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几种常用的工程岩体分类方法的对比分析

发布时间:2022-03-03 08:39:20 浏览数:

摘 要 目前有关工程岩体分类的体系繁多,国内外提出的分类方法已有上百种,这些分类方法都有其优缺点,以致于在工程中的应用受到一定的限制。本文对国内广泛应用的几种分类方法的优缺点进行分析,为工程实践做出进一步的探索。

关键词 工程岩体 岩体特性 岩体分类

中图分类号:TU458 文献标识码:A

工程岩体的分类是按照岩体的特性,对岩体进行分类或分级,以指导工程的设计与施工,从而使工程的建设达到经济、安全、实用的目的。

1国内外岩体分类研究概述

20世纪50年代以来,随着世界各地工程建设的发展,岩体分类方法的研究逐渐受到学术界的重视。早期以国外的研究为主,多为单因素分类法。例如普氏分类法、岩石载荷分类法、岩石质量指标(RQD)分类法。之后,多因素的岩体分类方法逐步发展。包括结构权值(RSR)分类法、岩体质量Q系统分类法、地质力学(RMR)分类法等。

我国在建国初期应用的普氏分类法。之后,诸如岩体结构分类法、弹性波指标Za分类法、岩体质量M分类法、围岩稳定性动态分类法等相继涌现。值得一提的是,1995年我国制定了工程岩体分级标准,并在2014年作了修订,这种分类方法在国内得到广泛应用。

2几种常用的工程岩体分类方法

目前国内依然以普氏分类法,岩石质量指标分类法(RQD方法),岩体BQ分类法的应用较多。本文着重对这几种分类方法进行分析,力求为工程岩体分类方法在工程实践中的应用做出进一步的探索。

2.1普氏分类法

1926年M.M.Protodyakonov提出了以岩石试件的单轴抗压强度作为分类依据,根据岩石的坚固性系数f可把岩石分成10级的普氏分类法,即最坚固(Ⅰ级f≥20)、很坚固(Ⅱ级f=15)、坚固(Ⅲ级f=10)、比较坚固(Ⅳ级f=6)、中等坚固(Ⅴ级f=4)、比较软(Ⅵ级f=2)、软(Ⅶ级f=1)、土状(Ⅷ级f=0.6)、松散状(Ⅸ级f=0.5)、流砂状(Ⅹ级f≤0.3),等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ级的中间加了半级(Ⅲa级f=8,Ⅳa级f=5,Ⅴa级f=3,Ⅵa级f=1.5,Ⅶa级f=0.8)。其中:

=

式中:Rc—岩石单轴抗压强度,单位:Mpa;

f —坚固性系数,f ≥20 为1级,最坚固;f ≤0.3为第10级,最软弱。

优点:这种方法比较简单,而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。

缺点:没考虑岩体的完整性和结构特征对稳定性的影响,不能准确评价岩体稳定性。

2.2 岩石质量指标分类法(RQD方法)

1968年Deere提出了岩石质量指标分类法(RQD方法),根据钻探时岩芯完好程度来判断岩体的质量,对岩体分类,即极差(Ⅰ级0

RQD = €?00%

式中:li—所取岩芯中≥10cm长度的岩芯段的长度;

L—钻进岩芯的总长度,单位:m。

优点:反映了岩性与岩体结构的综合指标。

缺点:没有考虑岩体中结构面发育特征和岩块性质的影响以及综合效应,不能全面地反映岩体的质量。

2.3岩体BQ分类法

岩体BQ分类法为1995年我国制定的工程岩体分级标准,为两步分级法。不过2014年出台的岩体分级推荐性标准(GB/T50218-2014),对BQ公式进行了修改,并将第二步分级定义为对地下岩体级别的确定。根据岩体基本质量指标BQ将岩体分为5级,即Ⅰ级BQ>550、Ⅱ级451≤BQ≤550、Ⅲ级351≤BQ≤450、Ⅳ级251≤BQ≤350、Ⅴ级BQ≤250。其中:

BQ = 100+3Rc+250Kv

式中:Rc为岩体饱和单轴抗压强度(MPa);Kv为岩体的完整性系数(可用声波测试资料或结构面条数来确定)。

注:使用上式计算时,应遵守下列限制条件:

当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值;

当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。

优点:综合参考国内外岩体质量分级依据,采用定性与定量相结合的分级方法,紧密结合我国岩体工程的工程特征,有较强的科学性和实用性。

缺点:定性描述内容繁杂,分级依据相对笼统,定量指标BQ计算时需考虑相应限制条件,使其实用性受限。

3结语

从以上各种工程岩体分类法的优缺点分析,可得出以下结论:

(1)普氏分类法较为简单,但不能准确评价岩体的稳定性。

(2)岩石质量指标分类法(RQD方法)能够在一定程度上反映岩性与岩体结构的综合指标,但不能全面反映岩体的质量。

(3)岩体BQ分类法的科学性和实用性较强,但定性描述内容繁杂,分级依据相对笼统,计算时需考虑相应限制条件。

参考文献

[1] 张理,龚囱,赵奎.工程岩体分类评价方法综述[J].有色金属科学与工程,2010(05):91-95.

[2] 王燕,易萍华,时宁.岩体工程分类方法及应用研究[J].科技广场,2012(03):145-149.

[3] GB/T50218-2014,工程岩体分级标准[S].

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