软质岩（Rc≈5～３０MPa）：受地质构造影响严重，节理发育。	呈块（石）碎（石）状，镶嵌结构
		土体：1.略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土。 2.黄土（Q1、Q2）。 3.一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。	1和2呈大块状，压密结构；3呈巨块状，整体结构
Ⅴ		石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状	呈角（砾）碎石状，松散结构	围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，边墙经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌至地表	1．0～2.0
		一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q３、Q4）	非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构
Ⅵ	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	围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅埋时易塌至地表	<1.0

注：表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。

二、围岩级别判定的一般步骤

1、收集整理隧道场地的区域地质资料，分析研究设计图纸上详细的地勘报告，明确隧区主要的岩层、岩性、岩体构造、不良地质以及水文地质条件。特别是要详细研究不良构造体和不良地质作用对隧道区围岩的岩石强度、岩体完整性的影响。从整体上把握该区域工程地质条件。

2、按照编制的实施性超前地质预报组织进行隧道掌子面前方地质预测预报，并根据真实的预报结论分析判断掌子面前方的围岩情况。一方面根据预报结论初步判断围岩基本分级的级别，并将其与设计时提供的围岩分级进行比对，另一方面作为围岩级别和支护方案变更的依据之一。

3、实时记录掌子面地质素描表和围岩级别判定卡中的内容，特别是要客观填写掌子面围岩

的岩性指标、岩体完整性情况和地下水状况，这些指标均是作为围岩基本分级的理论依据。如果难以明确围岩的地质条件，可通过实验和理论计算来确定围岩的各项力学性能和构造特点，来加以判断围岩级别。

4、根据得出的围岩岩性特征、构造特征以及其它相关资料并按照隧道围岩分级的标准进行围岩级别的判定。

三、围岩判定主要依据

1、岩石的坚硬程度

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①从定性划分

硬质岩包括坚硬岩和较硬岩，软质岩包括较软岩、软岩和及软岩。

坚硬岩:

锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，基本无吸水反应。代表性岩石如未风化～微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质

石灰岩等。

较硬岩:

锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应。代表性岩石有1、微风化的坚硬岩石；2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。

较软岩:

锤击声不清脆，无回弹，轻易击碎，浸水后指甲可刻出印痕。代表性岩石如1、中风化～强风化的坚硬岩或较硬岩；2、未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、砂质泥岩等。

软岩:

锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏碎，辧开。代表性岩石有1、强风化的坚硬岩或较硬岩；2、中风化～强风化的较软岩；3、未风化～微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等。cae

极软岩:

锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏成团。代表性岩石有1、全风化的各种岩石；2、各种半成岩。

②从定量划分

根据岩石饱和单轴抗压强度确定岩石的坚硬程度

岩石坚硬程度分类表

坚硬程度	坚硬岩	较硬岩	较软岩	软岩	极软岩
饱和单轴抗压强度 MPa	fr＞60	60≥fr＞30	30≥fr＞15	15≥fr＞5	fr＜5

2、岩体的风化程度

岩体随风化程度的加深，岩体比重略有减小、密度减小、孔隙率、含水量、吸水率都逐渐增大，岩体的抗压强度、弹性模量、和变形模量都随风化程度的加深而降低，因此岩体的风化程度对围岩分级有重要指导作用。

岩体风化的五个等级：

未风化：结构构造为变化，岩质新鲜；

微风化：结构构造、矿物泽基本未变，部分裂隙有铁猛质渲染；

弱风化：结构构造部分破坏，矿物泽较明显变化，裂隙面出现风化矿物或存在风化夹层；

强风化：结构构造大部分破坏，矿物泽明显变化，长石、云母等多风化为次生矿物：

全风化：结构构造全部破坏，矿物成分除石英外基本风化为土状。

3、岩体的完整程度

①定量确定

岩体的完整程度可以用完整性系数Kv表示，其计算公式为：

Kv=（Vpm/Vpr）2

式中Vpm ——岩体弹性纵波速度（km/s）

Vpr——岩性弹性纵波速度（km/s）

岩体完整程度分类表

完整程度	完整	较完整	较破碎	破碎	极破碎
完整性系数Kv	＞0.75	0.75～0.55	0.55～0.35	0.35～0.15	＜0.15

f干/f湿＜0.75为软化岩石。岩石质量按RQD分为：好的RQD＞90%；较好的RQD=75～90%；较差的RQD=50～75%；差的RQD=25～50%；极差的RQD＜0.25%。

当无条件取得实测值时，也可用岩体体积节理数（Jv），按下表确定对应的Kv值。

Jv与Kv对照表

Jv（条／m3）	＜3	3～10	10～20	20～35	＞35
Kv	＞0.75	0.75～0.55	0.55～0.35	0.35～0.15	＜0.15

②定性确定

根据掌子面岩体的结构面组数、特征及结合程度判断其完整性。

完整程度	结构面发育程度		主要结构面的结合程度	主要结构面类型	相应结构类型
完整程度	组数	平均间距m	主要结构面的结合程度	主要结构面类型	相应结构类型
完整	1～2	＞1	结合好或结合一般	裂隙、层面	整体状或巨厚层状结构
较完整	1～2	＞1	结合好或结合一般	裂隙、层面	块状或厚层状结构
较完整	2～3	1～0.4	结合差	裂隙、层面	块状结构
较破碎	2～3	1～0.4	结合差	裂隙、层面、小断层	裂隙块状或中厚层状结构
	≥3	0.4～0.2	结合好		镶嵌碎裂结构
	≥3	0.4～0.2	结合一般		中、薄层状结构
破碎	≥3	0.4～0.2	结合好或结合一般	各种类型结构面	裂隙块状结构
破碎	≥3	≤0.2	结合差	各种类型结构面	碎裂状结构
极破碎	无序		结合很差		散体状结构

岩体完整性指标

4、地下水影响修正

地下水对围岩分级的修正

地下水出水状态	围岩基本分级哈卡斯人
地下水出水状态	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
干燥或湿润，或单位出水量<10 L／min·10m	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
偶有渗水，水压≤0.1MPa或单位出水量10～25L／min·10m	Ⅰ	Ⅱ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅵ
淋雨状或涌流状出水，水压＞0.1MPa或单位出水量＞25L／min·10m	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅵ
					王子若

5、初始应力影响修正

初始地应力影响修正

初始地应力	围岩基本分级
初始地应力	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
极高应力	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ或Ⅳ	Ⅳ或Ⅴ	Ⅵ
高应力	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅵ

初始地应力判断

寒潮的预防

应力情况	主要现象	Rc/σmax
极高应力	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，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	＜4
高应力	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

注：σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。

6、主要结构面产状的修正

主要结构面产状对围岩分级的修正

结构面产状及其与洞轴线的组合关系	结构面走向与洞轴线夹角＜30º 结构面倾角30º～75º	结构面走向与洞线夹角＞60º 结构面倾角＞75º	其它组合
K2	阻尼比0.4～0.6	0～0.2	0.2～0.4

四、各种技术参数

1、岩体结构类型划分

岩体结构类型划分

岩体结构类型	岩体地质类型	结构体性状	结构面发育情况	岩土工程特征	可能发生的岩土工程问题
整体状结构	巨块状岩浆岩和变质岩,巨厚层沉积岩	巨块状	以层面和原生或构造节理为主，多闭合，间距大于1.5m，一般为1～2组，无危险结构。	岩体稳定，可视为均质各向同性弹性体	局部滑动或坍塌,深埋洞室的岩爆
块状结构	厚层状沉积岩，块状岩浆岩和变质岩	块状柱状	有少量贯穿性节理裂隙,结构面间距0.7～1.5m，一般为2～3组，有少量分离体	结构面互相牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体	局部滑动或坍塌,深埋洞室的岩爆
层状结构	多韵律薄层、中厚层状沉积岩，副变质岩	层状板状	有层理、片理、节理，常有层间错动	变形和强度受层面控制，为各向异性弹性体，稳定性较差	可沿结构面滑塌，软岩可参生塑性变形
碎裂状结构	构造影响严重的破碎岩层	碎块状	断层、节理、片理层理发育，结构面间距0.25～0.5m，一般3组以上，有许多分离体	整体强度很低，并受软弱结构面控制，呈弹塑性体，稳定性很差。	易发生规模较大岩体失稳，地下水加剧失稳。
散体状结构	断层破碎带、强风化及全风化带	碎屑状	构造和风化裂隙密集，结构面错综复杂，多充填粘性土，形成无序小块和碎屑	完整性受极大破坏，稳定性极差，接近松散体介质	易发生规模较大岩体失稳，地下水加剧失稳。

2、结构面、软弱层和断层的抗剪断与抗剪强度

结构面、软弱层和断层的抗剪断与抗剪强度

类型	抗剪断强度		抗剪强度		备注
类型	f ，	c ，	f	c	备注
胶结的结构面	0.80～0.60	0.250～0.100	0.80～0.60	0	表中参数限于硬岩；软质岩结构面应进行折减；应根据粗糙度选大值或小值。
无充填的结构面	0.70～0.45	0.150～0.050	0.70～0.50	0
岩块岩屑型	0.55～0.45	0.250～0.100	0.50～0.40	0
岩屑夹泥型	0.45～0.35	0.100～0.050	0.40～0.30	0
泥夹岩屑型	0.35～0.25	0.050～0.020	0.30～0.25	0
泥	0.25～0.18	0.020～0.001	0.25～0.15	0

3、地下工程岩体自稳能力

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标签：结构围岩岩体

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