水利水电技术第４７卷２０１６年第５期 《工程岩体分级标准》中基本质量指标 ＢＱ的简化图解法 范昕然 （重庆交通大学河海学院，重庆４０００７４） 摘要：针对目前国内外岩体分级体系的多样性，依据评价岩体稳定性的基本方法归纳总结了工程应 用中典型的岩体分级方法。根据我国岩体分级的最新规范《工程岩体分级标准》（ＧＢ／Ｔ ５０２１８－－２０１４）， 整理了规范中岩体分级的逻辑结构图，提出了岩体基本质量指标ＢＱ的简化计算方法。利用数形结合 的思想，将定量指标ＢＱ用简化图解法来表示，通过不同行业内岩土工程的具体实例进一步验证该方 法的可行性，所得成果可为岩土工程的稳定性研究提供参考。 关键词：岩体分级；国标ＢＱ分级法；简化图解法 ｄｏｌ：１０．１ ３９２８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｗｒａｈｅ．２０１６．０５．０３６ 中图分类号：ＴＵ４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０８６０（２０１６）０５—０１５４—０４ Ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ＢＱ ｉｎ“Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ” ＦＡＮ Ｘｉｎｒａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｉｖｅｒ＆Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｌａｓ— ｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｓｕｍｍｅｒｉｚｅｄ ｈｅｒｅｉｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｎｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ一“Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ（ＧＢ／Ｔ ５０２１８－－２０１４）”，ｔｈｅ ｌｏｇｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｒａｐｈｓ ｏｒｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｌｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｒｅ ａｒｅ ｓｏｒｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ａ ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｒｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｂａｓｉｃ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ＢＱ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎｕｍｂｅｒ—ｓｈａｐｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ＢＱ ｉｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｖｅｒｉｉｆｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ—ｓｏｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｃａｒｉｒｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｅｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｈｅｒｅｉｎ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｒｏｃｋ—ｓｏｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ；ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ＢＱ ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ ｒａｐｈｉｇｃ ｍｅｔｈｏｄ 目前，国内外岩体分级方法有多种，不同的分级 方法采用不同的指标，并没有统一的衡量标准。关于 地质勘查规范》（ＧＢ ５０４８７－－２００８） 中围岩工程地质 分类ＨＣ法等。 岩体分级方法的研究已由过去单一因素、单一指标和 定性划分为主，向多因素、多指标、定性评价与定量 评价相结合的方向发展。典型工程岩体分级方法有国 １ 国标 Ｑ分级法及其特点 《工程岩体分级标准》（ＧＢ／Ｔ ５０２１８－－２０１４） （以下简称《国标》）于２０１５年５月１ Ｅｌ颁布执行，是 家标准《工程岩体分级标准》（ＧＢ／Ｔ ５０２１８－－２０１４）¨ 中的ＢＱ分类系统、南非的ｚ．Ｔ．Ｂｉｅｎｉａｗｓｋｉ于１９７３年 提出的岩体地质力学ＲＭＲ分类系统、挪威的Ｎ．Ｂａｒ． ｔｏｎ等于１９７４年提出的Ｑ分类系统、《水利水电工程 １５４ 收稿日期：２０１５—１２－０３ 作者简介：范昕然（１９９２一），男，硕士研究生。 ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．５ 范听然∥《工程岩体分级标准》中基本质量指标即的简化图解法 一项适用于各行业、各种类型岩石工程的基础性标 Ｒ。＝９０Ｋ＋３０，计算尺 折减的上限值 ］。已知Ｋ 满足０≤Ｋｖ≤１，故当 ≥１２０ ＭＰａ时，需要对 予 准。在工程岩体分级方法上，《国标》与传统的水利 水电工程围岩工程地质分类ＨＣ法、巴顿的Ｑ系统分 以折减，此时 。完全由９０ ＋３０替代，代人式（１） 得ＢＱ＝１００＋３（９０ ＋３０）＋２５０Ｋｖ＝１９０＋５２０Ｋ．。 类法及比尼威斯基的ＲＭＲ法等都属于多参数综合分 级法，但在分级因素的选取和分级实现过程以及岩体 令 值 ：０．０４Ｒ ＋０．４，计算 折减的上限 值无需折 基本属性与工程属性的处理方法上，《国标》具有其 自身的特点。《国标》按照定性划分和定量划分相协 调的原则，首先，选取岩体的坚硬程度和岩体的完整 ，已知 ＝０．０４Ｒ ＋０．４∈［０．４，１］，计算得 由０．０４Ｒ ＋０．４替代， 到Ｒ。∈［０，１５］，故当 ≥１５ ＭＰａ时， 减。考虑Ｒ ∈［０，１５］时， 代入式（１）得 程度这２个能反映岩体基本属性的独立因素作为评价 岩体基本质量的分级因素，建立两个平行的评价体 系，并相互验证。其次，根据岩体基本质量的定性特 征和岩体基本质量指标ＢＱ值两者相结合来确定岩体 基本质量分级 “ （岩体基本质量分级从优至劣分５ ８Ｑ＝１００＋３Ｒ ＋２５０（０．０４Ｒ ＋０．４）＝２００＋ １３Ｒ 。 故将式（１）简化整理得 个级别，即Ｉ—Ｖ级，其中Ｉ级最好，Ｖ级最差）。 最后，对工程岩体进行详细定级时，应在岩体基本质 ＢＱ Ｑ：ｆ＝｛ １９０＋５２０ （一。Ｒｃ＞９ ０Ｋｖ＋３０ 【２００＋１３Ｒ （Ｋｖ＞０．０４Ｒ ＋０．４） （（）２２） 量分级的基础上，结合不同类型工程的具体特点，考 虑地下水状态、初始应力状态、工程轴线或工程走向 线的方位与主要结构面产状的组合关系等修正因素， 确定各类工程岩体质量指标¨ｊ。应用实践表明，因 该方法采用了相互独立的２个评价指标——岩体的坚 由式（２）确定基本质量指标值８Ｑ仍比较繁琐。 因此，可以采用图解法的形式简化计算，以岩体完整 性程度指标 和岩体基本质量指标８Ｑ值为横、纵 坐标建立网格图，建立在不同岩体坚硬程度指标 ， 下，岩体完整性程度指标 和岩体基本质量指标８Ｑ 硬程度和岩体完整程度，而将其他因素作为工程岩体 值的对应关系（见图１）。根据《国标》中的有关规定 和岩体基本质量分级表，画出了各级岩体所属的区间 范围。由图２可以直观地确定岩体基本质量指标８Ｑ 和岩体基本质量等级（Ｉ～Ｖ）。 在工程应用中，根据现场实测的基本资料，找到 与岩体坚硬程度指标尺 对应的关系曲线，由岩体完 ——分级的修正因素，该方法与ＲＭＲ等方法相关性良 好，且体系严谨，操作性强¨．３ Ｊ。 ２应用简化图解法表示 Ｑ定量指标 ２．１基本质量指标ＢＯ的计算方法 由《国标》¨ 中４．２．２条规 定，岩体基本质量指标ＢＱ，应 根据分级因素的定量指标 和 Ｋ，，按下式计算 ＢＱ＝１００＋３Ｒ ＋２５０Ｋ￣（１） ‘一Ｒ＝１０ＭＰａＲ＝ｌ５ ＭＰａ——●一Ｒ＝３９ＭＰａ ．． ．，．· ．．，． ——－一—— 一Ｒ＝４８ ＭＰａ 嚣 ｉ一一 …—＋ 々一 …Ｒ＝－６７８９４３５ＭＰａ ——－．帝 △＊一… Ｒ尺＝：≥５１７ Ｏ】２，Ｍｎ ＰＭａＰａ ．／ｏ．Ｙ一—；／，／／／—． ·’ 口—／ － 使用公式（１）计算时，应符 合下列规定：（１）当Ｒ ＞９０Ｋ，＋ ３０时，应以Ｒ ＝９０Ｋｖ＋３０和 ， Ⅱ ＝二二： 代人计算８Ｑ值；（２）当Ｋｖ＞ ０．０４Ｒ ＋０．４时，应以Ｋｖ＝ Ⅲ ． ＝＝二： 乏至＿／ ：： ０．０４Ｒ ＋０．４和 代人计算８Ｑ 值。用上述方法来计算基本质量 指标８Ｑ略显麻烦，有必要采取 ／兰 简化计算的模式，方便工程岩体 的分级。 ２．２岩体基本质量指标Ｂ０的 简化图解法 Ｋ 根据式（１）的限制条件，令 水利水电技术第４７卷２Ｏ１６年第５期 图１ 《国标》中Ｂ０分级的简化图解法的表示 １５５ 范听然／／《工程岩体分级标准》中基本质量指标即的简化图解法 整性程度指标Ｋ，找到所对应的岩体基本质量指标８Ｑ 值。根据图１中所划分的各级岩体所属的区间范围来 确定岩体基本质量等级。通过以上步骤，可以不通过 计算，由数学问题转换为图解问题，从而达到数形结 合的目的，为现场作业人员快速进行岩体分级，取得 事半功倍的效果。 ３工程实例验证 为验证该简化图解法的准确性和合理性，选取不 同行业中的岩体工程对外公开发表成果＿６ 中８Ｑ分级 的原始数据予以分析和验证。 ３．１ 三山岛海底矿山岩体分级 山东黄金矿业有限公司三山岛金矿 是国内大 型海底开采矿山，该矿水文地质条件复杂，本次评价 的岩体质量深度在一４６５～一６００ ｎｌ中段。以采场为 单元，通过现场调查与资料收集，得到六个采场岩体 质量评价结果（见表１）。 表１ 三山岛海底矿山工程岩体Ｂ０分级结果 采场 Ｒ ／ＭＰａ ８Ｑ 定量计算 简化图解法 Ｓ５１１ ９５ ０．６５ ５２８ Ⅱ Ⅱ Ｓ５１２ ９５ ０．４０ ３９８ Ⅲ Ⅲ Ｓ５１６ ９５ Ｏ．６５ ５２８ Ⅱ Ⅱ ｓ５５２ １１８ ０．７０ ５５４ Ｉ Ｉ ｓ５５３ １ｌ８ Ｏ．５５ ４７６ Ⅱ Ⅱ Ｓ６Ｏ１ ８０ Ｏ．５０ ４５０ Ⅲ Ⅲ ３．２ 水布垭工程地下厂房工程岩体分级 水布垭工程地下厂房位于清江右岸马崖山体内， 厂房长１５７．５ ｉｎ，宽２３ ｉｎ，高６５ ｍ，属大型地下洞室。 厂房岩体的岩性极为复杂，上硬下软、软硬相间。穿 过的地层为二叠系下统栖霞组第４段（ ）至石炭系中 统黄龙组（ ）和泥盆系上统写经寺组（Ｄ ）地层，其 中夹有栖霞组第３段（Ｐ ）、第１段（ ）软岩、马鞍组 Ｐ 煤系地层及黄龙剪切带等性状较差的岩层 』。 地下厂房工程岩体分级在右岸马崖山体内顺厂房 轴线开挖的４２ 勘探斜洞内进行。该斜洞穿越了从 至 与厂房开挖相关的所有地层，反映了地下厂房 岩体的全貌。经现场勘探测量得到水布垭地下厂房工 程岩体质量分级结果如下表２所列 Ｊ。 ３．３重庆市岩石地基分级 重庆市属浅丘的山区地区，基岩被揭露较广，其 基岩节理、裂隙较为发育，局部风化较为严重，根据 长江科学院重庆岩基研究中心室外岩石（体）的物理 力学试验研究资料，利用《国标》曰Ｑ分级法对重庆解 放碑地区、重庆李家沱长江大桥、轻轨等工程的基岩 １５６ 进行了分析计算 ，并综合评定出了上述工程岩体 的基本质量级别，其结果如表３所列。 表２ 水布垭工程地下厂房工程岩体８０分级结果 岩体代号 Ｒ ／ＭＰａ ８Ｑ 定量计算 简化图解法 ８２ ０．７４ ５３１ Ⅱ Ⅱ Ｐ ３Ｏ ０．６４ ３５０ Ⅳ Ⅳ Ｐ ｌ１３ Ｏ．６０ ５０２ Ⅱ Ⅱ ３２ ０．６４ ３５６ Ⅲ Ⅲ Ｐｌ ２５ ０．６４ ３３５ Ⅳ Ⅳ Ｃ２＾灰岩 ６５ Ｏ．６０ ４４５ Ⅲ Ⅲ Ｃ２ｈ页岩 ２０ ０．６０ ３１０ Ⅳ Ⅳ 表３重庆市部分地区岩体基本质量分级结果 工程名称 岩石名称 Ｒ ／ＭＰａ Ｋ ８Ｑ 计算 定量 简化图 解法 群体市场 浅灰色砂岩 ５８．２ ０．８４ ４８４．６ Ⅱ Ⅱ 黄灰色砂岩 １７．８ ０．６３ ３ｌＯ．９ Ⅳ Ⅳ 十八梯片区 长石石英砂岩 ４２．４ Ｏ．８Ｏ ４２７．２ Ⅲ Ⅲ 泥岩 １５．９ Ｏ．７２ ３２７．７ Ⅳ Ⅳ 长江二桥北 长石石英砂岩 ５１．２ Ｏ．８３ ４６１．１ Ⅱ Ⅱ 桥头 泥质砂岩 ２９．５ Ｏ．８１ ３９１ Ⅲ Ⅲ 李家沱长江 泥岩 １９．２ ０．８０ ３５７．６ Ⅲ Ⅲ 大桥南桥头 长石石英砂岩 ２９．８ ０．８３ ３９６．９ Ⅲ Ⅲ 长石石英砂岩 ４４．４ ０．８３ ４４０．７ Ⅲ Ⅲ 滨江路朝天 长石石英砂岩 ２９．９ Ｏ．６５ ３５２．２ Ⅲ Ⅲ 门隧道 粉砂质泥岩 １９．４ ０．７９ ３５５．７ Ⅲ Ⅲ 粉砂质泥岩 １０．１ ０．６５ ２９２．８ Ⅳ Ⅳ 轻轨朝～沙 长石石英砂岩 ４６．８ ０．７９ ４３７．９ Ⅲ Ⅲ 线小什子段 沙质泥岩 １０．４ Ｏ．６８ ３０１．２ Ⅳ Ⅳ 鹅岭电视塔 长石石英砂岩 ３９．８ Ｏ．６２ ３７４．４ Ⅲ Ⅲ 长石石英砂岩 ２４．２ Ｏ．５８ ３１７．６ Ⅳ Ⅳ 黄花园隧道 长石石英砂岩 ４１．２ Ｏ．８２ ４２８．６ Ⅲ Ⅲ 地铁一号线 泥岩 １４．３ ０．７６ ３３２．９ Ⅳ Ⅳ 小什子车站 泥岩 ２９．１ ０．７３ ３６９．８ Ⅲ Ⅲ 泥质砂岩 ２２．７ ０．７５ ３５５．６ Ⅲ Ⅲ 通过选取上述矿业、水利水电、桥梁、隧道和工 民建等不同领域的岩体工程中的原始数据进行分析验 证，不难发现运用本文推荐的简化图解法与定量指标 ＢＱ评价结果完全吻合。 ４结论 （１）根据我国《工程岩体分级标准》（ＧＢ／Ｔ ５０２１８－－２０１４），分析了《国标》中８Ｑ分级法的逻辑结 构图，归纳总结出８Ｑ分级法的突出特点。 （下转第１７０页） ７Ｋ利水电技术第４７卷２０１６年第５期 苏强平，等∥南水北调中线京石段应急供水工程水土流失特点及防治对策 分析主体工程以及工程建设过程中主要的水土流失特 点和存在问题，设计合理有效的水土保持措施，不仅 能实现工程的Ｊｌ￣，Ｎ建设完工、改善工程周边区域的生 在保障工程安全的前提下，应积极采用生态环保、技 术先进的水土保持技术。 参考文献： ［１］ 周连兄，赵方莹，祝小明，等．北京山区公路建设生态环境保 护及水土流失防治对策［Ｊ］．中国水土保持，２００７（６）：４６—４７． ［２］ 黄一劲，柴宗新，刘淑珍．油气管线工程的水土流失特点与防 治要点［Ｊ］．中国水土保持，２００８（１）：４２—４３． ［３］ 北京市水利规划设计研究院．南水北调中线京石段应急供水工 程（北京段）初步设计报告［Ｒ］．北京：北京市水利规划设计研 究院． 态环境，同时也为今后南水北调市内配套工程实施过 程中的水土保持工作提供技术参考和建议。 主要建议如下：（１）南水北调市内配套工程水土 保持工作应以工程的土石方合理利用、结合城市建设 进行绿化、合理有效进行雨洪利用等水土保持措施为 主。（２）加强工程施工过程中的水土保持监测工作， 及时有效的监测不仅可以优化水土保持措施设计，同 时对区域水土流失监测数据的收集也十分宝贵。（３） （责任编辑郭利娜） （上接第１６１页） ［９］ 游敏，聂德新．河谷斜坡卸荷综合分带研究［Ｊ］．人民黄河， ２０１１，３３（１）：１０３—１０５． ［１６］ 祁生文，伍法权，庄华泽，等．小湾水电站坝基开挖岩体卸荷 裂隙发育特征［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００８（ＳＩ）：２９０７－ ２９１２． ［１０］孙云志，黄润秋．谷坡岩体卸荷带划分量化指标研究［Ｊ］．岩 石力学与工程学报，２０１２（ｓ２）：３９４２－３９４９． ［１１］郑达，黄润秋．高边坡岩体卸荷带划分的量化研究［Ｊ］．水文 地质工程地质，２００６，３３（５）：９—１２． ［１７］ 许模，魏云杰，张强，等．金沙江龙开口水电站岩体结构特性 及其对工程影响研究［Ｒ］．成都：成都理工大学，２００５． ［１８］ 韩爱果．坝基岩体质量量化分级及图形展示［Ｄ］．成都：成都 理工大学，２００２． ［１９］ 郑达．西南地区水利水电工程岩体卸荷特征研究［Ｒ］．成都：成都理工大学，２００９． ［１２］郑达，黄润秋．西南水电工程坝址峨眉山玄武岩卸荷分带研究 ［Ｊ］．成都理工大学学报（自然科学版），２００９，３６（２）：１９５． ２００． ［２０］ 郭健．雅砻江杨房沟水电站坝区岩体风化、卸荷分带的量化研 究［Ｄ］．成都：成都理Ｔ大学，２０１０． 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