前言
中华人民共和国国家标准
工程岩体分级标准
Standard for engineering classification of rock mass
GB/T 50218-2014
主编部门:中华人民共和国水利部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2015年5月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第531号
住房城乡建设部关于发布国家标准《工程岩体分级标准》的公告
现批准《工程岩体分级标准》为国家标准,编号为GB/T 50218-2014,自2015年5月1日起实施。原《工程岩体分级标准》GB 50218-94同时废止。
本标准由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2014年8月27日
前言
本标准是根据住房城乡建设部《关于印发<2011年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2011]17号)的要求,由长江水利委员会长江科学院会同有关单位在原《工程岩体分级标准》GB 50218-94的基础上修订而成的。
本标准在编制过程中,编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考相关国家标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,最后经审查定稿。
本标准的主要技术内容为总则、术语和符号、岩体基本质量的分级因素、岩体基本质量分级和工程岩体级别的确定等。
本标准修订的主要内容包括:
1.对原标准中的岩体基本质量指标BQ计算公式,在原有样本数据基础上,新增了54组样本数据,重新进行了回归分析,论证了岩体基本质量指标BQ计算公式的有效性,并对BQ公式进行了局部修订。
2.增加了边坡工程岩体质量指标的计算、边坡工程岩体级别的划分以及边坡工程岩体自稳能力的确定等内容。
3.收集与整理了自标准颁布以来的有关工程岩体现场试验成果资料,依据基于岩体质量级别的试验资料统计结果,对附录D岩体及结构面物理力学参数进行了论证与局部修订。
4.收集与整理了不同岩体级别条件下的岩石地基现场载荷试验资料,对基岩承载力基本值(f0)进行了论证。
5.在初始应力对地下工程岩体质量指标影响修正方面,将岩体初始应力状态对地下工程岩体级别的影响调整为以相应初始应力和围岩强度确定的强度应力比值作为修正控制因素。
6.对章节和附录结构以及内容进行了局部调整和补充,对岩石风化程度的划分及结构面结合程度的划分等内容进行了局部修订。
本标准由住房城乡建设部负责管理,由水利部负责日常管理,由长江水利委员会长江科学院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送给长江水利委员会长江科学院(地址:武汉市黄浦大街23号;邮政编码:430010)。
本标准主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:长江水利委员会长江科学院
参编单位:东北大学
总参工程兵第四设计研究院
中铁西南科学研究院有限公司
建设综合勘察研究设计院有限公司
长江勘测规划设计研究有限责任公司
中国水电顾问集团成都勘测设计研究院
煤炭科学研究总院开采研究分院
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
华北有色工程勘察院有限公司
主要起草人:邬爱清 赵文 周火明 柳赋铮 龚固培 徐复安 何发亮 孙毅 李会中 宋胜武 陈卫东 冯夏庭 康红普 吴万平 刘新社 朱杰兵 张宜虎 汪斌
主要审查人:司富安 陈德基 王行本 高玉生 董学晟 邢念信 齐俊修 朱维申 聂德新 李小和 丁小军 陈昌彦 雷兴顺 林韵梅 王石春 陈梦德
▼ 展开条文说明
中华人民共和国国家标准
工程岩体分级标准
GB/T50218-2014
条文说明
修订说明
《工程岩体分级标准》GB/T50218-2014,经住房城乡建设部2014年8月27日以第531号公告批准、发布。
本标准是在原《工程岩体分级标准》GB50218-94的基础上修订而成,上一版的主编单位是长江水利委员会长江科学院,参编单位是东北大学、总参工程兵第四设计研究院、铁道部科学研究院西南分院、建设综合勘察研究设计院。主要起草人(按姓氏笔画)是:王石春、邢念信、李云林、李兆权、苏贻冰、张可诚、林韵梅、柳赋铮、徐复安、董学晟。本次修订的主要内容包括:1.对原标准中的岩体基本质量指标BQ计算公式,在原有样本数据基础上,新增了54组样本数据,重新进行了回归分析,论证了岩体基本质量指标BQ计算公式的有效性,并对BQ公式进行了局部修订;2.增加了边坡工程岩体质量指标的计算、边坡工程岩体级别的划分以及边坡工程岩体自稳能力的确定等内容;3.收集与整理了自标准颁布以来的有关工程岩体现场试验成果资料,依据基于岩体质量级别的试验资料统计结果,对岩体及结构面物理力学参数进行了论证与局部修订;4.收集与整理了不同岩体级别条件下的岩石地基工程现场载荷试验资料,对基岩承载力基本值f0进行了论证;5.在初始应力条件下地下工程岩体质量修正方面,将岩体初始应力状态对地下工程岩体级别的影响调整为以相应初始应力和围岩强度确定的强度应力比值作为修正控制因素;6.对章节和附录的结构以及内容进行了局部调整和补充,对岩石风化程度的划分及结构面结合程度的划分等内容进行了局部修订。
本标准修订过程中,编制组通过资料收集与调研,总结了标准颁布实施以来在我国工程建设中的应用实践、效果以及在相关行业标准制定中的应用情况,同时参考了国外先进技术法规、技术标准,完成本标准的修订工作。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
1总则
1 总 则
1.0.1 为统一工程岩体分级方法,并为岩石工程勘察、设计、施工和运行提供基本依据,制定本标准。
▼ 展开条文说明
1.0.1本标准涉及的工程岩体分级方法主要是与工程岩体质量及其稳定性评价相关的岩体分级方法。随着国家现代化建设事业的发展,在水利水电、铁道、交通、矿山、工业与民用建筑、国防等工程中,各种类型、各种用途的岩石工程日益增多。在工程建设的各阶段(规划、勘察、设计和施工),正确地对工程岩体的质量及其稳定性作出评价,具有十分重要的意义。质量优、稳定性好的岩体,不需要或只需要很少的加固支护措施,并且施工安全、简便;质量差、稳定性不好的岩体,需要复杂、昂贵的加固支护等处理措施。正确、及时地对工程建设涉及的岩体质量及稳定性作出评价,是经济合理地进行岩体开挖和加固支护设计、快速安全施工,以及建筑物安全运行必不可少的条件。
针对不同类型岩石工程的特点,根据影响岩体稳定性的各种地质条件和岩石物理力学特性,将工程岩体划分为岩体质量及稳定程度不同的若干级别,以此为标尺作为评价岩体稳定的依据,是岩体稳定性评价的一种简易快速的方法。工程岩体分级既是对岩体复杂的性质与状况的分解,又是对性质与状况相近岩体的归并,由此区分出不同的岩体质量等级。
岩体分级方法是建立在以往工程实践经验和大量岩石力学试验基础上的一种方法。只需进行少量简易的地质勘察和岩石力学试验就能确定岩体级别,作出岩体稳定性评价,给出相应的物理力学参数,为岩石工程建设的勘察、设计和施工等提供基本依据。考虑到需要区分的是稳定程度的不同,具有量的差别,是有序的;“分类”一词通常指的是属性不同的类型的区分,如按地质成因,岩石可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类,是无序的。而“级”是“等级”的意思,有量的概念,一般将有“量”的划分称为“分级”,因此,本标准采用“分级”一词,而不用以往比较流行的“分类”一词。
此外,本标准采用“工程岩体”一词,旨在明确指出其对象是与岩石工程有关的岩体,是工程结构的一部分。工程岩体与工程结构共同承受荷载,是工程整体稳定性评价的对象。至于“岩石”一词,一般多指小块的岩石或岩块,而建设工程总是以一定范围的岩体(并不是小块岩石)为其地基或环境的。严格来说,应以“岩体工程”来代替过去常用的“岩石工程”一词,但考虑到习惯上多称这类工程为“岩石工程”,“岩体工程”的提法少见,故本标准仍采用“岩石工程”一词。
1.0.2 本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。
▼ 展开条文说明
1.0.2本标准适用于各类型岩石工程,如矿井、巷道、水工、铁路和公路隧道,地下厂房、地下采场、地下仓库等各种地下洞室工程;坝肩、船闸、渠道、露天矿、路堑、码头等各类地面岩石开挖形成的岩石边坡工程,以及闸坝、桥梁、港口、工业与民用建筑物等岩石地基工程。
由于工程建设各阶段的地质勘察、岩石力学试验的工作深度不同,确定的工程岩体级别的代表性和准确性也不同。随着勘测设计阶段的深入,获得更多的勘察、试验资料,重复使用本标准,逐步缩小划分单元,使定级的代表性和准确性提高。对于某些大型或重要工程,在施工阶段,还可进一步用实际揭露的岩体情况检验、修正已定的岩体级别。
本标准属于国家标准第二层次的通用标准,适用于各部门、各行业的岩石工程。考虑到岩石工程建设和使用行业的特点,各部门还可根据自己的经验和实际需要,在本标准的基础上进一步作出详细规定,制定适合于行业的工程岩体分级标准。
1.0.3 工程岩体分级应采用定性与定量相结合的方法,并分两步进行,先确定岩体基本质量,再结合具体工程的特点确定工程岩体级别。
▼ 展开条文说明
1.0.3国内外现有的各种岩体分级方法,或是定性或是定量,或是定性与定量相结合。定性分级,是在现场对影响岩体质量的诸因素进行鉴别、判断,或对某些指标作出评判一、打分,可从全局上去把握,充分利用工程实践经验,但这一方法经验的成分较大,有一定人为因素和不确定性。定量分级,是依据对岩体(或岩石)性质进行测试的数据,经计算获得岩体质量指标,能够建立确定的量的概念,但由于岩体性质和赋存条件十分复杂,分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面、准确地概括所有情况,实际工作中测试数量又总是有限,抽样的代表性也受操作者的经验所局限。本标准采用定性与定量相结合的分级方法,在分级过程中,定性与定量同时进行并对比检验,最后综合评定级别,这样可以提高分级的准确性和可靠性。
由于各种类型工程岩体的受力状态不同,它们的稳定标准是不同的。即使对于同一类型岩石工程(如地下工程),由于各行业(各部门)运用条件上的差异,对岩体稳定性的要求也有很大差别,而且各部门的勘察、设计、施工以及与施工技术有密切关系的加固或支护措施,都有自己的一套专门要求和做法。
为了编制一个统一的,各行业都能适用的工程岩体分级的通用标准,总结分析现有众多的分级方法,以及大量的岩石工程实践和岩石力学试验研究成果,按照共性提升的原则,将其中决定各类型工程岩体质量和稳定性的基本的共性抽出来,这就是只考虑岩石作为材料时的属性——岩石坚硬程度,和考虑岩石作为地质体而存在的属性——岩体完整程度,将它们作为衡量各种类型工程岩体质量和稳定性高低的基本尺度,作为岩体分级的基本因素。
至于其他影响岩体质量和稳定性的属性,以及岩体存在的环境条件影响,如结构面的产状和组合、岩体初始应力状态、地下水状态等,它们对不同类型岩石工程影响的程度各不相同,也与行业的要求有关,体现了各工程类型和行业的特殊性。因此,所有其他因素可以作为各类型工程岩体个性的修正因素,用以为各具体类型的工程岩体作进一步的定级。
因此,本标准规定了分两步进行的工程岩体分级方法:首先将由岩石坚硬程度和岩体完整程度这两个因素所决定的工程岩体性质,定义为“岩体基本质量”,据此为工程岩体进行初步定级;然后针对各类型工程岩体的特点,分别考虑其他影响因素,对已经给出的岩体基本质量进行修正,对各类型工程岩体再作详细定级。由此形成一个各类型岩石工程,各行业都能适用的分级标准。
1.0.4 工程岩体分级,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1 术语
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 岩石工程 rock engineering
以岩体为工程建筑物地基或环境,并对其进行开挖或加固的工程,主要包括岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程。
2.1.2 工程岩体 engineering rock mass
岩石工程影响范围内的岩体。
2.1.3 岩体基本质量 rock mass basic quality
岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性。本标准规定,岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。
2.1.4 结构面 structural plane(discontinuity)
岩体内部具有一定方向、一定规模、一定形态和特性的面、缝、层和带状的地质界面。
2.1.5 岩体完整性指数 intactness index of rock mass
岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度之比的平方。
2.1.6 岩体体积节理数 volumetric joint count of rock mass
每立方米岩体体积内的结构面数目。
2.1.7 点荷载强度指数 point load strength index
直径50mm圆柱体试件径向加压时的点荷载强度。
2.1.8 初始应力场 initial geo-stress field
自然状态下岩体中的应力场,也称天然应力场。
2.1.9 工程岩体自稳能力 stand-up time of engineering rock mass
在无支护或无加固条件下,工程岩体保持稳定的能力。
2.1.10 基岩承载力基本值 basic value of bearing capacity of rock foundation
岩石地基工程中,与岩体载荷-位移曲线中的比例极限或屈服极限相对应的荷载。
2.2 符号
2.2 符 号
γ——岩体重力密度;
Rc——岩石饱和单轴抗压强度;
Is(50)——岩石点荷载强度指数;
E——岩体变形模量;
μ——岩体泊松比;
φ——岩体或结构面内摩擦角;
c——岩体或结构面黏聚力;
Kv——岩体完整性指数;
Jv——岩体体积节理数;
K1——地下工程地下水影响修正系数;
K2——地下工程主要结构面产状影响修正系数;
K3——初始应力状态影响修正系数;
K4——边坡工程地下水影响修正系数;
K5——边坡工程主要结构面产状影响修正系数;
λ——边坡工程主要结构面类型与延伸性修正系数;
f0——岩体基岩承载力基本值;
BQ——岩体基本质量指标;
[BQ]——工程岩体质量指标;
H——岩石地下工程埋深或岩石边坡高度。
3岩体基本质量的分级因素
3.1 分级因素及其确定方法
3 岩体基本质量的分级因素
3.1 分级因素及其确定方法
3.1.1 岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
▼ 展开条文说明
3.1.1本标准在确定分级因素及其指标时,采取了两种方法平行进行,以便互相校核和检验,提高分级因素选择的准确性和可靠性。一种是从地质条件和岩石力学的角度分析影响岩体稳定性的主要因素,总结国内外实践经验,进而确定分级因素,并综合分析、选取分级因素的定量指标。另一种是采用统计分析方法,研究我国各部门多年积累的大量测试数据,从中寻找符合统计规律的最佳分级因素。
影响岩体稳定的因素主要是岩石的物理力学性质、构造发育情况、承受的荷载(工程荷载和初始应力)、应力应变状态、几何边界条件、水的赋存状态等。在这些因素中,只有岩石的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工程类型之外的,两者反映了岩体的基本特性。在岩石的各项物理力学性质中,对稳定性影响最大的是岩石坚硬程度。岩体的构造发育状况,则集中反映了岩体的不连续性及不完整性这一属性。这两者是各种类型岩石工程的共性,对各种类型工程岩体的稳定性都是重要的,是控制性的。因此,岩体基本质量分级的因素,应当是岩石坚硬程度和岩体完整程度这两个因素。
至于岩石风化,虽然也是影响工程岩体质量和稳定性的重要因素,但是风化程度对工程岩体特性的影响,一方面是使岩石疏软以至松散,物理力学性质变坏,另一方面是使岩体中裂隙增多,这些已分别在岩石坚硬程度和岩体完整程度中得到反映,所以本标准没有把风化程度作为一个独立的分级因素。
应用聚类分析、相关分析等统计方法,并根据工程实践经验来研究、选取分级因素。收集了来自各部门、各工程的460组实测数据,从中遴选了包括岩石饱和单轴抗压强度Rc、岩石点荷载强度指数Is、岩石弹性纵波速度Vpr、岩体弹性纵波速度Vpm、岩体重力密度γ、岩石地下工程埋深H、平均节理间距dp或RQD等七项测试指标,以及岩体完整性指数Kv、应力强度比γ/H/Rc二项复合变量作为子样。对同一工程且岩体性质相同的各区段,以其测试结果的平均值作为统计子样。这样,最终选定的抽样总体来自各部门的103组工程数据,其中来自国防21组、铁道13组、水电24组、冶金和有色金属30组、煤炭8组、人防1组和建筑部门6组。经过对抽样总体的相关分析、聚类分析和可靠性分析之后,确定岩体基本质量指标的因素的参数是Rc、Kv、dp与γ。在这四项参数中,经进一步分析,γ值绝大多数在23kN/m3~28kN/m3之间变动,对岩体质量的影响不敏感,可反映在公式的常数项中;而Kv与dp在一定意义上同属反映岩体完整性的参数,考虑到Kv在公式中的方差贡献大于dp,并考虑到国内使用的广泛性与简化公式的需要,仅选用Kv。这样,最终确定以Rc和Kv为定量评定岩体基本质量的分级因素。这与根据地质条件和岩石力学综合分析的结果是一致的。
3.1.2 岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定性划分和定量指标两种方法确定。
▼ 展开条文说明
3.1.2根据定性与定量相结合的原则,岩体基本质量的两个分级因素应当同时采用定性划分和定量指标两种方法确定,并相互比对。
分级因素定性划分依据工程地质勘察中对岩体(石)性质和状态的定性描述,需要在勘察过程中,对这两个分级因素的一些要素认真观察和记录。这些资料由于获取方法直观,简便易行,有经验的工程人员易于对此进行鉴定和划分。
分级因素的定量指标是通过现场原位测试或取样进行室内试验取得的,这些测试和试验简单易行,一般工程条件下都可以进行。在某些情况下,如果进行规定的测试和试验有困难,还可以采用代用测试和试验方法,经过换算求得所需的分级因素定量指标。
对于定性划分出的各档次,给出了相应的定量指标范围值,以便使定性划分和定量指标两种方法确定的分级因素可以相互对比。
3.2 分级因素的定性划分
3.2 分级因素的定性划分
3.2.1 岩石坚硬程度的定性划分应符合表3.2.1的规定。
表3.2.1 岩石坚硬程度的定性划分


▼ 展开条文说明
3.2.1岩石坚硬程度的确定,主要应考虑岩石的矿物成分、结构及其成因,还应考虑岩石受风化作用的程度,以及岩石受水作用后的软化、吸水反应等情况。为了便于现场勘察时直观地鉴别岩石坚硬程度,在“定性鉴定”中规定采用锤击难易程度、回弹程度、手触感觉和吸水反应等行之有效、简单易行的方法。
本条表3.2.1中,规定了用“定性鉴定”作为定性评价岩石坚硬程度的依据,并给出了相应代表性岩石。在定性划分时,应注意作综合评价,在相互检验中确定坚硬程度并定名。
在确定岩石坚硬程度的划分档数时,考虑到划分过粗不能满足不同岩石工程对不同岩石的要求,在对岩体基本质量进行分级时,不便于对不同情况进行合理地组合;划分过细又显繁杂,不便使用。鉴于上述考虑,总结并参考国内已有的划分方法和工程实践中的经验,本条先将岩石划分为硬质岩和软质岩两个大档次,再进一步划分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩五个档次。
3.2.2 岩石坚硬程度定性划分时,其风化程度应按表3.2.2的规定确定。
表3.2.2 岩石风化程度的划分

▼ 展开条文说明
3.2.2岩石长期受物理、化学等自然营力作用,即风化作用,致使岩石疏松以至松散,物理力学性质变坏。在确定代表性岩石时,仅仅说明属于哪一种岩石是不够的,还必须指明其风化程度,以便确定风化后的岩石坚硬程度档次。
关于风化程度的划分或定义,国内外在工程地质工作上,大都从大范围的地层或风化壳的划分着眼,把裂隙密度、裂隙分布及发育情况、弹性纵波速度以及岩石结构被破坏、矿物变异等多种因素都包括进去。本条表3.2.2关于岩石风化特征的描述和风化程度的划分,仅针对岩块,是为表3.2.1服务的,它并不代替工程地质中对岩体风化程度的定义和划分。这项专门为描述岩石坚硬程度所作的规定,主要考虑了岩石结构构造被破坏、矿物蚀变和颜色变化程度,把地质特征描述中的有关裂隙及其发育情况等归入另一个基本质量分级因素,即归入岩体完整程度中去。
在自然界里,岩石风化程度总是从未风化逐渐演变为全风化的,是普遍存在的一个地质现象。本条总结了我国采用的划分方法,并考虑在岩石坚硬程度划分和在岩体基本质量分级时便于对不同情况加以组合,将岩石风化程度划分为未风化、微风化、中等(弱)风化、强风化和全风化五种情况。
3.2.3 岩体完整程度的定性划分应符合表3.2.3的规定。
表3.2.3 岩体完整程度的定性划分

注:平均间距指主要结构面间距的平均值。
▼ 展开条文说明
3.2.3岩体完整程度是决定岩体基本质量的另一个重要因素。影响岩体完整性的因素很多,从结构面的几何特征来看,有结构面组数、产状、密度和延伸程度,以及各组结构面相互切割关系;从结构面性状特征来看,有结构面的张开度、粗糙度、起伏度、充填情况、充填物、水的赋存状态等,如将这些因素逐项考虑,用来对岩体完整程度进行划分,显然是困难的。从工程岩体的稳定性着眼,应抓住影响岩体稳定的主要方面,使评判划分易于进行。经分析综合,将结构面几何特征诸项综合为“结构面发育程度”;将结构面性状特征诸项综合为“主要结构面的结合程度”。
本条表3.2.3中,规定了用结构面发育程度、主要结构面的结合程度和主要结构面类型作为划分岩体完整程度的依据。在定性划分时,应注意对这三者作综合分析评价,进而对岩体完整程度进行定性划分并定名。
表中所谓“主要结构面”是指相对发育的结构面,即张开度较大、充填物较差、成组性好的结构面。在对洞室及边坡工程进行工程岩体级别确定时,主要结构面是产状、发育程度及结合程度等因素对工程稳定性起主要影响的结构面。
结构面发育程度包括结构面组数和平均间距,它们是影响岩体完整性的重要方面。我国各部门对结构面间距的划分不尽相同(表1),也有别于国外(表2)。本条在对结构面平均间距进行划分时,主要参考了我国工程实践和有关规范的划分情况,也酌情考虑了,国外划分情况。
表1国内结构面间距划分(m)

注:表中括号内数值为结构面组数。
表2国外裂隙间距划分(m)


表3.2.3中所列的“相应结构类型”,是国内对岩体完整程度比较流行的一种划分方法。为了适应已形成的习惯,在使用本标准时有一个逐渐过渡的过程,列出了这些结构类型以作参考。表3引自《水利水电工程地质勘察规范》GB50487和《水力发电工程地质勘察规范》GB50287中关于岩体结构类型的划分方法。比较表3.2.3和表3,对于结合好或结合一般的情况,条文表3.2.3中各类岩体完整程度下的结构面发育程度与表3中的划分基本一致;当结构面结合程度为结合差时,对应的岩体结构类型向劣化方向降低一个亚类。
表3岩体结构分类


本标准各条文表中的有关数据(如本条表3.2.3),均采用范围值而没有给出确定的界限值,是考虑到岩体(岩石)复杂多变,有一定随机性。这些数据只是从一个侧面反映其性质,评价时必须结合物性特征。在划分或以后定级时,若其有关数据恰好处于界限值上,应结合物性特征作出判定。
3.2.4 结构面的结合程度,应根据结构面特征,按表3.2.4确定。
表3.2.4 结构面结合程度的划分

▼ 展开条文说明
3.2.4结构面结合程度,应从各种结构面特征,即张开度、粗糙程度、充填物性质及其性状等方面进行综合评价。本条规定这几个方面内容作为评价划分的依据,一是因为它们是决定结构面的结合程度的主要方面,再则也是为了便于在进行划分时适应野外工作的特点,工程师在野外观察时凭直观就能判断。将这几方面的情况分析综合,划分为结合好、结合一般、结合差、结合很差四种情况。
张开度是指结构面缝隙紧密的程度,国内一些部门在工程实践中,各自作了定量划分,见表4所列。从表中可看出张开度划分界限最大值为5.0mm,最小值为0.1mm。考虑到适用于野外定性鉴别,对大于3.0mm者,从工程角度看,已认为是张开的,再细分无实际意义;小于1.0mm者再细分肉眼不易判别。所以本标准确定了本条表3.2.4张开度的划分界限。
当鉴定结构面结合程度时,还应注意描述缝隙两侧壁岩性的变化,充填物性质(来源、成分、颗粒粗细),胶结情况及赋水状态等,综合分析评价它们对结合程度的影响。
结构面粗糙程度,是决定结构面结合程度好坏的一个重要方面。从工程稳定方面看,对于结构面,人们所关心的是其抗滑能力,而结构面侧壁的粗糙度程度,常在很大程度上影响着它的抗滑能力。因此,国内各方面都着力对结构面粗糙度进行鉴别和划分,这些划分方法对粗糙度尚无确切的含义和标准,仅从结构面的成因和形态来划分,较为抽象,不便使用。再者,考虑到本标准系高层次的通用标准,也不宜作繁杂具体的规定。
表4结构面张开度划分情况

653'>《工程岩体分级标准[附条文说明]》GB/T 50218-2014 附录D岩体及结构面物理力学参数
附录D 岩体及结构面物理力学参数
D.0.1 岩体物理力学参数可按表D.0.1确定。
表D.0.1 岩体物理力学参数

▼ 展开条文说明
D.0.1本条在各级别岩体现场试验成果综合整理分析基础上,给出了与岩体基本质量级别对应的岩体物理力学参数。
原标准在给出各级别岩体物理力学参数建议值时,主要根据当时所收集的现场岩体力学试验资料,按平均值以上划分二级及平均值以下划分三级的原则,给定各级别岩体力学参数建议值。其中,岩体抗剪断峰值强度确定,依据的资料来源由29个工程60组样本确定,涉及花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩、黏土岩等24种岩石;岩体变形模量的确定,依据资料有47个工程的143个样本,涉及花岗岩、白云质灰岩、石灰岩、砂岩、凝灰岩、大理岩、页岩及泥岩等21种岩石;岩体结构面抗剪断峰值强度,资料来源于34个工程的94组试验样本,涉及花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩、黏土岩等21种岩石。
本次修订进一步收集与整理了自标准颁布以来的有关工程岩体现场试验成果资料,并按岩体基本质量级别分别进行统计。依据基于岩体质量级别的试验资料统计结果与原标准各级岩体参数建议值进行比较,以分析与论证原标准参数建议值的合理性。
(1)岩体抗剪断峰值强度统计。样品总数192组,取自44个工程,系大型试件双千斤顶法(部分为双压力钢枕)直剪试验成果。其中Ⅰ级岩体样本14组,Ⅱ级岩体样本38组,Ⅲ级岩体样本48组,Ⅳ级岩体样本76组,Ⅴ级岩体样本16组。最大实测内摩擦角φ=70.1°、黏聚力C=5.31MPa(新鲜完整花岗岩);最小测值φ=17.8°、C=0.02MPa(破碎的粉砂质黏土岩)。各级岩体样本统计结果见表22和表23。
表22各级岩体内摩擦角φ统计结果(°)

表23各级岩体黏聚力C统计结果(MPa)

(2)岩体变形模量统计。样品总数897个,取自65个工程,系刚性(部分为柔性)承压板法试验成果。其中Ⅰ级岩体样本89个,Ⅱ级岩体样本184个,Ⅲ级岩体样本262个,Ⅳ级岩体样本184个,Ⅴ级岩体样本178个。最大实测值为72.2GPa(新鲜完整闪云斜长花岗岩);最小实测值为0.003GPa(断层带破碎岩)。各级岩体样本统计结果见表24。
表24各级岩体变形模量E统计结果(GPa)

基于岩体基本质量级别的统计分析结果表明,原标准中各级岩体力学参数总体合理。但是,Ⅲ级以下岩体的内摩擦角和黏聚力本次统计结果比原建议值略高;Ⅱ级岩体变形模量区间下限或Ⅲ级岩体变形模量区间上限比原标准建议值低。结合各级岩体现场试验资料统计特征值,并通过综合分析,除Ⅱ级与Ⅲ级岩体变形模量界限值从20GPa下调到16GPa外,其他参数基本维持原标准参数表不变。
D.0.2 岩体结构面抗剪断峰值强度参数可按表D.0.2确定。
表D.0.2 岩体结构面抗剪断峰值强度

▼ 展开条文说明
D.0.2本条在现场各类岩体结构面抗剪断试验成果综合整理基础上,给出了各类型结构面抗剪断强度参数。
岩体结构面抗剪断峰值强度,取决于两侧岩石的坚硬程度和结构面本身的结合程度。本条首先根据结构面两侧岩石的坚硬程度和结构面本身的结合程度对结构面进行分类,在收集结构面原位抗剪强度试验资料的基础上,对各类结构面抗剪断峰值强度参数分别进行统计,以获得各类岩体结构面抗剪断强度参数分布特征。
结构面抗剪断强度统计样本情况。样品总数350组,取自40个工程,试验剪断面控制在结构面上;其中1类结构面样本84组,2类结构面样本111组,3类结构面样本115组,4类结构面样本30组,5类结构面样本10组。最大实测内摩擦角φ=66.7°、黏聚力C=2.97MPa(未风化~微风化闪长花岗岩的裂隙面、闭合、起伏粗糙);最小实测内摩擦角φ=9°、C=0.01MPa(黏土岩泥化夹层)。各类结构面样本统计结果见表25和表26。
表25各类结构面内摩擦角φ统计结果(°)

表26各类结构面黏聚力C统计结果(MPa)

依据统计结果,绘制各类结构面抗剪断强度参数累计概率曲线。依据累计概率曲线,确定第1类至第5类结构面抗剪断峰值强度内摩擦角φ分级界限值为38°、29°、22°、17°,黏聚力C分级界限值为0.40MPa、0.18MPa、0.10MPa、0.03MPa。这里,各类型结构面抗剪断强度参数界限值的确定是在累计概率曲线上,累计概率为0.2的分位值。与原标准相比,各类岩体结构面抗剪强度参数比原标准强度参数略高。考虑到C值的实测值分散性和随机性较大,从保守的角度出发,各类结构面抗剪强度参数仍维持原标准建议参数。
附录E工程岩体自稳能力
附录E 工程岩体自稳能力
E.0.1 地下工程岩体自稳能力,应按表E.0.1确定。
表E.0.1 地下工程岩体自稳能力

注:1 小塌方:塌方高度小于3m,或塌方体积小于30m3;
2 中塌方:塌方高度3m~6m,或塌方体积30m3~100m3;
3 大塌方:塌方高度大于6m,或塌方体积大于100m3。
▼ 展开条文说明
E.0.1由工程岩体质量指标[BQ]确定的地下工程岩体级别与洞室的自稳能力之间,有很好的对应关系。据对48项地下工程,416个区段,总长度12000m洞室的工程岩体质量指标[BQ]值和塌方破坏关系的统计,BQ>550的52段无一处塌方,其中最大跨度为18m~22m无支护,稳定超过20年。其他情况见表27。值得注意的是,表中所列的[BQ]<351地段(Ⅲ级岩体),所发生的塌方多数是没有按要求及时支护,若长期不支护,可能有100%的地段发生塌方。经工程实践统计分析,本附录给出地下工程岩体自稳能力表。
表27塌方情况统计

表E.0.1所描述的稳定性(自稳能力),包括变形和破坏两方面,是指长期作用的结果。开挖后短时间不破坏并不能说明岩体是稳定的,需通过变形观测和较长时间作用的检验。
E.0.2 边坡工程岩体自稳能力,应按表E.0.2确定。
表E.0.2 边坡工程岩体自稳能力


注:表中边坡指坡角大于70°的陡倾岩质边坡。
▼ 展开条文说明
E.0.2本条给出了各级别边坡工程岩体的自稳能力。这里,边坡工程岩体的自稳能力评价是指正常工况条件,而不包括地震及强暴雨等特殊工况条件。边坡岩体的自稳能力划分为四个层次:长期稳定,指边坡岩体仅需用随机锚杆对局部结构面切割问题进行支护,即能保持稳定;基本稳定,即边坡的长期稳定性还需在进行系统支护和排水条件下,才能保持稳定;稳定数月或稳定数日至1个月,即是边坡整体稳定性总体欠稳定,需进行加强支护和排水,才能保持稳定。
关于边坡工程岩体自稳能力的确定,主要是依据各级别边坡岩体可能的强度参数进行系统的极限平衡分析,参照SMR方法、《建筑边坡工程技术规范》GB50330、《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程》DL/T5337等文献资料,结合现场调查和经验,综合给出。表28中给出了相关规范对各级边坡岩体稳定性的评价。
表28各级岩体边坡的稳定性评价

本标准用词说明
本标准用词说明
1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。