2.1 分級(jí)因素及其確定方法
2.1.1 本標(biāo)準(zhǔn)在確定分級(jí)因素及其指標(biāo)時(shí)，采取了兩種方法平行進(jìn)行，以便互相校核和檢驗(yàn)，提高分級(jí)因素選擇的準(zhǔn)確性和可靠性。一種是從地質(zhì)條件和巖石力學(xué)的角度分析影響巖體穩(wěn)定性的主要因素，據(jù)以確定分級(jí)因素并總結(jié)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合分析選取分級(jí)因素的定量指標(biāo)；另一種是采用了統(tǒng)計(jì)分析方法，研究我國(guó)各部門多年積累的大量測(cè)試數(shù)據(jù)，從中尋找符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的最佳分級(jí)因素。
影響工程巖體穩(wěn)定的因素是多種多樣的，主要是巖體的物理力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造發(fā)育情況、承受的荷載（工程荷載和初始應(yīng)力）、應(yīng)力變形狀態(tài)、幾何邊界條件、水的賦存狀態(tài)等。這些因素中，只有巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況是獨(dú)立于各種工程類型的，反映了巖體的某本特性。在巖體的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)中，對(duì)穩(wěn)定性關(guān)系最大的是巖石堅(jiān)硬程度。巖體的構(gòu)造發(fā)育狀況，體現(xiàn)了巖體是地質(zhì)體的基本屬性，巖體的不連續(xù)性及不完整性是這一屬性的集中反映。這兩者是各種類型巖石工程的共性，對(duì)各種類型工程巖體的穩(wěn)定性都是重要的，是控制性的。這樣，巖體基本質(zhì)量分級(jí)的因素，應(yīng)當(dāng)是巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度。
至于巖石風(fēng)化，雖然也是影響工程巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要因素，但是風(fēng)化作用對(duì)工程巖體特性的影響，一方面是使巖石疏軟以至松散，物理力學(xué)性質(zhì)變壞，另一方面是使巖體中裂隙增多，這些已分別在巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度中得到反映，所以本標(biāo)準(zhǔn)沒有把風(fēng)化程度作為一個(gè)獨(dú)立的分級(jí)因素。
為了應(yīng)用聚類分析、相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來研究選取分級(jí)因素，收集了來自各部門、各工程的460組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從中遴選了包括巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）、點(diǎn)荷載強(qiáng)度（Is）、巖石彈性縱波速度（Vpr）、巖體彈性縱波速度Vpm）、重力密度（γ）、埋深（H）、平均節(jié)理間距（dp）（或RQD）等七項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)，巖體完整性指數(shù)（Kv）、應(yīng)力強(qiáng)度比（γH／Rc）二項(xiàng)復(fù)合變量作為子樣。對(duì)同一工程且?guī)r體性質(zhì)相同的各區(qū)段，以其測(cè)試結(jié)果的平均值作為統(tǒng)計(jì)子樣。這樣，最終選定的抽樣總體來自各部門的103個(gè)工程，其中來自國(guó)防21個(gè)、鐵道13個(gè)、水電24個(gè)、冶金和有色金屬30個(gè)、煤炭8個(gè)、人防1個(gè)和建筑部門6個(gè)。經(jīng)過對(duì)抽樣總體的相關(guān)分析、聚類分析和可靠性分析之后，確定巖體基本質(zhì)量指標(biāo)的因素的參數(shù)是Rc、Kv、dp與γ。在這四項(xiàng)參數(shù)中，經(jīng)進(jìn)一步分析，γ值絕大多數(shù)在23～28kN／m3之間變動(dòng)，對(duì)巖體質(zhì)量的影響不敏感，可反映在公式的常數(shù)項(xiàng)中；而Kv與dp在一定意義上同屬反映巖體完整性的參數(shù)，考慮到Kv在公式中的方差貢獻(xiàn)大于dp，并考慮國(guó)內(nèi)使用的廣泛性與簡(jiǎn)化公式的需要，僅選用Kv。這樣，最終確定以Rc和Kv為定量評(píng)定巖體基本質(zhì)量的分級(jí)因素。這與根據(jù)地質(zhì)條件和巖石力學(xué)綜合分析的結(jié)果是一致的。
2.1.2 根據(jù)定性與定量相結(jié)合的原則，巖體基本質(zhì)量的兩個(gè)分級(jí)因素應(yīng)當(dāng)同時(shí)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定，并相互對(duì)比。
分級(jí)因素定性劃分依據(jù)工程地質(zhì)勘察中對(duì)巖體（石）性質(zhì)和狀態(tài)的定性描述，需要在勘察過程中，對(duì)這兩個(gè)分級(jí)因素的一些要素認(rèn)真觀察和記錄。這些資料由于獲取方法直觀，簡(jiǎn)便易行，有經(jīng)驗(yàn)的工程人員易于對(duì)此進(jìn)行鑒定和劃分。
分級(jí)因素的定量指標(biāo)是通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試或取樣室內(nèi)試驗(yàn)取得的，這些測(cè)試和試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，一般工程條件下都可以進(jìn)行。在某些情況下，如果進(jìn)行規(guī)定的測(cè)試和試驗(yàn)有困難，還可以采用代用測(cè)試和試驗(yàn)方法，經(jīng)過換算求得所需的分級(jí)因素定量指標(biāo)。
對(duì)于定性劃分出的各檔次，給出了相應(yīng)的定量指標(biāo)范圍值，以便使定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定的分級(jí)因素可以相互對(duì)比。
3.2 巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分
2.2.1 巖石堅(jiān)硬程度的確定，主要應(yīng)考慮巖石的成分、結(jié)構(gòu)及其成因，還應(yīng)考慮巖石受風(fēng)化作用的程度，以及巖石受水作用后的軟化、吸水反應(yīng)情況。為了便于現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)直觀地鑒別巖石堅(jiān)硬程度，在“定性鑒定”中規(guī)定了用錘擊難易、回彈程度、手觸感覺和吸水反應(yīng)等行之有效、簡(jiǎn)單易行的方法。
在本條表3.21中，規(guī)定了用“定性鑒定”和“代表性巖石”這兩者作為定性評(píng)價(jià)巖石堅(jiān)硬程度的依據(jù)。在作定性劃分時(shí)，應(yīng)注意作綜合評(píng)價(jià)，在相互檢驗(yàn)中確定堅(jiān)硬程度并定名。
在確定巖石堅(jiān)硬程度的劃分檔數(shù)時(shí)，考慮到劃分過粗不能滿足不同巖石工程對(duì)不同巖石的要求，在對(duì)巖體基本質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)時(shí)，不便于對(duì)不同情況進(jìn)行合理地組合；劃分過細(xì)又顯繁雜，不便使用。鑒于上述考慮，總結(jié)并參考國(guó)內(nèi)已有的劃分方法和工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，本條先將巖石劃分為硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖二個(gè)大檔次，再進(jìn)一步劃分為堅(jiān)硬巖、軟堅(jiān)硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖五個(gè)檔次。
2.2.2 巖石長(zhǎng)期受物理、化學(xué)等自然營(yíng)力作用，即風(fēng)化作用，致使巖石疏松以至松散，物理力學(xué)性質(zhì)變壞。在確定代表性巖石時(shí)，僅僅說明是那種巖石是不夠的，還必須指明其風(fēng)化程度，以便確定風(fēng)化后的巖石堅(jiān)硬程度檔次。
關(guān)于風(fēng)化程度的劃分或定義，國(guó)內(nèi)外在工程地質(zhì)工作上，大都從大范圍的地層或風(fēng)化殼的劃分著眼，把裂隙密度、裂隙分布及發(fā)育情況、彈性縱波速度以及巖石結(jié)構(gòu)被破壞、礦物變異等多種因素包括進(jìn)去。本條表2.2.2關(guān)于巖石風(fēng)化特征的描述和風(fēng)化程度的劃分，僅是針對(duì)小塊巖石，為表2.2.1服務(wù)的，它并不代替工程地質(zhì)中對(duì)巖體風(fēng)化程度的定義和劃分。是把巖體完整程度從整個(gè)地質(zhì)特征中分離出去之后，專門為描述巖石堅(jiān)硬程度作的規(guī)定，主要考慮巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造被破壞、礦物蝕變和顏色變化程度，而把裂隙及其發(fā)育情況等歸入巖體完整程度這另一個(gè)基本質(zhì)量分級(jí)因素中去。
在自然界里，巖石被風(fēng)化的程度總是從未風(fēng)化逐漸演變?yōu)槿L(fēng)化的，是普遍存在的一個(gè)地質(zhì)現(xiàn)象。本條總結(jié)了我國(guó)采用的劃分方法，并考慮在巖石堅(jiān)硬程度劃分和在巖體基本質(zhì)量分級(jí)時(shí)便于對(duì)不同情況加以組合，將巖石風(fēng)化程度劃分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化五種情況。
2.3 巖體完整程度的定性劃分
2.3.1 巖體完整程度是決定巖體基本質(zhì)量的另一個(gè)重要因素。影響巖體完整性的因素很多，從結(jié)構(gòu)面的幾何特征來看，有結(jié)構(gòu)面的密度、組數(shù)、產(chǎn)狀和延伸程度，以及各組結(jié)構(gòu)面相互切割關(guān)系；從結(jié)構(gòu)面性狀特征來看，有結(jié)構(gòu)面的張開度、粗糙度、起伏度、充填情況、充填物水的賦存狀態(tài)等。將這些因素逐項(xiàng)考慮，用來對(duì)巖體完整程度進(jìn)行劃分，顯然是困難的。從工程巖體的穩(wěn)定性著眼，應(yīng)抓住影響巖體穩(wěn)定的主要方面，使評(píng)判劃分易于進(jìn)行。經(jīng)分析綜合，將幾何特征諸項(xiàng)綜合為“結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度”；將結(jié)構(gòu)面性狀特征諸項(xiàng)綜合為“主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度”。
本條表2.3.1中，規(guī)定了用結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度和主要結(jié)構(gòu)面類型作為劃分巖體完整程度的依據(jù)。在作定性劃分時(shí)，應(yīng)注意對(duì)這三者作綜合分析評(píng)價(jià)，進(jìn)而對(duì)巖體完整程度進(jìn)行定性劃分并定名。
表中所謂“主要結(jié)構(gòu)面”是指相對(duì)發(fā)育的結(jié)構(gòu)面，即張開度較大、充填物較差、成組性好的結(jié)構(gòu)面。
結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度包括結(jié)構(gòu)面組數(shù)和平均間距，它們是影響巖體完整性的重要方面。在進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)面組數(shù)和平均間距進(jìn)行認(rèn)真地測(cè)繪和統(tǒng)計(jì)。我國(guó)各部門對(duì)結(jié)構(gòu)面間距的劃分不盡相同（表1），也有別于國(guó)外（表2）。本條在對(duì)結(jié)構(gòu)面平均間距進(jìn)行劃分時(shí)，主要參考了我國(guó)工程實(shí)踐和有關(guān)規(guī)范的劃分情況，也酌情考慮了國(guó)外劃分情況。
國(guó)內(nèi)有關(guān)結(jié)構(gòu)面間距劃分情況（m） 表1
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