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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
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
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。
1.0.2 本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。
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。
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。
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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
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;
fo——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。
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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。
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。
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
坚硬程度 | 定性鉴定 | 代表性岩石 | |
硬质岩 | 坚硬岩 | 锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎;浸水后,大多无吸水反应 | 未风化~微风化的:花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等 |
较坚硬岩 | 锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎;浸水后,有轻微吸水反应 | 1.中等(弱)风化的坚硬岩; 2.未风化~微风化的;熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质砂岩、粗晶大理岩等 | |
软质岩 | 软质岩 | 锤击声不清脆,无回弹,较易击碎;浸水后,指甲可刻出印痕 | 1.强风化的坚硬岩; 2.中等(弱)风化的较坚硬岩; 3.未风化~微风化的:凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、砂质页岩等 |
软岩 | 锤击声哑,无回弹,有凹痕,易击碎; 浸水后,手可掰开 | 1.强风化的坚硬岩; 2.中等(弱)风化~强风化的较坚硬岩; 3.中等(弱)风化的较软岩; 4.未风化的泥岩、泥质页岩、绿泥石片岩、绢云母片岩等 | |
极软岩 | 锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,手可捏碎;浸水后,可捏成团 | 1.全风化的各种岩石; 2.强风化的软岩; 3.各种半成岩 |
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
风化程度 | 风化特征 |
未风化 | 岩石结构构造未变,岩质新鲜 |
微风化 | 岩石结构构造、矿物成分和色泽基本未变,部分裂隙面有铁锰质渲染或略有变色 |
中等(弱)风化 | 岩石结构构造部分破坏,矿物成分和色泽较明显变化,裂隙面风化较剧烈 |
强风化 | 岩石结构构造大部分破坏,矿物成分和色泽明显变化,长石、云母和铁镁矿物已风化蚀变 |
全风化 | 岩石结构构造完全破坏,己崩解和分解成松散土状或砂状, 矿物全部变色,光泽消失,除石英颗粒外的矿物大部分风化蚀变为次生矿物 |
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
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 | |
组数 | 平均间距(m) | ||||
完整 | 1~2 | >1.0 | 结合好或结合一般 | 节理、裂隙、层面 | 整体状或巨厚层状结构 |
较完整 | 1~2 | >1.0 | 结合差 | 节理、裂隙、层面 | 块状或厚层状结构 |
2~3 | 1.0~0.4 | 结合好或结合一般 | 块状结构 | ||
较破碎 | 2~3 | 1.0~0.4 | 结合差 | 节理、裂隙、劈理、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 | ||
结合一般 | 薄层状结构 | ||||
破碎 | ≥3 | 0.4~0.2 | 结合差 | 各种类型结构面 | 裂隙块状结构 |
≤0.2 | 结合一般或结合差 | 碎裂结构 | |||
极破碎 | 无序 | 结合很差 | 散体状结构 |
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
结合程度 | 结构面特征 |
结合好 | 张开度小于1mm,为硅质、铁质或钙质胶结,或结构面粗糙,无充填物;张开度1mm~3mm, 为硅质或铁质胶结;张开度大于3mm,结构面粗糙,为硅质胶结 |
结合一般 | 张开度小于1mm,结构面平直,钙泥质胶结或无充填物;张开度1mm~3mm, 为钙质胶结,张开度大于3mm,结构面粗糙,为铁质或钙质胶结 |
结合差 | 张开度lmm~3mm,结构面平直,为泥质胶结或钙泥质胶结;张开度大于3mm,多为泥质或岩屑充填 |
结合很差 | 泥质充填或泥夹岩屑充填,充填物厚度大于起伏差 |
3.3 分级因素的定量指标
3.3.1 岩石坚硬程度的定量指标,应采用岩石饱和单轴抗压强度Rc。Rc应采用实测值。当无条件取得实测值时,也可采用实测的岩石点荷载强度指数Is(50)的换算值,并按下式换算:
式中:Rc——岩石饱和单轴抗压强度(MPa)。
3.3.2 岩体完整程度的定量指标,应采用岩体完整性指数Kv。Kv应采用实测值。当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数Jv,并按表3.3.2确定对应的Kv值。
表3.3.2 Jv与Kv的对应关系
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 |
3.3.3 岩石饱和单轴抗压强度Rc与岩石坚硬程度的对应关系,可按表3.3.3确定。
表3.3.3 Rc与岩石坚硬程度的对应关系
Rc(MPa) | >60 | 60~30 | 30~15 | 15~5 | ≤5 |
坚硬程度 | 硬质岩 | 软质岩 | |||
坚硬岩 | 较坚硬岩 | 较软岩 | 软岩 | 极软岩 |
3.3.4 岩体完整性指数Kv与岩体完整程度的对应关系,可按表3.3.4确定。
表3.3.4 Kv与岩体完整程度的对应关系
Kv | >0.75 | 0.75~0.55 | 0.75~0.35 | 0.35~0.15 | ≤0.15 |
完整程度 | 完整 | 较完整 | 较破碎 | 破碎 | 极破碎 |
3.3.5 定量指标Rc、Is(50)的测试应符合本标准附录A的规定。
3.3.6 定量指标Kv、Jv的测试应符合本标准附录B的规定。
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4 岩体基本质量分级
4.1 基本质量级别的确定
4.1.1 岩体基本质量分级,应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ两者相结合,并应按表4.1.1确定。
表4.1.1 岩体基本质量分级
岩体基本质量级别 | 岩体基本质量的定性特征 | 岩体基本质量指标(BQ) |
Ⅰ | 坚硬岩,岩体完整 | >550 |
Ⅱ | 坚硬岩,岩体较完整;较坚硬岩,岩体完整 | 550~451 |
Ⅲ | 坚硬岩,岩体较破碎;较坚硬岩,岩体较完整;较软岩,岩体完整 | 450~351 |
Ⅳ | 坚硬岩,岩体破碎;较坚硬岩,岩体较破碎~破碎;较软岩, 岩体较完整~较破碎;软岩,岩体完整~较完整 | 350~251 |
Ⅴ | 较软岩,岩体破碎;软岩,岩体较破碎~破碎;全部极软岩及全部极破碎岩 | ≤250 |
4.1.2 当根据基本质量定性特征和岩体基本质量指标BQ确定的级别不一致时,应通过对定性划分和定量指标的综合分析,确定岩体基本质量级别。当两者的级别划分相差达1级及以上时,应进一步补充测试。
4.1.3 各基本质量级别岩体的物理力学参数,可按本标准表D.0.1确定。结构面抗剪断峰值强度参数,可根据其两侧岩石的坚硬程度和结构面结合程度,按本标准表D.0.2确定。
4.2 基本质量的定性特征和基本质量指标
4.2.1 岩体基本质量的定性特征,应由本标准表3.2.1和表3.2.3所确定的岩石坚硬程度及岩体完整程度组合确定。
4.2.2 岩体基本质量指标的确定应符合下列规定:
1 岩体基本质量指标BQ,应根据分级因素的定量指标Rc的兆帕数值和Kv ,按下式计算:
BQ=100+3Rc+250Kv (4.2.2)
2 使用公式(4.2.2)计算时,应符合下列规定:
1)当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值;
2)当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。
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5 工程岩体级别的确定
5.1 一般规定
5.1.1 对工程岩体进行初步定级时,应按本标准表4.1.1确定的岩体基本质量级别作为岩体级别。
5.1.2 对工程岩体进行详细定级时,应在岩体基本质量分级的基础上,结合不同类型工程的特点,根据地下水状态、初始应力状态、工程轴线或工程走向线的方位与主要结构面产状的组合关系等修正因素,确定各类工程岩体质量指标。
5.1.3 岩体初始应力状态对地下工程岩体级别的影响,应按本标准表C.0.2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。
5.1.4 岩体初始应力状态,有实测的应力成果时,应采用实测值;无实测成果时,可根据工程埋深或开挖深度、地形地貌、地质构造运动史、主要构造线、钻孔中的岩心饼化和开挖过程中出现的岩爆等特殊地质现象,按本标准附录C作出评估。
5.1.5 对膨胀性及易溶性等特殊岩类,还应根据其特殊的变形破坏特性、岩溶发育程度及其对工程岩体的影响,综合确定工程岩体的级别。
5.2 地下工程岩体级别的确定
5.2.1 地下工程岩体详细定级,当遇有下列情况之一时,应对岩体基本质量指标BQ进行修正,并以修正后获得的工程岩体质量指标值依据本标准表4.1.1确定岩体级别。
1 有地下水;
2 岩体稳定性受结构面影响,且有一组起控制作用;
3 工程岩体存在由强度应力比所表征的初始应力状态。
5.2.2 地下工程岩体质量指标[BQ],可按下式计算。其修正系数K1、K2、K3值,可分别按表5.2.2-1、表5.2.2-2和表5.2.2-3确定。
式中:[BQ]——地下工程岩体质量指标;
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。
表5.2.2-1 地下工程地下水影响修正系数K1
地下水出水状态 | BQ | ||||
>550 | 550~451 | 450~351 | 350~251 | ≤250 | |
潮湿或点滴状出水,p≤0.1或Q≤25 | 0 | 0 | 0~0.1 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 |
淋雨状或线流状出水,0.1<p≤0.5或25<Q≤125 | 0~0.1 | 0.1~0.2 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 | 0.7~0.9 |
涌流状出水,p>0.5或Q>125 | 0.1~0.2 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 | 0.7~0.9 | 1.0 |
2 Q为每10m洞长出水量(L/min·10m)。
表5.2.2-2 地下工程主要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<30°结构面倾角30°~75° | 结构面走向与洞轴线夹角>60°结构面倾角>75° | 其他组合 |
K2 | 0.4~0.6 | 0~0.2 | 0.2~0.4 |
表5.2.2-3 初始应力状态影响修正系数K3
5.2.3 对跨度不大于20m的地下工程,岩体自稳能力可按本标准附录E中表E.0.1确定。当其实际的自稳能力与本标准表E.0.1中相应级别的自稳能力不相符时,应对岩体级别作相应调整。
5.2.4 对跨度大于20m或特殊的地下工程岩体,除应按本标准确定基本质量级别外,详细定级时,尚可采用其他有关标准中的方法,进行对比分析,综合确定岩体级别。
5.3 边坡工程岩体级别的确定
5.3.1 岩石边坡工程详细定级时,应根据控制边坡稳定性的主要结构面类型与延伸性、边坡内地下水发育程度以及结构面产状与坡面间关系等影响因素,对岩体基本质量指标BQ进行修正,并以获得的工程岩体质量指标值按本标准表4.1.1确定岩体级别。
5.3.2 边坡工程岩体质量指标[BQ],可按下列公式计算。其修正系数λ、K4和K5值,可分别按表5.3.2-1、表5.3.2-2和表5.3.2-3确定。
式中:λ——边坡工程主要结构面类型与延伸性修正系数;
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;
F1——反映主要结构面倾向与边坡倾向间关系影响的系数;
F2——反映主要结构面倾角影响的系数;
F3——反映边坡倾角与主要结构面倾角间关系影响的系数。
表5.3.2-1 边坡工程主要结构面类型与延伸性修正系数λ
结构面类型与延伸性 | 修正系数λ |
断层、夹泥层 | 1.0 |
层面、贯通性较好的节理和裂隙 | 0.9~0.8 |
断续节理和裂隙 | 0.7~0.6 |
表5.3.2-2 边坡工程地下水影响修正系数K4
边坡地下水发育程度 | BQ | ||||
>550 | 550~451 | 450~351 | 350~251 | ≤250 | |
潮湿或点滴状出水,pw<0.2H | 0 | 0 | 0~0.1 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 |
线流状出水,0.2H<pw≤0.5H | 0~0.1 | 0.1~0.2 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 | 0.7~0.9 |
涌流状出水,pw>0.5H | 0.1~0.2 | 0.2~0.3 | 0.4~0.6 | 0.7~0.9 | 1.0 |
2 H为边坡高度(m)。
表5.3.2-3 边坡工程主要结构面产状影响修正
序号 | 条件与修正系数 | 影响程度划分 | ||||
轻微 | 较小 | 中等 | 显著 | 很显著 | ||
1 | 结构面倾向与边坡坡面倾向间的夹角(°) | >30 | 30~20 | 20~10 | 10~5 | ≤5 |
F1 | 0.15 | 0.40 | 0.70 | 0.85 | 1.0 | |
2 | 结构面倾角(°) | <20 | 20~30 | 30~35 | 35~45 | ≥45 |
F2 | 0.15 | 0.40 | 0.70 | 0.85 | 1.0 | |
3 | 结构面倾角与边坡坡面倾角之差(°) | >10 | 10~0 | 0 | 0~—10 | ≤—10 |
F3 | 0 | 0.2 | 0.8 | 2.0 | 2.5 |
5.3.3 对高度不大于60m的边坡工程岩体,可根据已确定的级别,按本标准附录E中表E.0.2确定其自稳能力。
5.3.4 对高度大于60m或特殊边坡工程岩体,除按本标准第5.3.2条确定[BQ]值外,尚应根据坡高影响,结合工程进行专门论证,综合确定岩体级别。
5.4 地基工程岩体级别的确定
5.4.1 地基工程岩体应按本标准表4.1.1规定的岩体基本质量级别定级。
5.4.2 地基工程各级别岩体基岩承载力基本值f0可按表5.4.2确定。
表5.4.2 基岩承载力基本值f0
岩体级别 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ |
f0(MPa) | >7.0 | 7.0~4.0 | 4.0~2.0 | 2.0~0.5 | ≤0.5 |
附录A Rc、Is(50)测试的规定
A.0.1 岩石饱和单轴抗压强度Rc的测试应符合下列规定:
1 试验取样应根据地层岩性变化及岩体分级单元进行布置,并能反映拟分级岩体的坚硬程度及其变化规律。
2 标准试件为圆柱形,可用钻孔岩心或在坑探槽中采取岩块加工制成。试件直径宜为48mm~54mm,并应大于岩石最大颗粒直径的10倍。试件高度与直径之比宜为2.0~2.5。
3 试件加工精度应符合下列要求:
1)试件两端面不平行度误差不应大于0.05mm;
2)沿试件高度、直径的误差不应大于0.3mm;
3)端面应垂直于试件轴线,最大偏差不应大于0.25°。
4 可采用自由吸水法或强制饱和法使试件吸水饱和。对软岩或极软岩,试件应采取保护措施。
5 试验时,试件应置于试验机承压板中心,试件两端面应与试验机上下压板接触均匀。应以每秒0.5MPa~1.0MPa的速率加载直至破坏。应根据破坏载荷及试件截面面积计算岩石单轴抗压强度。
6 每组试件数量不应少于3个。
A.0.2 岩石点荷载强度指数Is(50)的测试应符合下列规定:
1 岩石点荷载强度指数I[sub]s(50)[/sub]的测试,其试件尺寸应符合下列规定:
1)径向岩心加载试验,岩心直径宜为30mm~70mm,长度应为试件直径的1.4倍;
2)岩心轴向加载试验,岩心直径宜为30mm~70mm,长度为试件直径的0.5倍~1.0倍;
3)方块体试件或不规则块体试件,试件的最短边长宜为30mm~80mm,加荷点间距D与通过两加载点的最小截面平均宽度W之比宜为0.5~1.0,且加载点至自由端的距离L应大于0.5D。
2 岩石点荷载强度指数测试过程中,沿加载点间的距离量测允许偏差应为±2%。岩心轴向试验中的试件纵截面宽度W、方块体试件及不规则块体试件的通过两加载点的最小截面平均宽度W,其量测允许偏差应为±5%。
3 试验时应连续均匀加载,使试件控制在10s~60s内破坏。当破坏面贯穿整个试件,并通过两加载点时,试验结果方应有效。
4 未经修正的岩石点荷载强度指数应按下式计算:
式中:Is——未经修正的点荷载强度指数(MPa);
P——破坏载荷(N);
De——等价岩心直径(mm)。
岩心径向加载、岩心轴向加载、方块体及不规则块体加载试验,其等效岩心直径De应分别按下列公式计算:
式中:D——加载点间的距离(mm);
A——通过两加载点的最小截面积(mm²);
W——通过两加载点的最小截面平均宽度(mm)。
5 岩石点荷载强度指数应换算成直径为50mm的标准试件的点荷载强度指数Is(50)。Is(50)可按下列公式计算:
式中:Kd——尺寸效应修正系数;
m——修正指数,可取0.40~0.45,也可根据同类岩石的实测资料,通过在对数坐标图上绘制不同等效直径的P~D2c关系图,并用作图法确定。
6 点荷载强度指数测试,同组试验岩样数量不应少于10个。试验成果应为舍去最大、最小测试值后的算术平均值。
7 点荷载测试不适用于砾岩和Rc不大于5MPa的极软岩。
附录B Kv、Jv测试的规定
B.0.1 岩体完整性指数Kv的测试应符合下列规定:
1 应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的测段,测试岩体弹性纵波速度,并应在同一岩体中取样,测试岩石弹性纵波速度。
2 对于岩浆岩,岩体弹性纵波速度测试宜覆盖岩体内各裂隙组发育区域;对沉积岩和沉积变质岩层,弹性波测试方向宜垂直于或大角度相交于岩层层面。
3 Kv值应按下式计算:
式中:Vpm——岩体弹性纵波速度(km/s);
Vpr——岩石弹性纵波速度(km/s)。
B.0.2 岩体体积节理数Jv的测试应符合下列规定:
1 应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的出露面或开挖壁面进行节理(结构面)统计。有条件时宜选择两个正交岩体壁面进行统计。
2 岩体体积节理数Jv的测试应采用直接法或间距法。
3 间距法的测试应符合下列规定:
1)测线应水平布置,测线长度不宜小于5m;根据具体情况,可增加垂直测线,垂直测线长度不宜小于2m。
2)应对与测线相交的各结构面迹线交点位置及相应结构面产状进行编录,并根据产状分布情况对结构面进行分组。
3)应对测线上同组结构面沿测线方向间距进行测量与统计,获得沿测线方向视间距。应根据结构面产状与测线方位,计算该组结构面沿法线方向的真间距,其算术平均值的倒数即为该组结构面沿法向每米长结构面的条数。
4)对迹线长度大于1m的分散节理应予以统计,已为硅质、铁质、钙质胶结的节理不应参与统计。
5)Jv值应根据节理统计结果按下式计算:
式中:Jv——岩体体积节理数(条/m³);
n——统计区域内结构面组数;
Si——第i组结构面沿法向每米长结构面的条数;
S0——每立方米岩体非成组节理条数。
附录C 岩体初始应力场评估
C.0.1 没有岩体初始应力实测成果时,可根据地形和地质勘察资料,按下列方法对初始应力场作出评估:
1 较平缓的孤山体,一般情况下,初始应力的铅直向应力为自重应力,水平向应力不大于 。
2 通过对历次构造形迹的调查和对近期构造运动的分析,以第一序次为准,根据复合关系,确定最新构造体系,据此确定初始应力的最大主应力方向。
当铅直向应力为自重应力,且是主应力之一时,水平向主应力较大的一个,可取0.8yH~1.2yH或更大。
3 埋深大于1000m,随着深度的增加,初始应力场逐渐趋向于静水压力分布;大于1500m以后,可按静水压力分布确定。
4 在峡谷地段,从谷坡至山体以内,可划分为应力松弛区、应力过渡区、应力稳定区和河底应力集中区。峡谷的影响范围,在水平方向一般为谷宽的1倍~3倍。在谷底较深部位,最大主应力趋于水平且多垂直于河谷。
5 地表岩体剥蚀显著地区,水平向应力应按原覆盖层厚度计算,其覆盖层厚度应包括已剥蚀的部分。
C.0.2 根据岩体开挖或钻孔取心过程中出现的高初始应力条件下的主要现象,可按表C.0.2评估工程岩体所对应的强度应力比范围值。
表C.0.2 工程岩体强度应力比评估
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
岩体基本质量级别 | 重力密度Y(kN/m³) | 抗剪断峰值强度 | 变形模量E(GPa) | 泊松比μ | |
内摩擦角φ(°) | 黏聚力c(MPa) | ||||
Ⅰ | >26.5 | >60 | >2.1 | >33 | <0.20 |
Ⅱ | 60~50 | 2.1~1.5 | 33~16 | 0.20~0.25 | |
Ⅲ | 26.5~24.5 | 50~39 | 1.5~0.7 | 16~6 | 0.25~0.30 |
Ⅳ | 24.5~22.5 | 39~27 | 0.7~0.2 | 6~1.3 | 0.30~0.35 |
Ⅴ | <22.5 | <27 | <0.2 | <1.3 | >0.35 |
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
类别 | 两侧岩石的坚硬程度及结构面的结合程度 | 内摩擦角φ(°) | 黏聚力c(MPa) |
1 | 坚硬岩,结合好 | >37 | >0.22 |
2 | 坚硬~较坚硬岩,结合一般;较软岩,结合好 | 37~29 | 0.22~0.12 |
3 | 坚硬~较坚硬岩,结合差;较软岩~软岩,结合一般 | 29~19 | 0.12~0.08 |
4 | 较坚硬~较软岩,结合差~结合很差;软岩,结合差;软质岩的泥化面 | 19~13 | 0.08~0.05 |
5 | 较坚硬岩及全部软质岩,结合很差;软质岩泥化层本身 | <13 | <0.05 |
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
岩体级别 | 自稳能力 |
Ⅰ | 跨度≤20m,可长期稳定,偶有掉块,无塌方 |
Ⅱ | 跨度<10m,可长期稳定,偶有掉块;跨度10m~20m,可基本稳定,局部可发生掉块或小塌方 |
Ⅲ | 跨度<5m,可基本稳定;跨度5m~10m,可稳定数月,可发生局部块体位移及小、 中塌方;跨度10m~20m,可稳定数日至1个月,可发生小、中塌方 |
Ⅳ | 跨度≤5m,可稳定数日至1个月;跨度>5m,一般无自稳能力,数日至数月内可发生松动变形、 小塌方,进而发展为中、大塌方。埋深小时,以拱部松动破坏为主,埋深大时,有明显塑性流动变形和挤压破坏 |
Ⅴ | 无自稳能力 |
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。
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
岩体级别 | 自稳能力 |
Ⅰ | 高度≤60m,可长期稳定,偶有掉块 |
Ⅱ | 高度<30m,可长期稳定,偶有掉块;高度30m~60m,可基本稳定,局部可发生楔形体破坏 |
Ⅲ | 高度<15m,可基本稳定,局部可发生楔形体破坏;高度15m~30m,可稳定数月, 可发生由结构面及局部岩体组成的平面或楔形体破坏,或由反倾结构面引起的倾倒破坏 |
Ⅳ | 高度<8m,可稳定数月,局部可发生楔形体破坏;高度8m~15m,可稳定数日至1个月, 可发生由不连续面及岩体组成的平面或楔形体破坏,或由反倾结构而升起的倾倒破坏 |
Ⅴ | 不稳定 |
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”。