几种常用隧道围岩分类方法的综合运用

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1、2011年第9期西部探矿T•程•隧道工程・几种常用隧道围岩分类方法的综合运用吴章利I,吴强2（1.贵州省煤田地质局,贵州贵阳550081；2.中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，贵州贵阳550081）摘要：在前人的研究成果上，将三种常用围岩分类方法（Q法、RMR法、HC法）以概率统计的基本理论为基础加以综合利用，建立一套围岩概率分类方法理论计算公式。运用该新方法对锦屏二级水电站引水隧洞部分围岩段进行分类，并将分类结果同前人研究成果及现场勘查成呆进行对比分析，发现分类结果基本吻合，该方法合理可行。关键

2、词：围岩分类；数学期槊；最大概率对丁•隧洞开挖稳定性的研究，首先必须准确把握隧洞岩体分类并给岀定性评价，因为围岩等级分类是应用工程类比法进行隧道设计的基础，同样也是其他设计法、稳定性分析和工程施工的基础，其地位相当重要。经过前人的不断研究，总结岀许多隧道围岩分类方法，例如：Q指标法、RMR法、BQ法、HC法等，这些方法都有各自的适用范围及优缺点。对丁不同地质环境下的围岩分级，究竟用什么方法更准确，是一个值得研究的问题。如此可以考虑运用概率理论将儿种常用的围岩分类方法综合利用，发挥不同方法的优点，以保

3、证在不同地质条件下围岩分类的准确性。1•常用围岩分类方法1.1Q指标法Q指标（QSystem）⑴又称NGI隧道质量指标，该方法是挪威岩土工程研究所的N.Barton、R.Lien和J.Lunde等人在1974年根据对以往地下开挖工程稳定性的大量实例分析研究后捉出的。首先确定隧道开挖质量指标一指标，其计算公式为式（1）：RQDJrJwRQD百分数；岩体质量指标，为大于10cm岩芯柱(不包括软弱物质)总长度与钻进总长度Z比的Jn——节理组数系数；J..——节理面粗糙度系数；Jw——节理含水折减系数；SR

4、F——地应力影响折减系数。对于RQD值,Palmstrom(1982)提出,当取不到岩芯时,RQD可通过公式RQD=115—3.3人确定，式中人代表每立方米岩体屮的节理总数。其他人、J,.、厶、人,、SRF均通过规范查表得到。通过Q值，围岩分为9个等级。1.2RMR法RMR分类法是Z.T.Bieniawski(1974年)⑵首先捉出的，他通过对①岩体材料单轴抗压强度；②岩体质量指标③不连续而间距R2；④走向与倾角R3；⑤不连续性条件3；⑥地下水条件R6六个参数进行分析研究，在此基础上捉出了岩体力学等

5、级分类法(又称CSIR)即RMR分类。RMR分类等级就是为以上六个参数的综合值，即公式(2)。通过评分围岩分为5级。R=R1+R2+R3+R4+R5+R<)(2)1.3HC法针对水利水电工程地质勘查，国家在1999年发布的《水利水电工程地质勘查规范GB50287-99》⑴。其中提出专为水利水电工程地质分类方法即HydropowerClassifying,简称HC分类，该方法评价的基本因素为：岩右强度A、岩体完整程度B、结构而状态C、地下水E和主要结构而产状F。根据规范查表可以得到以上5个基本参数的评

6、分结果，可以得到基本因素评分F=A+B+C和修正因素评分T〃=D+E,而围岩总评分即为基本因素评分与修正因素评分Z和。计算公式为：T=T+T%分为5个等级。2.概率论围岩分类理论2.1基本计算理论根据概率论理论，随机试验E的所冇可能结果组成的集合称为E的样本空间［出，记为So样本空间的元素，也就是E的每个结果，就是样本点。而所有样本空间小的子集称为随机事件⑷。随机事件在一次实验屮发生的可能性的大小就是随机事件的概率⑷，将这两个概念运用在隧道围岩分类中，我们可以这么理解，各个分类方法就是一个样本空间，

7、而其小运用每个分类方法分出的围岩级别就是单个随机事件。概率围岩分类方法的基本理念就是要综合利用几种常用围岩分类方法，我们假设这文章屮捉到三种分类方法（Q指标、RMR分类法、HC法）是相互独立的随机事件A、B、C,其发生概率分别为P（A）、P（B）、P（C），并且三者在判定中起到的作用也是相同的。根据概率理论分析，三种围岩分类方法评判结果是相容的，则同时出现的概率及统一评定结果概率是莫各自概率的乘积，见公式（3）oP（AfWC）=P（A）P（B）（C）（3）综上所述我们可以分别计算每个分类方法屮每一个

8、等级的围岩所出现的概率，然后将英概率相乘，所得到的概率最大值所对应的围岩类别，就是综合了三种围岩分类方法的一致判定结果呵。但是存在一个孑盾，Q指标法有9个等级，而RMR法和HC法只有5个等级，我们必须找到一个统一的标准，才便于概率计算。根据规范运用RQD值可以表达指标Q性质，反应围岩稳定情况，因此可以将岩石分类统-标准，全部分成5类，如表1所示。表1围岩级别划分表级别Q(RQD)RMR(R)**HC(T)I稳定100--90100〜90>8511基本稳定90--759