GB/T 50218-2014 工程岩体分级标准 (完整版)
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。
2 术语和符号
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
4 岩体基本质量分级
5 工程岩体级别的确定
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Is(50)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0.8γH~1.2γH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
注:σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。
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
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
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。
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。

