铁路隧道围岩分级方法

铁路隧道围岩分级

围岩级别 极硬岩（单轴饱和抗压强度RC＞60MPa）：受地质构Ⅰ 造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为巨厚层或厚层，层间结合良好，岩体完整 硬质岩（RC＞30MPa）：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理Ⅱ 但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中厚层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石 硬质岩（RC＞30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层）但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为薄层或中厚层，层间Ⅲ 结合差，多有分离现象，硬质、软质岩石互层 较软岩（RC=15～30MPa）：受地质构造影响较重，节理较发育，层状岩层为薄层、中厚层、厚层，层间结合一般 硬质岩（RC＞30MPa）：受地质构造影响极严重，节理很发育，层状软弱面（或夹层）已基本破坏 软质岩（RC≈5～30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育 Ⅳ 土体： 1.具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土； 2.黄土（Q1、Q2）; 3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎带） Ⅴ 土体： 一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或潮湿的碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土（Q3、Q4） 岩体：受构造影响严重呈破碎、角砾及粉末、泥土Ⅵ 状的断层带 土体：软塑状黏性土，饱和的粉土、砂类土等 呈角砾碎石状松散结构 非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构 围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌至地表 围岩极易易坍塌变形，有水时土砂常与水一起涌出；浅埋时易塌至地表或塌至地表 1.5～3.0 1和2呈大块状压密结构，3呈巨块状整体结构 呈碎石状压碎结构 呈块（石）碎（石）状镶嵌结构 拱部无支护时可能产生较大坍塌；侧壁有时失去稳定 1.5～3.0 呈大块状结构 呈块（石）碎（石）状镶嵌结构 拱部无支护时可能产生小坍塌；侧壁基本稳定，爆破震动过大易塌 2.5～4.0 呈巨块或大块状结构 暴露时间长，可能会出现局部小坍塌；侧壁稳定，层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落 4.5～3.5 呈巨块状整体结构 围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆 ＞4.5 主要工程地质特征 围岩主要工程地质条件 结构特征和完整状态 围岩开挖后 的稳定状态 （单线） 围岩弹性纵波速度 υp(km/s) 黏性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构 ＜1.0 （饱和状态的土＜1.5） 注：1 表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊；

2 关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正，可按本规范附录A的方法确定。

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附录A 铁路隧道围岩基本分级

A.1 围岩基本分级

A.1.1 分级因素及其确定方法应符合下列规定：

1 围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定；

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综合确定。 A.1.2 岩石坚硬程度可按表A.1.2划分。

表A.1.2 岩石坚硬程度的划分

围岩 类别 极硬岩 单轴饱和抗压强度 Rc（MPab） Rc＞60 定性鉴定 代表性岩石 硬质岩 硬岩 锤击声清脆，锤击有回弹，未风化或微风化的花岗岩、片麻岩、闪震手，难击碎，浸水后大多长岩、石英岩、硅质灰岩、硅质胶结的无吸水反应 砂岩或砾岩等 弱风化的极硬岩；未风化或微风化的溶锤击声较清脆，锤击有轻微结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰的回弹，稍震手，较难击碎，岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗粒较粗的浸水后有轻微的吸水反应 岩浆岩等 强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；未风锤击声不清脆，锤击无回化或微风化的千枚岩、云母片岩、砂质弹，较易击碎，吸水明显，泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥浸水后指甲可划出痕迹 灰岩、页岩、凝灰岩等 锤击声哑，锤击无回弹，有凹痕，易击碎，浸水后手可掰开 锤击声哑，锤击无回弹，有较深的凹痕，手可掰开，浸水后可捏成团或捻碎 强风化的极硬岩；弱风化～强风化的硬岩；弱风化的较软岩和未风化或微风化的泥质岩类：泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等 全风化的各类岩石和成岩作用差的岩石 30＜Rc≤60 较软岩 软质软岩 岩 极软岩 15＜Rc≤30 5＜Rc≤15 Rc≤5 A.1.3岩体完整程度可按表A.1.3划分。 A.1.4岩体基本分级可按表A.1.4确定。

表A.1.3岩体完整程度的划分

完整 程度 完整 较完整 结构面特征 结构面有1～2组，以构造型节理或层面为主，呈密闭型 结构面有2～3组，以构造型节理、层面为主，裂隙多为密闭型，部分微张开，少有填充物 结构面一般为3组，不规则，以节理及风化裂隙为主，在断层附近受构造影响较大，裂隙以微张开和张开型为主，多有填充物 结构面多于3组，多以风化型裂隙为主，在断层附近受构造作用影响大，裂隙以张开型为主，多有填充物 结构面杂乱无序，在断层附近受构造作用影响较大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填，充填物厚度大 结构类型 巨块状整体结构 块状结构 层状结构，块石、碎石结构 碎石角砾状结构 岩体完整性指数Kv Kv＞0.75 0.75≥Kv＞0.55 较破碎 0.55≥Kv＞0.35 破碎 0.35≥Kv＞0.15 极破碎

散体状结构 Kv≤0.15 3

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表A.1.4 围岩基本分级

级别 Ⅰ Ⅱ 岩体特征 极硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较完整； 硬岩，岩体完整 极硬岩，岩体较破碎； 硬岩或软硬岩互层，岩体较完整； 较软岩，岩体完整 极硬岩，岩体破碎； 硬岩，岩体较破碎或破碎； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎； 软岩，岩体完整或较完整 软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎带） 受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带 土体特征 围岩弹性纵波速度 υp(km/s) ＞4.5 3.5～4.5 Ⅲ 2.5～4.0 Ⅳ 具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土，一般钙质、铁质胶结的粗角砾土、粗圆砾土、碎石土、卵石土、大块石土、黄土（Q1、Q2） 一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿、潮湿的碎石土、卵石土、粗圆砾土、细圆砾土、粗角砾土、细角砾土、粉土及黄土（Q3、Q4） 软塑状黏性土，饱和的粉土、砂类土等 1.5～3.0 Ⅴ 1.0～2.0 Ⅵ ＜1.0 （饱和状态的土＜1.5） 以上各表中的标准或等级的划分或确定可参照以下说明表。

说明表A.1 层状岩层的层厚划分

名称 层厚 h＞1.0 h（m） 1.0≥h＞0.5 0.5≥h＞0.1 h≤0.1 巨厚层 厚层 中厚层 薄层 说明表A.2 结构面发育程度分级

名称 不发育 较发育 结构面发育程度 结构面组数及平均间距 主要结构面的类型 岩体结构类型 巨块状结构 大块状结构 1组～2组，平均间距超过1.0m 规则，为构造型，密闭 呈X形，较规则，以构造型2组～3组，平均间距超过0.4m 为主，多数密闭，部分微张，少有填充 不规则，呈X形或米字形，3组以上，平均间距不超过0.4m 以构造型或风化型为主，大部分张开，部分有填充物 3组以上，杂乱，平均间距不超过0.2m 以构造型或风化型为主，均有填充物 发育 碎石状结构 极发育 碎石状

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说明表A.3 岩体受地质构造影响的分级

受地质构造影响程度 轻微 较重 严重 极严重 地质构造作用特征 地质构造变动小，结构面不发育 地质构造变动大，位于断裂（层）或褶曲轴的临近地段，可有小断层，结构面发育 地质构造变动强烈，位于褶曲部或断裂影响带内，软岩多见扭曲及拖拉现象，结构面发育 位于断裂破碎带内，岩体破碎呈块石、碎石、角砾状，有的甚至呈粉末泥土状，结构面极发育 说明表A.4结构面结合程度的划分

名称 结合好 结构面特征 张开度小于1mm，无填充物； 张开度在1～3mm之间，为硅质或铁质胶结； 张开度大于3mm，结构面粗糙，为硅质胶结 张开度在1～3mm之间，为钙质或泥质胶结； 张开度大于3mm，结构面粗糙，为铁质或钙质胶结 张开度在1～3mm之间，结构面平直，为泥质或钙质和泥质胶结； 张开度大于3mm，多为泥质和岩屑充填 泥质充填或泥加岩屑充填，充填物的厚度大于结构面的起伏差 说明表A.5 岩体按节理宽度分级

名称 密闭节理 微张节理 张开节理 宽张节理 节理宽度b（mm） b＜1 1≤b＜3 3≤b＜5 b≥5 结合一般 结合差 结合很差 说明表A.6岩体完整性指数与定性划分的岩体完整程度的对应关系

Jv（条/m） Kv 完整程度 3＜3 ＞0.75 完整 3～10 0.75～0.55 较完整 10～20 0.55～0.35 较破碎 20～35 0.35～0.15 破碎 ＞35 ＜0.15 极破碎 说明表A.7岩体结构与块度尺寸的关系

岩体结构类型 整块状 块状 层状 碎裂状 散体状 块度尺寸（以结构面平均间距表示，m） 国标锚喷围岩分级 ＞0.8 0.4～0.8 0.2～0.4 0.2～0.4 ＜0.2 铁路隧道围岩分级 ＞1.0 0.4～1.0（大块状） 0.2～0.4 （块石碎石状） ＜0.2（碎石状）

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说明表A.7岩石风化程度分带

野外鉴定特征 风化程 度分带 岩石矿 物颜色 岩石、矿物及未风化 其胶结物颜色新鲜，保持原有颜色 保持岩体原有结构 结构 破碎程度 坚硬程度 除泥质岩可用大锤击碎外，其余岩类不易击开，放炮才能掘进 要用大锤和楔子才能剖开，泥质言用大锤可以击碎，放炮才能掘进 硬质岩 0.8＜kf ≤0.9 软质岩 0.8＜kf ≤0.9 硬质岩 0.4＜kf ≤0.8 软质岩 0.3＜kf ≤0.8 硬质岩0.6＜kp ≤0.8软质岩0.5硬质岩2000＜Vp ≤4000 软质岩1500硬质岩0.8＜kp ≤0.9软质岩0.8硬质岩4000＜Vp ≤5000 软质岩3000kf ＞0.9 kp ＞0.9 风化 系数kf 风化程度参数指标 波速比 kp 纵波速度 Vp(m/s) 硬质岩Vp ＞5000 软质岩Vp ＞4000 除构造裂隙外肉眼见不到其他裂隙，整体性好 岩石、矿物颜色较暗淡，节微风化 理面附近有部分矿物变色 岩体结构未破坏，仅沿节理面有风化现象或有水锈 岩体结构已部分破坏，裂隙可能出现风化夹层，一般呈块状或球状结构 有少量风化裂隙，裂隙间距多数大于0.4m，整体性仍较好 ＜kp ≤0.9 ＜Vp ≤4000 岩石、矿物失去光泽，颜色弱风化 暗淡，部分易风化矿物已经变色，黑云母失去弹性 风化裂隙发育，裂隙间距多数为0.2～0.4m，整体性差 可用大锤击碎，用手锤不易击碎，大部分需放炮掘进，岩心钻方可钻进 ＜kp ≤0.8 ＜Vp ≤3000 风化裂隙很岩石及大部强风化 分矿物变色，形成次生矿物 岩体结构已大部分破坏，形成碎块状或球状结构 发育，岩体破碎，风化物呈碎石状或碎石含砂状，裂隙间距小于0.2m，完整性很差 岩体结构已岩石、矿物已完全变色，大全风化 部分发生变异，除石英外大部风风化成土状 完全破坏，仅外观保持原岩特征，矿物晶体失去连接，石英松散呈粒状 注：

1、kf是同一岩体中风化岩石的单轴饱和抗压强度与未风化岩石的单轴饱和抗压强度的比值； 2、kp是同一岩体中风化岩体的纵波速与未风化岩体的纵波速的比值；

风化破碎呈碎屑状、土状或砂状 用手可捏碎，用锹就可掘进，干钻轻易钻进 —— 硬质岩kp ≤0.4软质岩kp ≤0.3 硬质岩500＜Vp ≤1000 软质岩300＜Vp ≤700 用手锤可击碎，用镐可以掘进，用锹则很困难，干钻方可钻进 硬质岩 kf ≤0.4 软质岩 kf ≤0.3 硬质岩0.4＜kp ≤0.6软质岩0.3硬质岩1000＜Vp ≤2000 软质岩700＜kp ≤0.5 ＜Vp ≤1500

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说明表A.7地层与地质年代表

界（代） 系（纪） 统（世） 全新统（世）Q4或Qh 第四系（纪）Q 更新统（世） Qp 新生界（代） Kz 第 三 系 （纪）R 下（早）第三系（纪）E 上（晚）第三系（纪）N 上（晚）更新统（世）Q3 中更新统（世）Q2 下（早）更新统（世）Q1 上新统（世） N2 中新统（世） N1 渐新统（世） E3 始新统（世） E2 古新统（世） E1 白垩系（纪） K 上（晚）白垩统（世）K2 下（早）白垩统（世）K1 上（晚）侏罗统（世）J3 中生界（代）Mz 侏罗系（纪） J 中侏罗统（世）J2 下（早）侏罗统（世）J1 上（晚）三叠统（世） T3 三叠系（纪） T 中三叠统（世） T2 下（早）三叠统（世） T1 二叠系（纪） P 上古生界 （晚古生代） Pz2 古生界（代） Pz 下古生界 （早古生代） Pz1 寒武系（纪）∈ 奥陶系（纪） O 志留系（纪） S 泥盆系（纪） D 石炭系（纪） Z 上（晚）二叠统（世） P2 下（早）二叠统（世） P1 上（晚）石炭统（世） Z3 中石炭统（世） Z2 下（早）石炭统（世） Z1 上（晚）泥盆统（世） D3 中泥盆统（世） D2 下（早）泥盆统（世） D1 上（晚）志留统（世） S3 中志留统（世） S2 下（早）志留统（世） S1 上（晚）奥陶统（世） O3 中奥陶统（世） O2 下（早）奥陶统（世） O1 上（晚）寒武统（世） ∈3 中寒武统（世） ∈2 下（早）寒武统（世） ∈1 上（晚）震旦统（世）Z3或Zh 震旦系（纪） Ptz 元古界（代） Pt 上元古界 （晚元古代）Pt2 青白口系（纪） Ptq 蓟县系（纪） Ptj 长城系（纪） Ptch 中震旦统（世） Z2 下（早）震旦统（世） Z1 或Za 下元古界（早元古代）Pt1 太古界（代）Ar 远古界（代）

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说明A.8洞轴线与主要结构面产状的不同夹角关系对围岩稳定性的影响

 岩层倾角大于45°为陡立；  岩层倾角小于20°就认为水平；

 围岩走向与隧道轴线夹角小于30°就认为是与隧道轴线平行；  围岩走向与隧道轴线夹角大于70°就认为是与隧道轴线垂直；

 在隧道设计中，尽量避免以上三种情况，由于地质勘测的局限，施工时极有可能遇到以上情况。

说明A.8表 洞轴线与主要结构面产状的不同夹角关系对围岩稳定性的影响

主要结构面走向与洞轴线夹角（°） 主结构面倾角（°） 洞顶部位 边墙部位 掌子面 70～90 30～70 0～30 0～90 45～90 最有利 一般 最不利 20～45 一般 有利 不利 45～90 有利 不利 不利 20～45 一般 一般 一般 45～90 一般 最不利 最有利 20～45 不利 一般 有利 0～20 最不利 最有利 有利 A.2 隧道围岩分级修正

A.2.1 隧道围岩级别的修正应符合下列规定：

1 围岩级别应在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。

2 地下水状态的分级宜按表A.2.1-1确定。

表A.2.1-1 地下水状态的分级

级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 状态 干燥或湿润 偶有渗水 经常渗水 渗水量[L/(min·10m)] ＜10 10～25 25～125 3 地下水对围岩级别的修正，宜按表A.2.1-2进行。

表A.2.1-2 地下水影响的修正

围岩基本分级 Ⅰ 地下水状态分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ

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Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅵ Ⅵ Ⅵ - - - Ⅰ Ⅰ Ⅱ 中铁十二局集团第四工程有限公司 铁路隧道围岩分级方法 2007年3月31日

4 围岩初始地应力状态，当无实测资料时，可根据隧道工程埋深、地貌、地形、地质、构造运动史、主要构造线与开挖过程中出现的岩爆、岩芯饼化等特殊地质现象，按表A.2.1-3评估。

表A.2.1-3 初始地应力场评估基准

初始地应力状态 主要现象 1. 硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差 2 .软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞 1. 硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性较差 2 .软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差 评估基准 （RC/σmax） 极高应力 ＜4 高应力 4～7 注：RC为岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；σmax为最大地应力值（MPa）。 5 初始地应力对围岩级别的修正宜按表A.2.1-4进行。

表A.2.1-4 初始地应力影响的修正

修正级别 围岩基本分级 初始地应力状态 极高应力 高应力 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ或Ⅳ Ⅲ ①Ⅴ Ⅳ或Ⅴ ②Ⅵ Ⅵ 注：①围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时定为Ⅲ级；围岩岩体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时定为Ⅳ级；

②围岩岩体为较破碎的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时定为Ⅳ级；围岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时定为Ⅴ级。

6 隧道洞身埋藏较浅，应根据围岩受地表的影响情况进行围岩级别修正。当围岩为风化层时，应按风化层的围岩基本分级考虑；围岩仅受地表影响时，应较相应围岩降低1～2级。

A.2.2 施工阶段隧道围岩级别的判定宜按表A.2.2的判定卡进行。

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表A.2.2施工阶段围岩级别判定卡

工程 名称 里 程 位置 距洞口距离 （m） 岩石类型（名称） 岩 性 指 标 单轴抗压极限强度 Rc= MPa 变形模量E= MPa 天然重度γ= kN/m 地质构造影响程度 间距（m） 岩 体 完 整 状 态 地 质 构 造 面 延伸性 张开性（mm） 粗糙度 风化程度 简要说明 地下水状态 渗水量 [L/（min·10m）] ＜10 干燥或湿润 ＞1.5 极差 密闭＜0.1 3 评定 黏聚力c= MPa；φ= 点荷载强度Ix= MPa 泊松比υ= 其他 轻微 较重 严重 0.06～0.2 好 极严重 ＜0.06 极硬岩 硬 岩 中硬岩 较软岩 软 岩 极软岩 土 完 整 0.6～1.5 0.2～0.6 差 中等 较完整 极好 黏土充填 平整光滑 破 碎 全风化 极破碎 干燥或湿润 偶有渗水 经常渗水 较破碎 部分张开张开无填充张0.1～0.5 0.5～1.0 开＞1.0 平整光滑有擦痕 强风化 明显台阶状 粗糙波纹状 微风化 弱风化 未风化 10～25 偶有渗水 其他 25～125 经常渗水 初始埋深H= m 应力状态 地质构造应力状态 围岩 级别 备注 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 记录：

复核： 日期： 年 月 日 10