2.1  分级因素及其确定方法 2.1.1  本标准在确定分级因素及其指标时,采取了两种方法平行进行,以便互相校核和检验,提高分级因素选择的准确性和可靠性。一种是从地质条件和岩石力学的角度分析影响岩体稳定性的主要因素,据以确定分级因素并总结国内外实践经验,综合分析选取分级因素的定量指标;另一种是采用了统计分析方法,研究我国各部门多年积累的大量测试数据,从中寻找符合统计规律的最佳分级因素。 影响工程岩体稳定的因素是多种多样的,主要是岩体的物理力学性质、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,只有岩体的物理力学性质和构造发育情况是独立于各种工程类型的,反映了岩体的某本特性。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。岩体的构造发育状况,体现了岩体是地质体的基本属性,岩体的不连续性及不完整性是这一属性的集中反映。这两者是各种类型岩石工程的共性,对各种类型工程岩体的稳定性都是重要的,是控制性的。这样,岩体基本质量分级的因素,应当是岩石坚硬程度和岩体完整程度。 至于岩石风化,虽然也是影响工程岩体质量和稳定性的重要因素,但是风化作用对工程岩体特性的影响,一方面是使岩石疏软以至松散,物理力学性质变坏,另一方面是使岩体中裂隙增多,这些已分别在岩石坚硬程度和岩体完整程度中得到反映,所以本标准没有把风化程度作为一个独立的分级因素。 为了应用聚类分析、相关分析等统计方法,根据工程实践经验来研究选取分级因素,收集了来自各部门、各工程的460组实测数据,从中遴选了包括岩石单轴饱和抗压强度(Rc)、点荷载强度(Is)、岩石弹性纵波速度(Vpr)、岩体弹性纵波速度Vpm)、重力密度(γ)、埋深(H)、平均节理间距(dp)(或RQD)等七项测试指标,岩体完整性指数(Kv)、应力强度比(γH/Rc)二项复合变量作为子样。对同一工程且岩体性质相同的各区段,以其测试结果的平均值作为统计子样。这样,最终选定的抽样总体来自各部门的103个工程,其中来自国防21个、铁道13个、水电24个、冶金和有色金属30个、煤炭8个、人防1个和建筑部门6个。经过对抽样总体的相关分析、聚类分析和可靠性分析之后,确定岩体基本质量指标的因素的参数是Rc、Kv、dp与γ。在这四项参数中,经进一步分析,γ值绝大多数在23~28kN/m3之间变动,对岩体质量的影响不敏感,可反映在公式的常数项中;而Kv与dp在一定意义上同属反映岩体完整性的参数,考虑到Kv在公式中的方差贡献大于dp,并考虑国内使用的广泛性与简化公式的需要,仅选用Kv。这样,最终确定以Rc和Kv为定量评定岩体基本质量的分级因素。这与根据地质条件和岩石力学综合分析的结果是一致的。 2.1.2  根据定性与定量相结合的原则,岩体基本质量的两个分级因素应当同时采用定性划分和定量指标两种方法确定,并相互对比。 分级因素定性划分依据工程地质勘察中对岩体(石)性质和状态的定性描述,需要在勘察过程中,对这两个分级因素的一些要素认真观察和记录。这些资料由于获取方法直观,简便易行,有经验的工程人员易于对此进行鉴定和划分。 分级因素的定量指标是通过现场原位测试或取样室内试验取得的,这些测试和试验简单易行,一般工程条件下都可以进行。在某些情况下,如果进行规定的测试和试验有困难,还可以采用代用测试和试验方法,经过换算求得所需的分级因素定量指标。 对于定性划分出的各档次,给出了相应的定量指标范围值,以便使定性划分和定量指标两种方法确定的分级因素可以相互对比。 3.2  岩石坚硬程度的定性划分 2.2.1  岩石坚硬程度的确定,主要应考虑岩石的成分、结构及其成因,还应考虑岩石受风化作用的程度,以及岩石受水作用后的软化、吸水反应情况。为了便于现场勘察时直观地鉴别岩石坚硬程度,在“定性鉴定”中规定了用锤击难易、回弹程度、手触感觉和吸水反应等行之有效、简单易行的方法。 在本条表3.21中,规定了用“定性鉴定”和“代表性岩石”这两者作为定性评价岩石坚硬程度的依据。在作定性划分时,应注意作综合评价,在相互检验中确定坚硬程度并定名。 在确定岩石坚硬程度的划分档数时,考虑到划分过粗不能满足不同岩石工程对不同岩石的要求,在对岩体基本质量进行分级时,不便于对不同情况进行合理地组合;划分过细又显繁杂,不便使用。鉴于上述考虑,总结并参考国内已有的划分方法和工程实践中的经验,本条先将岩石划分为硬质岩和软质岩二个大档次,再进一步划分为坚硬岩、软坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩五个档次。 2.2.2  岩石长期受物理、化学等自然营力作用,即风化作用,致使岩石疏松以至松散,物理力学性质变坏。在确定代表性岩石时,仅仅说明是那种岩石是不够的,还必须指明其风化程度,以便确定风化后的岩石坚硬程度档次。 关于风化程度的划分或定义,国内外在工程地质工作上,大都从大范围的地层或风化壳的划分着眼,把裂隙密度、裂隙分布及发育情况、弹性纵波速度以及岩石结构被破坏、矿物变异等多种因素包括进去。本条表2.2.2关于岩石风化特征的描述和风化程度的划分,仅是针对小块岩石,为表2.2.1服务的,它并不代替工程地质中对岩体风化程度的定义和划分。是把岩体完整程度从整个地质特征中分离出去之后,专门为描述岩石坚硬程度作的规定,主要考虑岩石结构构造被破坏、矿物蚀变和颜色变化程度,而把裂隙及其发育情况等归入岩体完整程度这另一个基本质量分级因素中去。 在自然界里,岩石被风化的程度总是从未风化逐渐演变为全风化的,是普遍存在的一个地质现象。本条总结了我国采用的划分方法,并考虑在岩石坚硬程度划分和在岩体基本质量分级时便于对不同情况加以组合,将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化五种情况。 2.3  岩体完整程度的定性划分 2.3.1  岩体完整程度是决定岩体基本质量的另一个重要因素。影响岩体完整性的因素很多,从结构面的几何特征来看,有结构面的密度、组数、产状和延伸程度,以及各组结构面相互切割关系;从结构面性状特征来看,有结构面的张开度、粗糙度、起伏度、充填情况、充填物水的赋存状态等。将这些因素逐项考虑,用来对岩体完整程度进行划分,显然是困难的。从工程岩体的稳定性着眼,应抓住影响岩体稳定的主要方面,使评判划分易于进行。经分析综合,将几何特征诸项综合为“结构面发育程度”;将结构面性状特征诸项综合为“主要结构面的结合程度”。 本条表2.3.1中,规定了用结构面发育程度、主要结构面的结合程度和主要结构面类型作为划分岩体完整程度的依据。在作定性划分时,应注意对这三者作综合分析评价,进而对岩体完整程度进行定性划分并定名。 表中所谓“主要结构面”是指相对发育的结构面,即张开度较大、充填物较差、成组性好的结构面。 结构面发育程度包括结构面组数和平均间距,它们是影响岩体完整性的重要方面。在进行地质勘察时,应对结构面组数和平均间距进行认真地测绘和统计。我国各部门对结构面间距的划分不尽相同(表1),也有别于国外(表2)。本条在对结构面平均间距进行划分时,主要参考了我国工程实践和有关规范的划分情况,也酌情考虑了国外划分情况。                        国内有关结构面间距划分情况(m)                      表1 结构类型 岩土工程勘 察规范,国 标(报批稿) 铁路工程地 质技术规范 (TBJ12-85) 工程地质 调查规范 (ZBJ14003 -89) 水利水电工程地质综述(水利水电工程地质情报网,1991年11月) 本 标 准 完整(整体状) >1.5 >1.0 >1.0 >1.0 >1.0 较完整(块状) 0.75~1.5 >0.4 0.5~1.0 0.5~1.0 0.4~1.0 >1.0 较破碎(层状)   <0.4 0.3~1.5 0.5~1.0 0.2~0.4 0.4~1.0 破碎(碎裂状) 0.25~0.5 <0.2 <0.3 0.2~0.5 ≤0.2 0.2~0.4 极破碎(散体状)                                   国外裂隙间距划分情况(m)           

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