GB 50218-2014 工程岩体分级标准 完整章节
GB 50218-2014 工程岩体分级标准
第一章 总则
1.0.1 为统一工程岩体分级方法，正确评价工程岩体的稳定性，合理选择岩体物理力学参数，为工程设计提供可靠依据，制定本标准。
1.0.2 本标准适用于各类工程岩体分级，包括矿山井巷、铁路隧道、公路隧道、水工隧洞、工业与民用建筑地基以及边坡工程等。
1.0.3 工程岩体分级应以岩体质量指标BQ为基础，结合岩体基本质量影响因素进行修正。
1.0.4 工程岩体分级应分为初步分级和详细分级两个阶段进行。
1.0.5 工程岩体分级应采用定性分析与定量评价相结合的方法。
1.0.6 工程岩体分级应考虑岩石坚硬程度、岩体完整性、地下水状态、初始应力状态、地质构造影响等因素。
1.0.7 执行本标准时，尚应符合国家现行有关标准的规定。
第二章 术语和符号
2.0.1 岩体是指天然形成的、以岩块和结构面为基本组成单元的地质体。
2.0.2 岩体基本质量是指岩体所固有的、反映岩体固有能力的特性，由岩石坚硬程度和岩体完整程度确定。
2.0.3 岩体质量指标BQ是根据岩石单轴饱和抗压强度和岩体完整性指数确定的反映岩体基本质量的数值。
2.0.4 结构面是指岩体中存在的各种地质界面，包括层面、节理、断层、裂隙、片理、劈理等。
2.0.5 岩体完整性是指岩体被结构面切割程度的特性。
2.0.6 岩体坚硬程度是指岩体抵抗外力能力的特性，由岩石单轴饱和抗压强度确定。
2.0.7 岩体完整性系数Kv是岩体弹性纵波速度与岩石弹性纵波速度比值的平方。
2.0.8 [BQ]是指工程岩体详细分级指标，是在岩体基本质量指标BQ基础上，考虑地下水、初始应力等影响因素修正后的值。
2.0.9 Rc是指岩石单轴饱和抗压强度。
2.0.10 Kv是指岩体完整性系数。
第三章 岩体分级方法
3.0.1 岩体基本质量分级应根据岩石坚硬程度和岩体完整性按表3.0.1确定。
表3.0.1 岩体基本质量分级
| 基本质量等级 | 坚硬程度 | 完整性 |
|---|---|---|
| I | 坚硬岩 | 完整 |
| II | 坚硬岩 | 较完整；较软岩 |
| III | 坚硬岩 | 较破碎；较软岩 |
| IV | 较软岩 | 较破碎；软岩 |
| V | 软岩 | 破碎；极软岩 |
3.0.2 岩石坚硬程度应按表3.0.2确定。
表3.0.2 岩石坚硬程度划分
| 坚硬程度 | 饱和单轴抗压强度Rc（MPa） | 代表性岩石 |
|---|---|---|
| 坚硬岩 | Rc > 60 | 花岗岩、闪长岩、玄武岩、片麻岩、石英岩、花岗片麻岩、硅质页岩、硅质砂岩等 |
| 较软岩 | 30 < Rc ≤ 60 | 泥岩、页岩、砂砾岩、泥灰岩、凝灰岩、千枚岩、板岩等 |
| 软岩 | 15 < Rc ≤ 30 | 粘土岩、泥质砂岩、炭质页岩、煤、泥质板岩等 |
| 极软岩 | Rc ≤ 15 | 各种松散岩石、半成岩、风化岩石、饱水岩石等 |
3.0.3 岩体完整性系数Kv应按下式计算：
Kv = (Vp,m)² / (Vp,r)²
式中：Kv——岩体完整性系数； Vp,m——岩体弹性纵波速度（km/s）； Vp,r——岩石弹性纵波速度（km/s）。
3.0.4 岩体完整性程度应按表3.0.4确定。
表3.0.4 岩体完整性程度划分
| 完整性程度 | 岩体完整性系数Kv |
|---|---|
| 完整 | Kv > 0.75 |
| 较完整 | 0.55 < Kv ≤ 0.75 |
| 较破碎 | 0.35 < Kv ≤ 0.55 |
| 破碎 | 0.15 < Kv ≤ 0.35 |
| 极破碎 | Kv ≤ 0.15 |
3.0.5 岩体基本质量指标BQ应按下式计算：
BQ = 100 + 3Rc + 250Kv
注：使用公式时，当Rc > 90MPa时，应以Rc = 90MPa代入；当Kv > 0.75时，应以Kv = 0.75代入；当Rc < 15MPa时，应以Rc = 15MPa代入；当Kv < 0.15时，应以Kv = 0.15代入。
3.0.6 岩体基本质量分级应根据BQ值按表3.0.6确定。
表3.0.6 岩体基本质量分级表
| 基本质量等级 | BQ值范围 | 岩体特征描述 |
|---|---|---|
| I | BQ > 550 | 坚硬岩，岩体完整，呈巨块状整体结构 |
| II | 450 < BQ ≤ 550 | 坚硬岩，岩体较完整，呈块状或厚层状结构 |
| III | 350 < BQ ≤ 450 | 坚硬岩或较软岩，岩体较完整，呈块状或中厚层状结构 |
| IV | 250 < BQ ≤ 350 | 软岩或极软岩，岩体较破碎或完整，呈镶嵌碎裂结构或层状结构 |
| V | BQ ≤ 250 | 软岩或极软岩，岩体极破碎，呈松散结构或碎裂结构 |
3.0.7 岩体完整性指数Kv也可通过结构面间距和结构类型进行定性评价。
3.0.8 岩体结构类型的划分应符合表3.0.8的规定。
表3.0.8 岩体结构类型划分
| 结构类型 | 结构面间距 | 岩体特征 |
|---|---|---|
| 整体状结构 | > 1000mm | 巨块状，岩体完整 |
| 块状结构 | 300～1000mm | 岩块嵌合紧密 |
| 层状结构 | 沿层面分布 | 层状或薄层状 |
| 镶嵌结构 | 100～300mm | 岩块嵌合较好 |
| 碎裂结构 | 50～100mm | 岩块互相咬合 |
| 散体状结构 | < 50mm | 岩块混杂 |
第四章 工程岩体分级修正
4.0.1 工程岩体详细分级应根据岩体基本质量等级，结合地下水状态、初始应力状态和工程结构面发育状况等影响因素进行修正。
4.0.2 岩体初始应力状态应按表4.0.2进行评估。
表4.0.2 初始应力状态评估
| 应力状态 | 条件 |
|---|---|
| 极高应力 | 竖向应力 > 25MPa；或水平应力 > 40MPa |
| 高应力 | 竖向应力 > 15MPa；或水平应力 > 25MPa |
| 中等应力 | 其他 |
4.0.3 初始应力状态的确定应通过现场测试或地质调查综合分析确定。
4.0.4 地下水状态评级应按表4.0.3确定。
表4.0.3 地下水状态评级
| 地下水状态 | 渗水量 |
|---|---|
| 干燥 | 渗水量 < 10L/min·10m |
| 潮湿 | 10L/min·10m ≤ 渗水量 < 25L/min·10m |
| 渗水 | 25L/min·10m ≤ 渗水量 < 125L/min·10m |
| 流水 | 渗水量 ≥ 125L/min·10m |
注：渗水量为沿隧道长度方向每10m的渗水量。
4.0.5 工程岩体详细分级应按下式计算：
[BQ] = BQ - 100(K1 + K2 + K3)
式中：[BQ]——工程岩体详细分级指标； BQ——岩体基本质量指标； K1——地下水影响修正系数； K2——初始应力状态影响修正系数； K3——工程结构面影响修正系数。
4.0.6 地下水影响修正系数K1应按表4.0.6取值。
表4.0.6 地下水影响修正系数K1
| 地下水状态 | 基本质量等级 | K1取值 |
|---|---|---|
| 干燥 | I、II | 0 |
| 潮湿 | I、II | 0 |
| 渗水 | I、II | 0～0.1 |
| 流水 | I、II | 0.1～0.2 |
| 干燥 | III、IV | 0～0.1 |
| 潮湿 | III、IV | 0.1～0.2 |
| 渗水 | III、IV | 0.2～0.3 |
| 流水 | III、IV | 0.3～0.4 |
| 干燥 | V | 0.3～0.5 |
| 潮湿 | V | 0.4～0.6 |
| 渗水 | V | 0.5～0.7 |
| 流水 | V | 0.6～0.8 |
4.0.7 初始应力状态影响修正系数K2应按表4.0.7取值。
表4.0.7 初始应力状态影响修正系数K2
| 初始应力状态 | 基本质量等级 | K2取值 |
|---|---|---|
| 极高应力 | I、II | 1.0～1.5 |
| 高应力 | I、II | 0.5～1.0 |
| 极高应力 | III、IV | 0.5～1.0 |
| 高应力 | III、IV | 0.25～0.5 |
| 极高应力 | V | 0.25～0.5 |
| 高应力 | V | 0～0.25 |
4.0.8 工程结构面影响修正系数K3应根据结构面发育程度、组数、贯通性、张开程度等因素综合确定，一般可按0.5～1.5取值。
4.0.9 工程岩体分级修正后，应按表4.0.9确定工程岩体级别。
表4.0.9 工程岩体详细分级
| 工程岩体级别 | [BQ]值范围 | 稳定性描述 |
|---|---|---|
| I | [BQ] > 550 | 稳定 |
| II | 450 < [BQ] ≤ 550 | 较稳定 |
| III | 350 < [BQ] ≤ 450 | 中等稳定 |
| IV | 250 < [BQ] ≤ 350 | 稳定性较差 |
| V | [BQ] ≤ 250 | 不稳定 |
4.0.10 当工程岩体详细分级[BQ]值超过550时，应按550取值；当[BQ]值低于0时，应按0取值。
4.0.11 工程结构面发育状况评价应符合下列规定：
- 结构面组数应根据地质调查确定；
- 结构面贯通性可分为贯通、局部贯通和不贯通；
- 结构面张开程度可分为紧闭、部分张开和张开；
- 结构面粗糙程度可分为粗糙、平整和光滑。
4.0.12 高地应力地区岩体分级修正应符合下列规定：
- 高地应力地区应进行岩爆倾向性评价；
- 岩爆倾向性可分为强岩爆、岩爆、弱岩爆和无岩爆；
- 存在岩爆倾向时应采取加强支护措施。
第五章 岩体物理力学参数
5.0.1 工程岩体物理力学参数应根据岩体级别按表5.0.1确定。
表5.0.1 岩体物理力学参数
| 岩体级别 | 抗压强度（MPa） | 抗拉强度（MPa） | 变形模量（GPa） | 内摩擦角（°） | 粘聚力（MPa） |
|---|---|---|---|---|---|
| I | 10～15 | 1.0～1.5 | 20～33 | 60～70 | 2.0～3.0 |
| II | 5～10 | 0.6～1.0 | 10～20 | 50～60 | 1.2～2.0 |
| III | 2.5～5 | 0.3～0.6 | 3～10 | 35～50 | 0.5～1.2 |
| IV | 1～2.5 | 0.1～0.3 | 1～3 | 25～35 | 0.2～0.5 |
| V | < 1 | < 0.1 | < 1 | < 25 | < 0.2 |
5.0.2 岩体与岩石的强度比值应符合下列规定：
- 抗压强度比值：I级岩体为0.8～0.9；II级为0.6～0.8；III级为0.4～0.6；IV级为0.2～0.4；V级小于0.2；
- 抗拉强度比值：I级岩体为0.6～0.7；II级为0.4～0.6；III级为0.2～0.4；IV级为0.1～0.2；V级小于0.1。
5.0.3 岩体变形模量应根据现场试验或地区经验确定。
5.0.4 岩体边坡工程的参数取值应考虑岩体的各向异性。
5.0.5 岩体抗剪强度参数应通过现场剪切试验确定，无试验条件时可按表5.0.5经验取值。
表5.0.5 岩体抗剪强度经验参数
| 岩体级别 | 内摩擦角（°） | 粘聚力（MPa） |
|---|---|---|
| I | 55～70 | 1.5～3.0 |
| II | 45～55 | 1.0～1.5 |
| III | 35～45 | 0.5～1.0 |
| IV | 25～35 | 0.2～0.5 |
| V | 15～25 | 0.05～0.2 |
5.0.6 岩体弹性模量应根据现场载荷试验或声波测试确定。
5.0.7 岩体泊松比可根据岩体类型和完整程度按地区经验取值。
5.0.8 岩体渗透系数应根据现场渗透试验确定，无试验条件时可按表5.0.8经验取值。
表5.0.8 岩体渗透系数经验值
| 岩体级别 | 渗透系数（m/s） |
|---|---|
| I | < 1×10⁻⁸ |
| II | 1×10⁻⁸～1×10⁻⁶ |
| III | 1×10⁻⁶～1×10⁻⁴ |
| IV | 1×10⁻⁴～1×10⁻² |
| V | > 1×10⁻² |
第六章 地下工程岩体分级
6.0.1 地下工程岩体分级应根据洞室埋深、跨度和高跨比进行修正。
6.0.2 地下工程岩体详细分级应按下式计算：
[BQ] = BQ - 100(K1 + K2 + K3 + K4)
式中：K4——地下工程埋深、跨度和高跨比影响修正系数。
6.0.3 地下工程埋深、跨度和高跨比影响修正系数K4应按表6.0.3取值。
表6.0.3 地下工程埋深、跨度和高跨比影响修正系数K4
| 埋深或跨度 | 高跨比 | K4取值 |
|---|---|---|
| 埋深 > 500m | - | 0.3～0.5 |
| 跨度 > 15m | - | 0.3～0.5 |
| - | 高跨比 < 0.8 | 0.2～0.4 |
| - | 高跨比 > 1.2 | 0.1～0.2 |
注：当同时存在埋深和跨度影响时，K4取值应叠加；当高跨比影响与其他影响同时存在时，高跨比影响不另计。
6.0.4 地下工程岩体自稳能力应按表6.0.4确定。
表6.0.4 地下工程岩体自稳能力
| 岩体级别 | 自稳能力 | 破坏现象 |
|---|---|---|
| I | 跨度20m，长期稳定，无碎块掉落 | 无 |
| II | 跨度10～20m，长期稳定，偶有块体掉落 | 可能掉块 |
| III | 跨度10m，稳定，块体掉落 | 局部掉块 |
| IV | 跨度5m，不稳定，顶板有塌落 | 塌落 |
| V | 跨度小于3m，岩体极破碎，易塌落 | 严重塌落 |
6.0.5 地下工程支护参数应根据岩体级别按表6.0.5确定。
表6.0.5 地下工程支护参数建议值
| 岩体级别 | 支护方式 | 锚杆长度（m） | 喷射混凝土厚度（mm） |
|---|---|---|---|
| I | 不支护或局部锚杆 | 2.0 | 50 |
| II | 系统锚杆+喷射混凝土 | 2.0～2.5 | 50～80 |
| III | 系统锚杆+钢筋网+喷射混凝土 | 2.5～3.0 | 80～100 |
| IV | 系统锚杆+钢筋网+钢架+喷射混凝土 | 3.0～3.5 | 100～150 |
| V | 强支护，系统锚杆+钢架+喷射混凝土 | 3.5～4.5 | 150～200 |
6.0.6 地下工程岩体分级尚应考虑下列因素：
- 洞室形状和尺寸；
- 洞室轴线与主要结构面的关系；
- 施工方法和施工质量；
- 支护时机和支护效果。
6.0.7 地下工程岩体动态分级应符合下列规定：
- 施工过程中应根据实际地质条件调整岩体级别；
- 岩体级别调整应及时反馈到设计文件中；
- 岩体级别调整应经过论证后方可实施。
第七章 边坡工程岩体分级
7.0.1 边坡工程岩体分级应考虑边坡高度和坡度的因素。
7.0.2 边坡岩体完整程度应按表7.0.2确定。
表7.0.2 边坡岩体完整程度
| 完整程度 | 结构面发育程度 | 结构类型 |
|---|---|---|
| 完整 | 结构面1～2组，以原生节理为主 | 整体状或巨厚层状结构 |
| 较完整 | 结构面2～3组，以构造型为主 | 块状或厚层状结构 |
| 较破碎 | 结构面3组以上，以风化型为主 | 镶嵌或中薄层状结构 |
| 破碎 | 结构面杂乱，多组随机分布 | 碎裂或散体状结构 |
7.0.3 边坡岩体级别评估应考虑下列因素：
- 边坡高度和坡度；
- 岩体结构类型；
- 岩体风化程度；
- 地下水发育程度；
- 地质构造影响程度。
7.0.4 边坡岩体稳定性评价应采用极限平衡分析方法。
7.0.5 边坡岩体物理力学参数取值应考虑岩体的各向异性和不均匀性。
7.0.6 边坡岩体分级应按下列公式计算：
[BQ]边坡 = BQ - 100(K1 + K2 + K3 + K5)
式中：K5——边坡高度影响修正系数。
7.0.7 边坡高度影响修正系数K5应按表7.0.7取值。
表7.0.7 边坡高度影响修正系数K5
| 边坡高度（m） | K5取值 |
|---|---|
| H < 10 | 0 |
| 10 ≤ H < 30 | 0～0.2 |
| 30 ≤ H < 50 | 0.2～0.4 |
| H ≥ 50 | 0.4～0.6 |
7.0.8 边坡岩体防护设计应符合下列规定：
- 边坡岩体防护应根据岩体级别和边坡高度选择防护类型；
- 边坡防护可采用喷射混凝土、锚杆、格构梁、挡土墙等措施；
- 边坡排水设施应与防护工程同步设计。
第八章 基础工程岩体分级
8.0.1 岩石地基的岩体分级应考虑岩石的风化程度和软化性。
8.0.2 岩石地基的承载力特征值应按表8.0.2确定。
表8.0.2 岩石地基承载力特征值（MPa）
| 岩体级别 | 坚硬岩 | 较软岩 | 软岩 | 极软岩 |
|---|---|---|---|---|
| I | 8～10 | 5～7 | 3～4 | 1～2 |
| II | 5～8 | 3～5 | 2～3 | 0.5～1 |
| III | 3～5 | 2～3 | 1～2 | - |
| IV | 1～3 | 0.5～2 | 0.3～1 | - |
8.0.3 岩石地基的变形模量应根据载荷试验确定，无试验条件时可按表8.0.3估算。
表8.0.3 岩石地基变形模量经验值（GPa）
| 岩体级别 | 坚硬岩 | 较软岩 | 软岩 | 极软岩 |
|---|---|---|---|---|
| I | 20～33 | 10～20 | 5～10 | 2～5 |
| II | 10～20 | 5～10 | 2～5 | 1～2 |
| III | 5～10 | 2～5 | 1～2 | 0.5～1 |
| IV | 1～3 | 0.5～1.5 | 0.3～0.8 | - |
8.0.4 岩石地基岩体分级尚应考虑下列因素：
- 岩石的风化程度；
- 岩石的软化性；
- 岩石的裂隙发育程度；
- 地下水的影响。
8.0.5 岩石地基的处理措施应符合下列规定：
- 风化岩石地基应采取加固措施；
- 软化岩石地基应采取防水排水措施；
- 岩溶地基应采取填充或跨越措施。
8.0.6 岩石地基与混凝土基础的粘结强度应按表8.0.6确定。
表8.0.6 岩石地基与混凝土基础的粘结强度
| 岩体级别 | 粘结强度（MPa） |
|---|---|
| I | 1.5～2.0 |
| II | 1.0～1.5 |
| III | 0.5～1.0 |
| IV | 0.2～0.5 |
第九章 附录
附录A 岩体完整性系数Kv的确定方法
A.0.1 岩体完整性系数Kv可通过弹性波测试或结构面统计方法确定。
A.0.2 采用弹性波测试时，应在岩体和岩石中分别测量纵波速度，同一测点应进行3次以上测试取平均值。
A.0.3 采用结构面统计方法时，应调查统计典型剖面上结构面的组数、间距、产状、张开程度等。
A.0.4 岩体完整性系数Kv也可通过结构面间距换算，换算公式为Kv = (0.02×d + 0.1)，其中d为结构面间距（mm），仅适用于间距为100～1000mm的情况。
附录B 岩体质量指标BQ的计算
B.0.1 BQ值计算中，当岩石单轴饱和抗压强度Rc的单位为MPa时，应按本标准第3.0.5条公式计算。
B.0.2 Rc值应采用岩石饱和单轴抗压强度试验方法确定，试验数量不应少于3组。
B.0.3 Kv值应取各测点的算术平均值，当测点数量少于5个时，应增加测点数量。
B.0.4 BQ值计算结果应取整数。
附录C 岩体物理力学参数的经验取值
C.0.1 岩体物理力学参数可根据岩体级别按本标准表5.0.1取值。
C.0.2 取值时应考虑岩体的实际特征，必要时进行现场试验验证。
C.0.3 本标准给出的参数范围为经验值，实际使用时应根据工程具体情况调整。
附录D 岩体分级报告编制要求
D.0.1 岩体分级报告应包括下列内容：
- 工程概况；
- 地质概况；
- 岩体分级方法；
- 分级参数测试结果；
- 岩体分级结果；
- 物理力学参数建议值；
- 工程措施建议。
D.0.2 报告应附必要的图表，包括工程平面图、地质剖面图、岩体结构图、分级参数测试汇总表等。
附录E 岩体分级现场测试方法
E.0.1 岩石单轴饱和抗压强度测试应符合下列规定：
- 试件应采用岩芯制备，直径不宜小于50mm；
- 试件高径比宜为2:1；
- 饱和方式宜采用浸水饱和法，饱和时间不应少于48小时。
E.0.2 岩体弹性波速度测试应符合下列规定：
- 测试方法可采用声波法或地震波法；
- 测试断面应具有代表性；
- 同一测点测试次数不应少于3次。
E.0.3 结构面调查统计应符合下列规定：
- 调查面积不应小于10m×10m；
- 结构面产状、间距、张开度、粗糙度等参数应详细记录；
- 结构面调查应绘制素描图。
本标准用词说明
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：
- 表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用"必须"，反面词采用"严禁"；
- 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用"应"，反面词采用"不应"或"不得"；
- 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用"宜"，反面词采用"不宜"；
- 表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词：采用"可"。
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"。