1、3-1-1隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据 和指导安全施工。国内外现在的围岩分级方法有定性、定量、定性与定量相结合3种方法，且多以前两种方法为主。定性分级的做法是，在现场对影响岩体质量的诸因素进行定性描述、鉴别、判断，或对主要因 素作出评判、打分，有的还引入分量化指标进行综合分级。以定性为主的分级方法，如现行的公路、铁路隧道围岩分级等方法经验的成分较大，有一定人为因素和不确定性，在使用中，往往存在不一 致，随勘察人员的认识和经验的差别，对同一围岩作出级别不同的判断。采用定性分级的围岩级别，常常出现与实际差别 12级的情况。
2、定量分级的做法是根据对岩体性质进行测试的数据或对各参数 打分，经计算获得岩体质量指标， 并以该指标值进行分级。 如国外N.Barton的Q分级，乙T.Bieniawsks 的地质力学(MRM )分级、Dree的RQD值分级等方法。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，而且参数测试数量有限，数据的 代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。影响围岩稳定的因素多种多样，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)、应力变形状态、几何边界条件、水的赋存状态等。这些因素中，岩体的物理力 学性质和构造发育
3、情况是独立于各种工作类型的，反映出了岩体的基本特性，在岩体的各项物理力 学性质中，对稳定性关系最大的是岩石坚硬程度，岩体的构造发育状态、岩体的不连续性、节理化 程度所反映的岩体完整性是地质体的又一基本属性。国内外多数围岩分级都将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。1国标锚杆喷射混凝土支护技术规范围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定 并应符合表1.1规定。表1.1围岩分级围山 石级别主要工程地质特征毛洞稳定情况岩体结 构构造影响程度，结构面发育情 况和组合状态岩石强度指标岩体声波指标岩体 强度 应力
4、比单轴饱和 抗压强度(MPa)点荷载强度(MPa)岩体纵 波速度(km/s)岩体完 整性指 标I整体状 及层间 结合良 好的厚 层状结 构构造影响轻微，偶有小断层结 构面不发育，仅有23组，平 均间距大于0 .8m ,以原生和构 造节理为主，多数闭合，无泥 质充填，不贯通。层间结合良 好，一般不出现不稳定块体602.550. 75毛洞跨度510m 时 长期稳定， 无碎块掉落n同I级围 岩结构同I级围岩特征30601. 252. 53.75 .20. 75毛洞跨度510m 时，块状结 构和层 间结合 较好的 中厚层 或厚层 状结构构造影响较重，有少量断层， 结构面发育，一般为3组，平均间距0 .
5、40 .8m, 以原生和构造节理为主，多数 闭合，偶有泥质充填，贯通性 较差，有少量软弱结构面。层 间结合较好，偶有层间错动和 层面张开现象602. 53 .75.20 .5围岩能较 长时间（数 月至数年） 维持稳定， 仅出现局 部小块掉 落m同I级围 岩结构同I级围岩特征20300 .851.253 .04.50. 752毛洞跨度510m时围岩能维持一个月以同口级 围岩块 状结构 和层间 结合较 好的中 厚层或 厚层状 结构同口级围岩块状结构和层间结 合较好的中厚层或厚层状结构 特征30601. 252.503 .04.50 .50 .752上的稳定 主要出现 局部掉块 塌落层间结 合良好
6、的薄层 和软硬 岩互层 结构构造影响较重结构面发育一般为3组平均间距0 20 4m以构 造节理为主节理面多数闭合少 有泥质充填岩层为薄层或以硬 岩为主的软硬岩互层层间结合 良好少见软弱夹层层间错动和 层面张开现象60（软岩 20）2 503 0450 300502碎裂镶 嵌结构构造影响较重结构面发育一般为3组以上平均间距0 20 4m以构造节理为主节理面多数闭合少数有泥质充填块体间牢固咬合602 503 04.50 300502IV同口级 围岩块 状结构 和层间 结合较 好的中 厚层或 厚层状 结构同口级围岩块状结构和层间结 合较好的中厚层或厚层状结构 特征10300421252 0350 5
7、00751毛洞跨度5m时围岩 能维持数日到一个 月的稳定主要失稳 形式为冒 落或片帮散块状 结构构造影响严重一般为风化卸荷 带结构面发育一般为3组平均 间距0 40 8m以构造节理卸荷 风化裂隙为主贯通性好多数张 开夹泥夹泥厚度一般大于结构 面的起伏高度咬合力弱构成较 多的不稳定块体301 252 00 151层间结 合不良 的薄层 中厚层 和软硬 岩互层 结构构造影响严重结构面发育一般为3组以上平均间距0 20 4m 以构造风化节理为主大部分微张(0 51 0mm)部分张开(10mm)有泥质充填层间结合不 良多数夹泥层间错动明显30（软岩 10）1 252 0350 200401碎裂状 结构
8、构造影响严重多数为断层影响带或强风化带结构面发育一般为3组以上平均间距0 20 4m大部分微张(0 51 0mm)部分 张开(1 0mm)有泥质充填形成 许多碎块体301 252 0350 200401V散体状 结构构造影响很严重多数为破碎带 全强风化带破碎带交汇部位构 造及风化节理密集节理面及其 组合杂乱形成大量碎块体块体 间多数为泥质充填甚至呈石夹 土状或土夹石状2 0毛洞跨度5 时围岩稳 定时间很 短约数小 时至数日注1围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。2本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。3层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0
9、5m中厚层0 10 5m薄层小于0 1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m,服务年限小于10年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。1.2围岩分级的主要影响因素1.2.1 体完整性指标用岩体完整性系数氏表示，Kv可按下式计算：Kv=(VpMV“)2(1.2-1 )式中：Vpm岩体弹性纵波速度(km/s)Vpr岩石弹性纵波速度(km/s)当无条件进行声波实测时也可用岩体体积节理数Jv按表1.2定K值。表1.2 J v与Kv对照表Jv(条/m3)35Kv
10、0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.15 iv级围岩当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于30时应降一级。2铁路隧道围岩分级2.1 铁路隧道围岩分级及其适用条件目前，我国铁路隧道采用的围岩分级如表2.1所示。当用物探法测有弹性纵波速度时，可参照围岩弹性纵波速度测定值确定围岩级别。本分级适用于一般地质情况的隧道，对特殊地质条件的围 岩，如膨胀岩、盐岩、多年冻土等需另行考虑。关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其 修正，可参照2.3内容确定。表2.1铁路隧道围岩分级围山 石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
11、特征结构特征和完整状态I极硬岩（单轴饱和抗压强度 Rc60MPa）：受地质构造影响轻 微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为巨厚层或 厚层，层间结合良好，岩体完整呈巨块状整体结构围岩稳定，无坍 塌，可能产生岩 爆4.5n硬质岩（Rc30MPa）: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，但其产状及组合呈巨块或大块状结构暴露时间长，可 能会出现局部小3.5 4.5关系不致产生滑动；层状岩层为中厚层或厚层，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坍塌；侧壁稳定； 层间结合差的平 缓岩层，顶板易 塌落m硬质岩（Rc30MPa）:受地质构造影响严重
12、，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；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，侧 壁基本稳定，爆 破震动过大易坍2.5 4.0较软岩（RcZ530MPa）:受地质构造影响较重，节理较发育；层状岩层为薄层、中厚层或厚层，层间一般呈大块状结构IV硬质岩（Rc30MPa）:受地质构造影响极严重， 节理很发育；层状软弱面（或夹层）已基本破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时，可产生较大的坍 塌，侧壁有时失去冬1定1.53.0软质岩（Rc与？30MPa）:受地质构造影响严重，节理发育呈块（石）
13、碎（石）状镶嵌结构土体：1.具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土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岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎 岩（包括受构造影响严重的破碎带）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，侧壁经常 小坍塌；浅埋时 易出现地表下沉 （陷）或塌至地表1.02.0土体：一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或 潮湿的碎石土著人、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土（Q3、 Q4）非黏性土呈松 散结构，黏性土 及黄土呈松软 结构VI岩体：受构造影响严重
14、呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层 带黏性土呈易蠕 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（饱和状态的土33602.178n25271200180020 330.20.2550601.52.17078m232550012006200.250.339500.71.56070IV20232005001.360.30.3527390.20.75060V1720100200120.35 0.4520270.050.24050VI151710010.40.52260未风化可微风化的花岗岩、片麻岩、闪长岩、石英岩、硅质灰岩、质钙质胶结
15、的砂岩或砾岩等岩 硬岩30Rc40弱风化的极硬岩；未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩等软 较软岩15Rc30强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；未风化或微风化的云母片岩、质千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、山 石凝灰岩等软岩5Rc0.75较完整结构面23组，以构造型节理、层面为主，裂隙多 呈密闭型，部分为微张型，少有充填物块状结构0.75 2Kv0.55较破碎结构面一般为3组，节理及以风化裂隙为主，在断 层附近受构造影响较大，裂隙以微张型和张开型为层状结构、块石、碎石状结构0.55 2Kv0.35主，多有充填物破碎结构
16、面大于3组，多以风化型裂隙为主，在断层附 近受构造作用影响较大，裂隙宽度以张开型为主， 多有充填物碎石角砾状结构0.35 2Kv0.15极破碎结构面杂乱无序，在断层附近受断层作用影响大， 宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填，充填物厚度大散体状结构KvR.15表2.3.1-3围岩基本分级级别岩体特征土体特征围岩弹性纵波速度（km/s）I极硬岩，岩体完整4.5n极硬岩，岩体较完整； 硬岩，岩体完整3.5 4.5m极硬岩，岩体较破碎；硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整2.5 4.0IV极硬岩，岩体破碎；硬岩，岩体较破碎基破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为 主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体
17、完整或较完整具压密或成岩作用的黏性土、粉土及 砂类土，一般钙质、铁质胶结的粗角 砾土、粗圆砾土、碎石土、卵石土、 大块石土、黄土（ Q1、Q2）1.5 3.0V软岩，岩体破碎至极破碎；全部极 软岩及全部极破碎岩（包括受构造 影响严重的破碎带）一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密 及以上、稍湿、潮湿的碎（卵）石土、 粗圆砾土、细圆砾土、粗角砾土、细 角砾土、粉土、及黄土（ Q3、Q4）1.0 2.0VI受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带软塑状黏性土、饱和的粉土、砂类土等1.0（饱和状态的土 1.5）2.3.2 隧道围岩分级修正隧道围岩级别应在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，
18、考虑地下水状态、初始地应 力状态等必要的因素进行修正。2.3.2.1 地下水状态的分级宜按表2.3.2-1确定。地下水对围岩级别的修正，宜按表 2.3.2-2进行。表2.3.2-1地下水状态的分级级别状态渗水量L/(min ?l0n)I干燥或湿润10n偶有渗水10 25m经常渗水25 125IinmIVVninIVVVImnmIVVVI2.3.2.2 围岩初始地应力状态，当无实测资料的，可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象，按表2.3.2-3评估。初始地应力对围岩级别的修正宜按表2.3.2-4进行。表2.3.2-3初始地应力
19、场评估基准初始地应力状态主要现象评估基准（Rc/加ax）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1.51.50.60.6 0.20.2 0.060.06延伸性极差差中等好极好粗糙度明显台阶状粗糙波纹状平整光滑有擦痕平整光滑张开性（mm）密闭1.0黏土充填风化程度未风化轻微风化颇重风化严重风化极严重风化简要说明地下水状态渗水量L/(min 70m)550n坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构550451m坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构450
20、351W坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构较坚硬岩，岩体较破碎破碎，镶嵌碎裂结构较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎，中薄层状结构350251土体：1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土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V较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；极破碎各类岩体。碎、裂状、松散结构6060 3030 151551.0好或一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层结构较完整1-21.0差节理、裂隙、层面块状或厚层状结构231.0 0.4好或一般块状结构较破碎231.0 0.4差节理、裂隙、层面、小断层裂隙块状或中厚层结构30.4 0.2好镶嵌碎裂
21、结构一般中、薄层状结构破碎30.4 0.2差各种类型结构面裂隙块状结构0.2一般或差碎裂状结构极破碎无序很差散体状结构注：平均间距指主要结构面（12组）间距的平均值。2岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数（Kv）表达。Kv 一般用弹性波探测值，若无探测值时，可用岩体体积节理数（Jv）按表3.2.2-2确定对应的Kv值。表3.2.2-2 Jv 与Kv对照表Jv(条/m3)35Kv0.750.75 0.550.55 0.350.35 0.150.750.75 0.550.55 0.350.35 0.15450450351350251250潮湿或点滴状出水00.10.2 0.30.4 0.6淋雨状
22、或涌流状出水，水压0.1Mpa或单位出水量10L/min?m0.10.2 0.30.4 0.60.7 0.9淋雨状或涌流状出水，水压0.1Mpa或单位出水量10L/min?m0.20.4 0.60.7 0.91.0表3.2.3-2主要软弱结构面产状影响修正系数K2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 60 ,结构面彳K角750其它组合K20.4 0.60-0.20.2 0.4表3.2.3-3初始应力状态影响系数K3BQ-_初始应力状态550550451450351350-251250极高应力区1.01.01.0 1.51.0 -1.51.0高应力区0.50.50.50.5 -
23、1.00.5 1.0围岩极高及高初始应力状态的评估，可按表 3.2.3-4规定进行。表3.2.3-4高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象应力情况主要现象RC/ max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，不易成洞370.222坚硬较坚硬岩，结核一般；较软岩，结合好37290.22 0.123坚硬较坚硬岩，结核差； 较软岩软岩，结合一般29 190.12 0.084较坚硬较软岩，结核差结合很差；软岩，结合差；软质岩的泥化面19
24、130.08 0.055较坚硬岩及全部软质岩，结合很差；软质岩泥化层本身13854n基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85T654m局部稳7E性差。围岩强度不足局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方和变形破坏。完整的较软岩，可能暂时稳定65T452IV不稳定。围岩自稳时间很短， 规模较大的各种变形和破坏都可能发生45T252V极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重T6060Rb3030 Rb1515Rb5岩石强度评分A30 20201010550注：1岩石饱和单轴抗压强度大于100Mpa时，岩石强度评分为 30;2.当岩体完整程度与结构面状态评分之和小于5时，岩石强度评分大于 20的，按20评分。(2)岩体完整程度评分，见下表 4.2-2)。表4.2-2 岩体完整程度评分岩体完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎岩体完整性系数KvKv 0.750.75Kv 0.550.55
