圍岩分類

weiyan fenlei

圍岩分類

classification of rock mass

圍岩分類的目的是為了對隧道及地下建築工程周圍的地層進行工程地質的客觀評價，判斷坑道或洞室的穩定性，確定支護的荷載和設計參數，確定施工方法，選擇鑽孔和開挖等施工機械，以及確定施工定額和預算等。

發展概況　隧道及地下工程圍岩分類是在長期實踐的基礎上發展起來的，並與地質科學、岩土工程和量測技術的發展密切相關。初期的圍岩分類多以單一的岩石強度作為分類指標。例如1949年前中國採用的堅石、次堅石、軟石、硬土、普通土和鬆軟土的分類法，以及中華人民共和國成立后廣泛應用的“”值分類法(即普羅托季亞科諾夫分類法,1907年)。這類方法在評價坑道或洞體穩定性方面是不充分的；但在選擇鑽孔機械，確定掘進機類型，尤其是確定鬆散圍岩的地壓值等方面仍有一定意義。1970年後，以岩體為對象的分類方法獲得了迅速發展。如泰爾扎吉分類法(1974年)、巴頓分類法（1974年）、別尼亞夫斯基分類法（1974年）、法國隧道協會(AFTES)分類法（1975年）,以及中國鐵路隧道圍岩分類（1975年）和水工隧洞圍岩分類(1983年)等。這些分類法多數是根據經驗的定性分類，但由於反映了圍岩的地質構造特徵、圍岩的結構面狀態、風化狀況、地下水情況以及洞室埋深等，因此在評價坑道或洞體穩定性、確定支護結構參數和選擇施工方法等方面得到了廣泛的應用。

近期的圍岩分類中，引進了岩體力學的基本概念和數理統計方法，如考慮初始應力場、坑道周邊位移值，以及量測信息等，使圍岩分類逐漸從定性分類向定量分類方向發展。如拉布采維茨-帕赫分類(1974年)、日本地質學會的新奧法圍岩分類（1979年）、奧地利阿爾貝格隧道的圍岩分類（1979年）、蘇聯頓巴斯礦區的圍岩分類(1979年)等。圍岩分類的重要發展是把量測信息引進到分類之中，即根據量測的初期位移速度，拱頂下沉和洞體水平向的收斂、變形等進行分類。這也為隧道及地下工程的信息設計和施工打下了基礎。到目前為止，已經提出的和正在應用的圍岩分類約有50多種，但其中絕大多數仍處於定性描述或經驗判別的階段，尚需進一步研究和完善。

分類要素　在圍岩分類中，最有影響的要素有：①圍岩的構造。指圍岩被各種地質結構面切割的程度以及被切割的岩塊的尺寸和組合形態，在分類中它是一個起主導作用的因素。視裂縫間距，即被結構面切割的岩塊的大小，可將圍岩分成如表[圍岩類型]所示的幾種類型。②原岩或岩體的物理力學性質。包括單軸或三軸強度和變形特性，如抗壓強度、抗剪強度以及彈性模量或變形模量等。一般說，在完整岩體中，原岩的指標是基本的；在非完整（裂隙）岩體中，岩體的指標是主要的。③地下水。地下水的水量和水壓等對分類有重大影響，尤其是對軟岩和破碎、鬆散圍岩，它們導致岩質軟化、降低強度。在有軟弱結構面的圍岩中，地下水會沖走充填物或使夾層液化等。因而在一些分類法中，都考慮了它的定性的或定量的影響。④圍岩的初應力場。在現代圍岩分類中，尤其是對於深埋隧道和軟弱圍岩而言，這一要素佔有重要的地位。初應力場通常以上覆岩（土）體的重力來決定，並視為靜水應力場；也可通過實地量測大致判定原岩應力場的大小及其方向。

分類依據　①單一岩性指標。如岩石抗壓強度和彈性模量等物性指標，以及諸如抗鑽性、抗爆性、開挖難易度等工藝指標。在為某些特定目的的分類中，如確定鑽孔工效、炸藥消耗量等，可採用相應的工藝指標（鑽孔速度等）進行分類。②綜合岩性指標。指標是單一的，但反映的因素是綜合的。如岩體彈性波速度，既可反映圍岩的軟硬程度，又可反映圍岩的破碎程度。岩芯復原率是在反映岩體破碎程度的同時，還表示圍岩軟、硬分級的一個指標。這類指標，還有修正後的普氏係數、坑道自穩時間、圍岩強度等。③複合岩性指標。是用兩個或兩個以上的單一岩性指標或綜合岩性指標表示。例如，已確定分類要素為、、,則複合岩性指標可用下述方法之一來確定：

和差法　=±±

積商法 [606-01]然後用進行分類。目前，許多分類都採用了這個方法。④量測數據。是用量測到的位移（坑道周邊收斂值、拱頂下沉值、初始位移速度等），或荷載信息作為分類的指標，如蘇聯頓巴斯礦區、日本的新奧法設計和施工細則中所採用的。這類指標可以避免許多不確定的因素和影響，並能較好地反映坑道圍岩的力學狀態的變化。