隧道地质
•1. 概述
•隧道是修建于岩土体中的地下工程。隧道工程的设计和施工必须以工程岩体（围岩）的工程地质、水文地质条件为主要依据。合理、科学的设计和施工方案应该与工程场区的岩土体地质条件相匹配，对场区的地质条件的认识是否清楚和掌握，是隧道工程建设成败的关键之一。
•2. 岩类
•2.1 沉积岩
•沉积岩是母岩（沉积岩、火成岩和变质岩）风化作用、生物作用、剥蚀作用（破岩作用）和某种火山作用产物经风、水的搬运（搬运作用）后由于搬运营力的减弱在一定环境条件下经过沉积、固结成岩作用形成的岩石。
•一般来说，未经构造变动的沉积岩岩层基本为水平岩层或倾角较缓，层理构造是沉积岩的基本构造特征，主要为水平层理、沙纹状理面、交错层理面结构，波痕、干裂、缝合线、叠层和鲕状构造，主要结构面为层面。
•沉积岩有碎屑岩（砂岩、泥（页）岩、砾岩等）和碳酸盐岩（灰岩、白云岩等）是分布较广的两类沉积岩
•2.2 火成岩
•火成岩分侵入岩和喷出岩（火山岩）。前者是地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿地壳内薄弱地带、构造通道等向地壳深、浅部侵入形成，多呈岩脉、岩墙、岩床、岩盖(岩盘) 、岩盆、岩脊、岩基状，由于侵入岩是高温高压岩浆冷凝而成，因此未经构造变动的侵入岩往往具有原生冷凝收缩节理(横节理、纵节理和水平节理) ，主要原生节理走向往往平行岩体的长轴方向，此外在侵入岩边界外存在一定范围的原岩变质，变质程度自边界往外由强变弱。侵入岩按性质可分酸性、中性、基性和超基性等侵入岩。喷出岩是由地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿火山口通道喷溢出地面冷凝形成，多呈岩被、岩锥、火山口和火山通到。流动构造和原生节理是火成岩特有的构造特征。
•2.3 变质岩
•母岩在特定地质和物理化学条件下经过转变再造作用(变质作用) 形成的具有新的矿物组合和结构构造的岩石。在变质岩中，绢云母、绿泥石、蛇纹石和滑石等变质矿物是变质岩矿物成分的基本特征，变余、变晶、交代和碎裂结构是变质岩特有的结构，变质岩构造主要以变余构造和变成构造为主。变质岩中包括浅变质岩，如千枚岩、板岩、变质砂岩等；深变质岩，如片岩混合岩、混合片麻岩。
•3. 地层和地质构造
•3.1 地层
•地层的划分，根据其生成时间（年代）从老到新，划分为太古界、元古界、古生界（寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪）、中生界（三叠纪、侏罗纪、白垩纪）和新生界（第三纪、第四纪）。
•一般来说，除特殊岩类地层外，年代越老的地层岩石成岩程度越高，密度越大；年代越新的地层岩石，成岩程度越低，密度越小，第三、四系地层中的岩石，多呈半成岩状态或松散状态。
•3.2 地质构造
•地质构造是由各种内、外动力地质作用导致的岩石变形的产物，具体表现为岩石的褶皱、断裂、
劈理、节理以及其它的面状、线状构造等。
•构造运动是地球内部应力集中¡ª释放的过程，地震、地壳表面的隆起(造山运动) 、板块的漂移碰撞等无一例外都是构造运动的型式。
•构造运动和外营力作用(地表岩石的风化、剥蚀等) 的结果，即我们今天所看到的地球表面和地质构造。
•与隧道超前地质预报相关的地质构造主要包括：
• （1）水平岩层：岩层的层面基本上是一个水平面，即岩层的同一层面基本处于同一海拔高度。水平岩层主要分布在受地壳运动影响较轻微的地区。其特征是上新下老、地层界线与地形等高线平行或重合、岩层厚度即岩层顶底面高程差、露头宽度与地面坡度成反比。
• （2）倾斜岩层：由于受地壳运动或岩浆活动影响，原来的水平岩层产状发生变化，形成在一定地区内具有大致相同的倾向、倾角的一系列岩层，即倾斜岩层。
（3）褶皱：岩层受力作用发生弯曲即褶皱。岩层向上弯曲，核心部位岩层老，两侧岩层较新，称为背斜；反之，岩层向下弯曲，核心部位岩层新，两侧岩层较老，称为向斜。背斜和向斜是褶皱的两种基本形态类型。由系列向斜和背斜组成的背斜称为复式背斜，由系列向斜和背斜组成的向斜称为复式向斜。
• （4）断层及节理：岩层受力作用发生断裂变形，断裂变形阶段产生的构造统称断裂构造。 •一般地说，沿断裂两侧岩层未发生明显位移或位移极小的断裂称为节理；沿断裂两侧岩层发生明显位移的断裂称为断层。
•根据节理与所在岩层产状要素的关系可分为走向节理、倾向节理、斜向节理，根据节理与区域褶皱枢纽方向、主要断层走向及其他线状构造延伸方向的关系可分为纵节理、横节理、斜节理，按节理的力学成因可分为剪节理、张节理、扭节理。
•断层按断盘的移动可分为正断层、逆断层和平移断层，按断层的走向与区域构造线（如褶皱轴向）的关系可分为纵断层、横断层和斜断层，按断层与地层产状的关系可分为走向断层、倾向断层、斜向断层和顺层断层，按断层产生的力学性质可分为压性断层（层间断层）、张性断层和扭性断层。
•3.3 其它构造：如穹窿构造、火长岩原生构造（侵入岩的破裂构造、锥状岩席及环状岩墙，火山岩的破裂构造及火山构造等）.
•3.4 构造特别是节理、断层作用的最终结果是使岩体破碎甚至泥化、糜棱岩化，造成破碎岩体的强透水性和泥化、糜棱岩化岩体的隔水特性。工程地质工作者，应着重研究断层，节理的上述作用对工程岩体强度、完整状态、岩体质量及稳定性的影响。
•4. 地下水
•在隧道工程施工中，地下水的作用非常活跃：本身可造成隧道涌水；可软化泥化岩石，增大围岩的变形；降低结构面的内聚力，造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；加剧构造岩、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶充填物活动性，引发隧道洞内坍方、泥石流、岩溶
涌突泥灾害；
•隧道工程遇到的地下水类型主要有：第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水、破碎岩富水带等。第四系松散岩类孔隙水主要引起第四系松散岩类的变形坍塌；基岩裂隙水软化泥化岩石增大围岩的变形，降低结构面的内聚力造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；破碎岩富水带多造成涌水和构造岩、风化岩、破碎岩的失稳坍方、泥石流；岩溶地下水则造成隧道岩溶涌水、涌突泥等灾害。
•5. 特殊岩类及其工程地质特性
•5.1 构造岩
•主要是指由于密集节理切割造成破碎岩体、断层错动形成的断层破碎岩、断层糜棱岩和断层泥等。密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体，由于破碎块体间空隙大，破碎岩体带往往是地下水良好的富集、运移通道，同时由于破碎块体间结合力低或无结合力，极易形成坍方；而压性断层挤压错动形成的主干断层带断层泥和糜棱岩带，则具有隔水的特点，主干断层带两侧破碎岩体，尽管破碎块体间存在少量的细粒充填物，但仍具有密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体所具有的工程地质和水文地质特性。
•5.2 软岩
•按工程岩体分级国家标准，岩石单轴抗压（干）≤30Mpa 的岩石统称为软质岩。隧道在软岩中施工的主要工程地质问题是围岩的变形。
•5.3 膨胀岩土
•膨胀岩是指矿物成分中含有强亲水矿物(蒙脱石、伊利石等) ，遇水具涨缩性能的岩石。主要为粘土类岩石，此类岩石通常具性脆、色浅和贝壳状断口等特点。隧道施工遇此类岩土，围岩多出现大的变形问题。
•5.4 盐溶角砾岩
•主要指石膏、碳酸盐岩、芒硝等岩石地层在构造运动过程中由于自身性脆或地层挤压错动造成破碎而后重新胶结、半胶结或未胶结形成的角砾岩，未胶结角砾岩中多充填粘土。半胶结和未胶结角砾岩中的隧道施工，往往易出现围岩的变形坍塌。
•5.5 煤系地层（煤层）
•煤系地层本身除了因节理裂隙发育造成围岩体岩质较软，易风化破碎易出现围岩的变形坍塌外，主要工程地质问题是煤层中所含瓦斯的富集溢出、燃烧、爆炸及煤层采掘废弃矿巷雍水的突出和回填及坍塌体的坍塌对隧道施工带来的危害。
•5.6 含盐层
•石膏、岩盐等易溶解，具强腐蚀性及膨胀性
•上述特殊岩类，由于工程地质特殊性是隧道地质勘查调查的重点，查明其性状外，必须专门对某些特殊岩类、对其稳定性和对隧道设计和施工的影响作出评价。
•6. 不同结构类型岩体变形破坏特征及主要工程地质问题
•6.1 水平岩层中的隧道工程
•水平岩层中的隧道工程施工，主要有厚层或巨厚层水平岩层、厚层夹薄（软）层水平岩层、薄层水平岩层中的隧道工程施工。不考虑岩石中节理的影响，水平岩层中的隧道施工的主要工程地质问题是薄层状水平岩层（包括软夹层）隧道起拱线以上部分的坍方和拱顶板状坍方、厚层夹薄层中的薄层位于隧道顶部时的小板状坍方
•6.2 倾斜岩层中的隧道工程地质问题
•倾斜岩层特别是陡倾岩层，岩层走向与隧道轴线间交角越大，越有利于隧道的施工开挖。不考虑岩石中节理的影响，倾斜岩层中隧道工程可能施工遇到的主要工程地质问题是顺层错动破碎带围岩的稳定性、软岩的变形和失稳破坏问题和脆性岩层在边墙和拱部的张拗折坍落问题
•6.3 断层中的隧道工程地质问题
•压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水；张性断层主干断层带则由张裂角砾岩组成，具有良好的导水特性。
•断层（断裂）及其破碎带是隧道工程施工中遇到的最常见的也是最为复杂的不良地质体之一，在断层（断裂）及其破碎带中发生的隧道洞内工程地质问有主干断层带上盘侧过饱水断层泥及破碎岩夹粘土坍塌涌泥和构造岩（动力变质岩，包括构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩及片理化岩）的失稳坍方和变形问题，严重地威胁隧道的施工和隧道施工人员的人身安全。
•一般来说，压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水。其主要工程地质问题是破碎围岩的变形、失稳坍方、揭穿主干断层带断层泥或断层糜棱岩进入上盘破碎带的涌水、由于过饱水致使靠上盘侧断层泥或断层糜棱岩及破碎围岩稳定性极差造成的坍塌和涌泥 。
•对于张性断层而言，断层（断裂）破碎岩体中很少含粘土质物质，导水性良好，隧道施工揭穿张性断层（断裂）破碎带极易发生坍方和涌水。
•火成岩地区的断层（断裂）及其破碎带，往往带有构造变质现象，在断层（断裂）及其破碎带的两侧，岩体多发生蚀变；在断层（断裂）及其破碎带内，破碎岩体的蚀变则更加重了岩体的破碎，严重的如花岗岩地层中断层（断裂）及其破碎带内岩体手抓即成一把砂子，富水坍塌严重者甚至形成泥砂石流，隧道围岩无稳定性可言；蚀变的辉绿岩脉则遇水变软。早期断裂形成的碎裂岩和糜棱岩的变质和混合岩化作用的结果，则形成变质和混合岩化的碎裂岩和糜棱岩，围岩或稳定性差，或变形大。
6.4 节理裂隙等结构面的不利组合及节理密集带的工程地质问题
•岩层层面、节理面、断层面、岩性分界面等不连续结构面在岩体中的分布组合，有时与隧道周边一道构成对隧道围岩稳定不利的组合体。当隧道施工通过时，这些结构面的不利组合体或自动坍落，或在水及施工扰动作用诱发下坍落；有时这种结构面的不利组合体的坍落往往带来较大规模的隧道围岩坍方。
•任何节理都是在一定条件下岩体受力作用产生的。受剪应力作用产生的剪节理产状稳定、节理面平直光滑、延伸较长、发育较密，易形成节理密集带。在节理密集带内，岩体一般较破碎至破碎，隧道施工穿越节理密集带时，极易发生围岩的失稳坍方。此外，强烈剪性节理密集带中的破碎岩体中由于受压力作用往往含粘土等物质，不利地下水的运移，隧道施工穿越强烈剪性节理密集带中的破碎岩体一般仅见渗水而无大的涌水。受拉应力作用产生的张性节理产状不稳定、节理面粗糙不平、延伸短，积少形成节理密集带，但形成节理密集带时，极易发生隧道围
岩的失稳坍方，且由于张性节理密集带破碎岩体导水性良好易发生隧道施工时的涌水。
•6.5 向斜构造中的隧道工程地质问题
•褶皱是岩层受力作用弯曲的产物。岩层在受力弯曲的过程中，形成向、背斜构造内部小构造，在坚硬脆性岩层中易形成纵张节理和纵（走向）断裂，在软硬相间岩层中则易形成硬岩层中的纵张节理、软岩层中的错动挤压，在向斜的核部甚至存在岩层间的滑脱现象。
•向斜构造盆地往往为储水构造，其内部纵张节理和纵（走向）断裂往往具有良好的导水特性，利于大气降雨、表水和地下水向深部运移，隧道施工揭穿纵张节理密集发育带和纵（走向）断裂破碎带往往发生严重的隧道涌水灾害和围岩的变形失稳破坏。在岩溶地区，沿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带往往是深部岩溶的强发育带；当地层中存在相对隔水层时，隧道施工揭穿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带或沿纵张节理、纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带发育的深部岩溶造成的隧道涌水往往具有承压特点；深部岩溶泥石充填物的涌出则更造成隧道洞内泥石流和突泥灾害。武广铁路大瑶山隧道中段、渝怀铁路园梁山隧道中段都穿过向斜储水构造，施工中发生了突水灾害。
•7. 岩溶工程地质问题
•7.1 概述
•据不完全统计，至1998年底，我国已建铁路公路隧道工程80%以上在施工和运营过程中出现各种各样、程度不同的地质灾害，而岩溶地区隧道又以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭最为突出。岩溶地区铁路隧道地质灾害的发生，施工期往往造成洞内隧道、施工机具和运输轨道的被掩埋或淹没，施工中断，工期延误，洞外则因洞内岩溶涌水涌泥涌沙造成地表塌陷和地表水源枯竭，进而引发地表生态环境灾害；运营期往往造成掩埋或淹没隧道，中断行车。在建渝怀铁路武隆隧道岩溶涌水、圆梁山隧道岩溶涌水和涌泥不仅给施工造成巨大的困难和财产损失，而且对施工人员的生命造成了巨大危害。随着我国交通建设的发展，隧道修建技术水平的提高，在岩溶地区修建铁路、公路隧道越来越多，新近开始建设的宜万铁路200余公里隧道除一座不通过碳酸盐岩地层外其余隧道均在碳酸盐岩地层中通过，预计岩溶地质灾害将较过去修建的任何一条铁路都要复杂且严重。
•截止至1998年底，我国岩溶地区铁路长隧道共26座，其中南方岩溶区17座，北方岩溶区8座，西部岩溶区仅1座。
•随着近年来渝怀、遂渝和宜万铁路的相继开工，南方岩溶区铁路长隧道数量急剧增加，到宜万全线开工，南方岩溶区铁路长隧道将增加22座。
•迄今为止，已建和在建岩溶地区铁路长隧道中：
•南方岩溶区铁路长隧道23座发生过较大岩溶涌水灾害13座，占56.52%；涌泥涌沙灾害8座，占34.78%；地表塌陷5座，占21.74%；地表水源流失或枯竭5座，占领21.74%。
•北方岩溶区发生过较大岩溶涌水灾害2座，占25%；地表水源流失或枯竭1座，占领12.5%。
•7.2 岩溶发育的一般规律
•7.2.1 可溶岩
• 可溶性岩石是岩溶发育的前提条件。岩石的可溶性越强，就越有利于岩溶发育。在常见的碳酸盐类岩石中，纯石灰岩比白云质灰岩及白云岩易受溶蚀；白云岩比硅质灰岩易受溶蚀。在各种碳酸盐类岩石分布地区，岩溶主要在厚层纯灰岩中发育。
•在碳酸盐类岩石中，不溶于酸的物质（粘土、二氧化硅、沥青等）含量越多，岩石的可溶性就越低，岩溶就不易发育。由于这些非可溶物质的存在，阻碍了水同岩石中可溶成份的接触，尤其是这些非可溶物质呈分散状态或以胶结构形式存在时，更是如此。
•可溶性岩石按岩溶发育程度可分为五类：
• a.质纯厚层石灰岩岩溶最发育，多以溶隙和中小型溶洞为主，并有一定数量的大型溶洞； • b.白云质灰岩及白云岩岩溶次之；
• c.大理岩岩溶发育较弱；
• d.泥质灰岩、泥灰岩及泥质、白云质角砾岩岩溶发育很弱；
• e.蚀变灰岩、矽卡岩岩溶发育甚微。
•需指出的是，岩溶多沿着可溶岩层与非可溶岩层接触带分布。碳酸盐类岩石与非可溶性岩层或岩体的接触带，常是地下水运动汇集的地方，由于地下水流常常在这里集中并沿着接触带流动，岩溶常沿着可溶岩层与非可溶岩层的接触带一侧的可溶岩中发育。
•当产状倾斜的可溶岩层与上覆和下伏的非可溶岩层接触时，常在其上覆接触带形成一系列溶井，落水洞等垂直形态的岩溶，在下伏接触带常形成系列岩溶接触泉。
• 7.2.2 地质构造
• 地质构造因素对岩溶发育的影响主要是通过岩体破裂和变形形成的结构面表现出来的，构造裂隙的延伸方向常常控制着地下岩溶的发展方向。可溶性岩石中的构造裂隙，为地下水的运动提供了空间，地下水不断沿着岩石裂隙运移，对可溶岩进行化学溶蚀，形成空洞。 •地质构造对岩溶发育的影响主要表现在以下三个方面：
• a.岩溶沿断层破碎带发育
• b.断层与裂隙是岩体在构造应力作用下形成的破裂构造形迹，它对岩溶发育起着控制作用。
• c.可溶岩层的断层破碎带，特别是张性断层破碎带，利于地下水的运移，地下岩溶特别发育，常发育有地下暗河等大型岩溶，在断层交叉的部位常形成大型溶洞、地下河天窗及地下湖泊等。
• d.岩溶沿着褶皱轴部发育
•在褶曲构造的轴部，纵张裂隙（断层）较多，有利于地下水活动，地下水易沿着张裂隙溶蚀扩展，形成溶蚀裂隙和溶洞，进一步发展成为大型岩溶或暗河。
• e.岩溶沿着层面构造裂隙发育
•在原状水平岩层褶皱过程中，岩层往往发生层间错动或滑动，在层间可产生层面张裂隙或层面扭裂隙，为地下水活动提供运移通道，易发育顺层岩溶。
•7.2.3 地下水的动力条件
•在具备前两个条件基础上，只有在地下水的溶蚀、溶解或冲蚀等水动力作用，才可能发生岩溶，所以说，地下水动力条件与可溶岩、构造条件是岩溶发育的三个必要条件。
•因此，岩溶发育往往具有以下规律：
• a. 受可溶岩与非可溶岩接触带位置控制
• b. 受构造控制：岩溶地下暗河受断层破碎带控制
• c. 溶洞洞壁受岩层层面或垂直节理面控制
7.3 岩溶地质灾害
•纵观岩溶地区隧道地质灾害，主要以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭为主。
•岩溶地质灾害是岩溶隧道经常碰到的问题。对地质工作者而言，应根据岩溶发育的程度，洞穴规洞穴的充填性质和情况，岩溶水动力条件，以及岩溶洞穴在隧道工程中出现的部位，可分别
采用绕避、加固、封堵、引排、跨越等措施通过。
•（1）岩溶充填物围岩变形：岩溶地区隧道围岩大变形主要发生在充填粘土、粘土夹块石岩溶地段，由于岩溶中充填的粘土、粘土夹块石往往含水，自稳能力极差，隧道开挖后因初期支护不及时或支护强度不足，围岩或变形直至失稳破坏，或变形造成初期支护的变形破坏。
•（2）岩溶涌水：岩溶涌水是岩溶地区隧道施工中最常见的地质灾害。据统计，在在建和已建铁路隧道中，80%以上的隧道在施工过程中遭遇过涌水灾害，至今仍有30%的隧道工程处于地下水的威胁中，岩溶隧道更以涌水量大且突然著称。
•岩溶涌水主要是隧道施工揭穿充水岩溶和岩溶水突破隧道洞壁与充水岩溶壁间隔水岩层所致。 •（3）岩溶涌泥：可以说，涌泥是岩溶地区铁路长隧道特有的一种地质灾害，岩溶洞穴中充填的粘土、粘土夹石为这种灾害的发生提供了必不可少的物质条件。
岩溶发育与构造的关系
•8. 采空区及废弃矿巷、煤层、瓦斯软夹层
•采空巷道主要指在采金属、非金属矿巷，废弃；矿巷包括废弃的矿巷、工程坑道。第一种情况：由于矿产开采，巷道中不存在雍水和坍塌物；在采煤矿瓦斯浓度监测严格，即便隧道施工揭穿，亦无因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和瓦斯浓度过大自燃爆炸的问题，但当矿巷位于隧道底下方时，存在隧道底板安全厚度问题；第二种情况：由于处于无管理状态，特别是非国有矿，废弃巷道中雍水、坍塌及废弃煤矿巷道中瓦斯积聚在所难免，因此隧道施工若揭穿废弃矿巷，因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和废弃煤矿巷积聚的瓦斯突出自燃爆炸等灾害事故均有可能发生。
•煤层是隧道施工过程中瓦斯的源地层，瓦斯突出、燃烧、爆炸是煤系地层中隧道施工的大敌，煤层在隧道中的出露位置是瓦斯相对集中之所在。因此确定煤层在隧道中的出露位置是煤系地层隧道施工期超前地质预报的一项重要内容。
•值得提出的是，在深埋隧道还原环境条件下泥炭质页岩中，也存在瓦斯溢出的可能性。贵州崇（溪河）遵（义）高速公路凉风垭隧道炭质页岩中产生的瓦斯即通过灰岩裂隙溢出，严重处甚至在隧道底积水中形成冒泡现象。
•软夹层是沉积岩和沉积变质岩在沉积成岩过程中形成的强度较软的岩层，其对隧道施工的影响主要是围岩变形较大，自稳能力差，易于造成围岩的坍塌破坏；在倾斜岩层和褶皱地层中，软夹层也是顺层断层发育的有利位置。
隧道施工地质
•隧道施工地质工作的重要性
•隧道施工地质工作的主要内容
隧道施工地质工作的重要性
•隧道可行性研究、勘察阶段地质工作成果是隧道工程设计的基础
•隧道施工地质工作是提高隧道施工地质预报准确率的需要
•隧道施工地质工作是对可行性研究、勘察阶段地质工作的补充和完善，是隧道运营过程中隧道地质灾害治理设计、施工的重要依据
•隧道施工地质工作是隧道施工过程中根据实际地质条件进行隧道围岩级别确定和设计变更的依据，也就是说施工地质工作的成果，所获取的地质信息，围岩变形收敛的监测资料是围岩级别修正、动态设计、施工的依据
隧道施工地质工作的主要内容
•资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸
•地面地质补充调查
•洞内地质调查
•隧道施工掌子面素描
•必要的测试试验
•其最终成果是隧道地质纵断面图和隧道地质展示图
资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸
•首先应对整个隧道工程所处地质环境有一个宏观的把握。
•勘察成果是隧道设计文件、图纸、资料提出的依据。整理分析和研究包括勘探（钻探、槽探、坑探、物探）、试验（岩石物理力学试验、钻孔水文地质试验、岩体原位测试等）成果，是确定隧道穿越地层层序、地层岩性、地层产状，构造分布、产状及其性质，隧道水文地质环境，不良地质体（带）分布及其性质，进行隧道涌水量计算，在设计阶段对隧道施工可能遇到的不良地质体（带）分布、性质及可能造成的隧道地质灾害提出宏观预测预报的需要。
•隧道设计文件、资料和图纸是设计者根据隧道预可研和可行性研究报告、隧道初步勘察和详细勘察成果的整理分析研究结果提出的，是可行性研究和勘察成果整理分析研究成果的总结。熟悉设计文件、资料和图纸是宏观把握隧道所处地质、构造、水文地质背景，初步确定隧道施工地质超前预报重点区段的需要。
•本阶段的工作主要包括：
•（1）明确隧道穿越的地层层序、地层岩性、地层产状、地层在隧道轴线上的展布长度、不同地层岩石体的工程地质水文地质特性、特殊地层（煤层、可溶岩地层、膏岩层等）的分布；
•（2）掌握构造特别是断层在隧道轴线上的分布位置、断层及其破碎带宽度、性质、产状；
•（3）明确地层、构造与隧道的关系；
•（4）分析研究可能存在的不良地质体（断层及其破碎带、岩溶发育带、煤层、在采矿巷、废弃矿巷、顺层错动挤压破碎带、软岩段等）的分布位置、性质、规模及其因隧道施工揭穿可能发生的地质灾害，初步提出施工地质超前预报重点区段。
地面地质补充调查
•由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，而长大隧道、地质复杂的隧道、水下隧道、可能存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、瓦斯突出等工程地质灾害的隧道、可能因开挖造成环境生态破坏的隧道、覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道则更是如此，由于勘测设计阶段的地质工作量和投入所限，勘测设计阶段的地质预估预评价仅仅是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况作出微观的把握，需要进行补充地质调查。
•补充地质调查不仅是对勘测设计阶段的地质预估预评价的补充，对隧道所处复杂地质条件的微观的把握，更是确定隧道施工期地质超前预报重点段、减少隧道施工期地质预报盲目性、使预报具有较强针对性的重要保证。
•补充地质调查的内容主要包括：
•（1）不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及其变化；
•（2）构造在隧道地表的出露、分布、性质、规模及其产状变化；
•（3）地表岩溶发育位置、规模及分布规律；
•（4）软层（煤层、石膏层）在地表的出露位置、规模及其产状变化；
•（5）矿坑（巷）走向、展布、高程、雍水、坍塌及其在三维空间上与隧道的关系； •（6）岩体节理裂隙统计分析及地应力场研究。
•（7）结合设计文件、资料和图纸熟悉结果提出施工地质工作和超前预报重点区段。 •因此，隧道施工期地质预报的补充地质调查工作应在洞内地质调查、探测前完成，在预报实施过程中随时补充完善。
洞 内 地 质 调 查
•洞内地质调查和掌子面地质素描是隧道施工过程中的地质工作，是隧道工程全过程地质工作的重要一环，其不仅是对隧道设计地质资料的补充和完善，更为隧道运营阶段隧道病害整治提供完整的隧道地质资料。
•隧道施工期洞内地质调查主要沿隧道边墙进行，应包括以下内容：
•（1）地层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；
•（2）地层分界面产状及其里程位置确定；
•（3）地层产状及其变化测定；
•（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；
•（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况，节理玫瑰花图制作；
•（6）临空面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；
•（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体出现位置、方量等等）。
•条件允许情况下，洞内地质调查成果应采用隧道洞身地质展示图或专门图件来反映。如坍方分布图、涌水点分布图等。
隧道施工掌子面素描
•掌子面地质素描的主要内容基本按洞内地质调查内容相同，包括：
•（1）岩层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；
•（2）地层分界面产状及其位置；
•（3）岩层产状及其变化测定；
•（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；
•（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况；
•（6）掌子面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；
•（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体、涌泥沙出现位置、方量等等）。
•掌子面地质素描采用摄像图示和说明来体现
必要的测试试验
•岩石单荷载强度（Is5a) 试验：同一岩组选取多于15块，厚度≥5cm 的岩块，稍加修饰后，进行单荷载试验
•岩石声波纵波速度测试，一般选择边墙打孔进行穿透测试测定Vpm ，或用锤击法测定Vpm ；在进行Vpm 测试同一地段，取样进行岩石波速Vpm 测定
•涌水点涌水量测量，可采用量筒法、断面法测量确定
•涌水水质分析等等，主要击水点取样进行简易或全分析
目 录
•1 围岩分级概述
•1.1 分级的目的与意义
•1.2 围岩分级国内外现状
•1.3 国内外部分分级方法简介
•1.4 公路隧道围岩分级现状及修订的必要性
•2 公路隧道围岩分级方法
目 录 •2.1 《工程岩体分级标准》GB50218-94简介 •2.2 公路隧道围岩分级（JTG D70-2004）
•3 隧道围岩分级因素的定性划分和定量指标确定方法
•3.1 公路隧道围岩分级因素
•3.2 分级基本因素的确定
•3.3 详细分级时岩体基本质量修正方法
•4 公路隧道围岩分级方法的实施
1 围岩分级概述 •4.1 施工前阶段 •4.2 施工阶段 •4.3 岩体完整性定量指标Kv 、Jv 的现场确定方法
1.1 分级的目的和意义
• 在工程建设的各个阶段：规划、可行性研究、勘探、设计和施工中正确的对岩土体质量和稳定性做出评价，即对其稳定等级做出正确的划分，具有十分重要的意义，它是经济合理地进行岩土工程规划选点（址）、可行性评估、工程结构和对岩土体改良、加固设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行的不可少的条件。
分级目的不同，分级的方法也不同。例如以施工可挖性为目的，就有以可钻性、可爆性为出发点的分级；有以工程岩体稳定性评价、支护加固措施方法为目的，就有以稳定性等级划分为出发点的分级方法。国内外既有和现行的围岩分级方法多数属于围岩稳定性等级的划分方法。
工程岩体（围岩）需要区分的是岩体稳定程度的不同，具有质量和稳定性的差别，是有序的，岩体的级别高，表示稳定性好；反之，级别低，表示稳定性差。而“分类”一词，主要强调的是岩体属性的不同，它是不分序次的，它与工程岩体稳定性并没有确定的联系。所以近年来提出的工程岩体（围岩）分级方法中，均将“分类”修正为“分级”
1.2 围岩分级国内外现状
• 国外应用较广的围岩分级，其中一些在我国有广泛的影响，得到了不同程度的应用。 • 二十世纪五十年代后又相继出现了以评价围岩稳定性和确定支护型式为目的的分级，如劳弗（H.Lauffer ）的按围岩稳定时间的分级（1958年）
美国迪尔（Deere ）按RQD 值得岩体质量分级（1969年）；挪威巴顿（M.Barton ）以岩石质量
指标Q 的分级（1974年）；南非比尼威斯基（Q.Z.Bienianwski ）的节理化岩体的地质力学分级（1974年、1976年）等等（见表1）。
•表1 国外部分工程岩体（围岩）分级法
• 国内，20世纪50-60年代初，直至1972年，基本上沿用普氏f 值分级方法，60年代末至70年代初开始，提出了各种结合各部门行业特点的围岩分级（分类）方法。1972年中国科学院地质研究所提出了以划分岩体结构类型为主的分类方法。
• 铁道部、总参305部队同年提出了以围岩地质条件的定性描述，岩体结构特征和岩石强度并考虑其他因素的综合分级方法。随着地下工程锚喷支护技术的发展，各部门都提出了为锚喷支护设计、施工用的地下工程岩体分级方法。70年代随着声波技术的推广应用，以声波参数为分级参数的分级相继出现。
• 表2例举了国内主要围岩分级方法，纵观国内外主要围岩分级方法，从早期以单指标单因素的分级方法，逐步发展为多因素综合指标的分级方法和多因素定性、定量指标结合的分级，近年又提出了以多因素指标的复合指标——岩体质量系数的岩体分级。
1.3 国内外部分围岩分级简介
•1.3.1 南非地质力学分级法（RMR ）
• 该法由南非比尼威斯基（Bieniawski ）博士于1973~1975年间提出，该法分三步进行。首先根据（表3-1）确定各分级判据获得的分值，把分值累计起来可得岩体的总分值，按总分值评价岩体属于哪一级别，第二步是按裂隙产状对不同工程的影响程度（表3-2）修正为裂隙对各类工程的作用不是等同的。
• 第三步可根据作者建议的岩体工程围岩分类表（表3-3）来预测围岩的自支撑时间、岩体的抗剪强度性质以及可挖性等，以此作为设计与施工的参考依据。
• 由于记分法简单易行，此法曾获得一定的推广。缺点是必须依赖有经验的地质人员。
• 1.3.2 岩体质量指标Q 分类法（NGI 法）
• 1974年挪威学者N. 巴顿、R. 利恩与R. 伦德提出了一个Q 分类法。Q 是岩体质量的简称，它由RQD 、节理组数J n 、节理面粗糙度J r 、节理蚀变程度J a 、裂隙水影响因素J w 以及地应力影响因素SRF 等六项指标组成，其计算公式为：
• 其它的每项指标都可从相对应的表格查得（表4-1至表4-5）。Q 值愈大，表示岩体的质量愈好。
• 岩体质量为一综合指标，它的范围一般为0.001~1000，不同Q 值得级别可根据表4-6确定。
表4-1 节理组数J n
表4-2 节理面粗糙度J r
表4-3 节理蚀变程度J a
表4-4 裂隙水影响因素J w
表4-5 地应力影响因素SRF
南非法采用记分法，要求的指标比较容易获得，因此在矿业界获得更多的应用，Q 法则主要应用于隧道与大型地下硐室，应用较广。
•1.3.3 铁科院西南所1985年提出的“隧道工程岩体分级”
• 该分级法认为影响隧道岩体稳定性的因素主要有以下几点：
（1）岩体的完整性；（2）岩石的质量；（3）结构面的状态；（4）地下水情况；(5)地应力状态。
分级时，首先对基本参数评价，将它们的评分相加，得出岩体质量指标（RMQ ）的基本值（表5-1）。然后用各修正参数分级评分（表5-2）之和修正基本值，得出岩体质量指标（RMQ ）的最终值，按RMQ 值得大小将工程岩体分为五级，（表5-3），即
RMQ=K+Q+C
式中：K ——岩体完整性分级评分数；
Q——岩石质量分级评分数；
C——修正参数之和
表5-1 分级的基本参数及分级评价分数
表5-2 分级的修正参数及分级折减分数
•1.3.4 水利电力部昆明勘测设计院在“水利水电工程勘察规范”中提出的地下洞室围岩分类
1）初步围岩分类;
2）详细围岩分类; 对A ）岩石强度，B ）岩体完整性，C ）结构面状态（起伏、张开度、延伸长度等），D ）地下水，E ）结构面方位等几个方面分别评分。
3）类别判定是按点分及岩体强度应力比S 二次评判，判定见表6.
•1.3.5 铁路隧道围岩分级（TB1003-99）
在原有铁路隧道围岩分类的基础上，参照国家标准《工程岩体分级标准》，以定性划分为主，引入岩石强度和围岩弹性波纵波速度，将围岩划分成六级，围岩稳定级别序次按国标排序，与原有围岩分类排序相反。铁路隧道围岩分级按表7确定。
表7 铁路隧道围岩分级
1.4 公路隧道围岩分级现状及修订的必要性
原有公路隧道围岩分类，主要根据围岩的定性描述进行划分，缺少明确，具体的定量指标，存在随意性较大，准确性较低的缺点，应用时对同一岩体类别的划分常常分出现因使用
者的经验或认识不同而异，根据调查分析原铁路、公路隧道设计规范规定的围岩分 类方法得出的围岩类别，与实际开挖的围岩类一致的只占50%左右，有30—40%的相差1～2类。因此，为了适应快速发展的公路隧道工程建设的发展，为了减少因围岩类别不准确而引起的设计与施工方案的变更和因此而造成的损失，有必要对公路隧道围岩分级方法修订使之变成实用、准确的分级方法。
由于《工程岩体分级标准》（GB50218——994）是基础性的国家标准，它适用于全国各行业的一切岩石工程的工程岩体分级，带有一定的强制性。因此各个部门、行业在修订相关分级规范时，都应尽量与《工程岩体分级》级方法靠拢，标准尽量一致。当然，由于行业不同，工程的性质、规模和用途不同，各部门的分级方法可以有所差异。新的公路隧道围岩分级（JTGD70—2004）的编制正是遵循上述依据开展。
2 公路隧道围岩分级
2.1 概述
2004年编制的公路隧道围岩分级方法，根据编制组制订的修改原则和交通部等有关专家的意见，提出了以《工程岩体分级标准》为基础，结合公路隧道一般为双车道，断面较大的特点，同时要求分级应包括岩体和土体围岩分级。
因此在编写公路隧道围岩分级时，采用《工程岩体分级标准》的分级原则和方法，并参照现行铁路隧道围岩分级方法中关于土体围岩分级的方法，包括土体围岩分级方法，将围岩由好至坏划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级。
《工程岩体分级标准》是全国通用的一项基础标准，适用于各种类型的岩石工程。该标准具有如下特点：
（1）总结国内外工程岩体（围岩）分级方法基础上，由国内五个有关部门共同编制完成。例如岩体基本质量标准BQ 值计算公式，地下工程岩体定级时，考虑地下水，主要的软结构面产状以及初始应力状态的影响，
对岩体基本质量指标BQ 进行修正的系数K 1、K 2、K 3，都是分析对比了国内外多种分类方法中规定的做法和数据后确定的，随着对国内400多组（点）的地下工程实际的数据，按《标准》方法通过反馈分析进行了验证，表明《标准》方法是可行的。
（2）采用分两步划分的方法进行工程岩体定级。即先根据影响工程岩体稳定性的主要（强度和完整性）的定性划分和定量指标对工程岩体基本质量级别进行划分，然后再针对具体工程的性质和条件作修正。 对于工程建设的初步阶段，为初步定级。根据影响工程岩体稳定性的其它因素，对初步分级进行‘修正或调整，这时的分级称之为详细分级。
（3）分级因素的选择必须紧紧地围绕岩体稳定性分级这个主体。
① 因素的选择，既要全面、充分，又要分清主次，分出层次来。主要因素是决定岩体稳定性的基本因素，是地质体的本来属性，是各类工程岩体的共性；次要因素对岩体稳定性的影响随工程类型不同而异，随岩体的赋存条件不同而异，是附加因素。
② 选定的分级因素须是各自独立的，而不应相互交叉或包容。
③ 为了简化分级方法，《标准》把众多因素进行了分类组合，归并成为复合因素作为分级因素，避免把各种影响因素并行罗列。
《标准》把岩石强度特性、变形特性，以及其他有关的物理力学特性，如重度等，都归属于岩石的坚硬程度一族；而岩体中不连续面的数量、规模、产状、密度，以及不连续面张开情况、充填情况。起伏状态等，都属于岩体的完整程度一类。随具体工程条件、随岩体的赋存条件不同而异，都归为次要因素。
④采用定性定量相结合，经验判断与测试计算相结合的方法进行分级，这是当今主要分级方法的共同特点。
地质专家或工程人员在现场凭经验、直觉对岩体质量所作的判断，一般是定性的，往往比较模糊，因人而异，不具有统一的标准，有一定的随意性和不确定性。
另一方面，单纯依靠对岩体性状进行测试，利用取得的数据进行计算，以取得岩体质量指标的定量方法，虽然看起来有科学依据、准确，但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某一数学公式，很难全面、准确地概括各种可能情况。况且实际工作中，取样、测试的数量一般都有限，取样代表性有局限。因此，近廿年来，工程岩体（围岩）分级方法，都把定性定量结合起来，如巴顿Q 分类系统方法中的各个因素指标的量化，都是在定性划分的基础上确定的。
定性和定量结合，可以相互比较，验证，有利于克服各个方面的不定，提高分级方法的准确性和可靠性。
《工程岩体分级标准》规定，根据岩体定性特征和岩 体基本质量指标—BQ 值两者结合按表7确定工程岩体基本质量级别，即岩体初步分级。
岩体基本质量指标（BQ ），应根据分级基本因素的定量指标R C 的兆帕数值和K v 值，按下式计算：
BQ=90+3Rc +250Kv
注：使用上式时，应遵守下列限制条件：
①. 当>90Kv 时，应以R C ＝90K v ＋30和K 代入计算BQ 值；
②. 当K v >0.04Rc +0.4时，
应以K v ＝0.04R c +0.4和代入计算BQ 值。
在隧道围岩详细定级时，有下列情况之一时应对岩体基本质量指标值（BQ ）进行修正，并以修正后的值【BQ 】，再按表7确定围岩级别。
（1）有地下水（K 1）；
（2）岩体稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用（K 2）；
（3）工程地区属高初始应力区（K 3）。
岩体基本质量指标修正值（【BQ 】），
按下式计算：
【BQ 】＝（BQ ）-100(K1+K2+K3)
式中：【BQ 】—岩体基本质量指标修正值；
K1—地下水影响修正系数；
K2—主要软弱结构面产状影响修正系数；
K3—初始应力状态影响修正系数。
2.2 新编公路隧道围岩分级
修编的原则与方法 ：
新分级应与现行《工程岩体分级标准》靠拢，以它为基础，对既有隧道围岩分类进行修正 。
采用定性划分与定量指标相结合的方法，按《工程岩体分级标准》规定，以岩体基本质量指标BQ 值或修正后的[BQ]值及岩土体的定性特征，按表8确定围岩级别。
围岩为土体时，其分级方法应当与岩石工程方法不同。一般土体按其组成成分、颗粒大小等进行分类，影响土体稳定性的因素除上述因素外，土体的结构、密实度、固结状态、含水量等也是影响的重要因素 。
3 公路隧道围岩分级因素定性划分，定量指标确定方法
3.1公路隧道围岩分级因素
围岩的级别及其稳定性决定于多因素的综合影响，这些因素有地质因素和工程因素，前者主要有岩石的物理力学性质，岩石的结构状态的原生和次生的特征，水的作用等。工程因素主要指工程尺寸和施工方法等。
地下工程围岩具有既是工程载体，又是工程结构的双重特性。
无论作为载体还是作为结构，岩石强度都是决定围岩稳定性的基本因素之一。但岩体是不匀质、非连续性的材料，是经历了多次构造运动和风化等各种地质营力的作用，形成含有各种结构面的复杂介质。岩体的整体强度，不仅取决于岩石的强度，还取决于岩体完整程度，所以岩体的完整程度是决定围岩稳定性的又一基本因素。
国内外研究者认为，岩体的含水状态，软弱结构面产状与工程轴线的组合关系，以及工程场区的初始地应力状态等因素，对隧道围岩的稳定性的影响是不可忽视的。因此在隧道围岩分级中，我们把岩石坚硬程度、岩体的完整程度作为分级的基本因素，而将地下水、结构面产状、
初始地应力状况作为分级的次要因素。
3.2 分级基本因素的确定
•3.2.1. 岩石坚硬程度定量指标确定
表征岩石坚硬程度的定量指标有多种，例如：岩石单轴抗压强度、弹性（变形）模量、点荷载强度、回弹值、声波纵波速度等等。其中，岩石单轴抗压强度应用最广，具有容易测取、代表性强，并且具有与其它力学指标有良好的相关性的特点，利用它可以换算出岩石的抗拉强度、抗剪强度，甚至三轴抗压强度。
由于岩石在饱和状态下的单轴强度可以近似地认为反映了风化作用和地下水作用的影响，因此本标准确定岩石单轴（饱和）抗压强度R c 为评价岩石坚硬程度的主要指标。
岩石点荷载强度I S 测试是本世纪六十年代发展起来的一种新方法，由于该方法具有所用的仪器轻便，方便于现场试验，试件少加工或不加工，同时它可以测定不能加工成形的严重风化岩石的强度，可以保持试件的天然含水状态等优点，而且国内外大量研究成果表明，岩石的R C 与I S(50)之间存在良好的相关性。因此本标准确定岩石点荷载强度作为评价岩石坚硬程度的辅助指标。表9列出了部分有代表性的研究成果。
0.75 建议采用以下R C 与I S （50）的非线性关系式，即R C ＝22.82（I S(50)）
由测得的I S （50）值换算成R C 值，进行确定岩体基本质量标准的计算。
RC 与岩石坚硬程度定性划分的对应关系，见表1 0
•3.2.2岩体完整程度定量指标确定
岩体的完整程度主要指岩体受结构面的切割程度，单元岩块的大小，以及块体间的结合状态。可用来表征岩体完整程度的指标较多，国内外较普遍选用的有岩体完整性系数KV. 岩体体积节理数JV ，岩石质量指标RQD ，节理平均间距dp 。这些指标从不同的侧面，不同程度反映了岩体的完整程度。
综合国内外主要的分级方法，多数认为，上述指标中以Kv. 、Jv 和RQD 能较全面地反映岩体的完整程度。
(1).岩体完整系数Kv ：
2 Kv =(Vpm /Vpr )
式中 Vpr —岩石纵波速度(Km/s)
Vpm —岩体纵波速度(Km/s)
研究表明, 声波在岩体中传播的纵波速度Vpm 不仅与岩体成分. 组构有关, 而且是结构面的发育程度. 结构面的性状. 充填性质。含水状和态等因素有关。岩石纵波速度V pr 是在不含有明显结构面的岩块上用超声波测得的，它反映了完整岩石的属性。因此，大多数研究者认为，依据V pr 和V pm 值确定的K v 值，是一项能较全面地从量上评价岩体完整程度的定量指标。
(2).岩体体积节理数Jv(Volumtric.joint.count.of.Rock.mass)
Jv 是国际岩石力学委员会推荐用来评价岩体节理化程度和表示单元岩块的块度
3的一项指标，它是指岩体在单位体积(m) 内所含节理条数。
经国内外研究者实践证明，J v 值的确可用来评价岩体的完整程度。由于J v 值量测，计算方法简单，在工程勘察的各个阶段容易获得，J v 值能较好地反映节理裂隙存在于岩体中的三维空间的特点。同时研究还表明J v 与K v 、RQD 关系密切，国内外一些单位给出过它们的关系式。因此在公路隧道围岩分级方法中，选取J v 值为评价岩体完整程度的辅助定量指标。
中铁西南院：
昆 明 院 ：
帕尔姆特立姆（挪威）：
(3).岩石质量系数RQD 值
RQD值在国外应用较为广泛，但由于目前我国工程地质勘探中应用金刚石钻头还不普遍，钻具型号也不规范、统一，因此本标准未把它作为评价岩体完整程度的定量指标 。
本标准提出的J v 与K v 、RQD 对照关系表12
•3.2.3 分级因素定性划分方法
（1）岩石坚硬程度的定性划分可按表13确定
（2） 表14 岩石风化程度划分
（3）岩体完整程度定性划分，按表15、表16确定
表16 结构面结合程度的划分
3.3 详细分级时围岩体基本质量指标修正方法
如前一节所述， K1、 K2、K 3修正系数取值按表17表18表19执行。上述三表中修正系数的确定，分析参照国内主要分级方法中的修正系数。综合归纳得出的 。
4 公路隧道围岩分级的实施
4.1 施工前各阶段
施工前包括踏勘、初勘、详勘，即可研、初设、施工设计阶段，应根据隧道设计规范之第三章隧道调查和公路工程地质规范规定的内容对隧道工程场区进行认真的资料搜集、地形、地质踏勘和勘探，测试等工作，
对隧道围岩的工程地质特征做出定性划分，并根据探测获得的岩石强度Rc ，岩体完整系数Kv 或Jv 值等。按隧道围岩分级表，确定围岩的初步定级或详细定级。若定性划分与定量指标确定的级别不一致时，应仔细审定定性特征划分和定量指标计算参数的可靠性，必要时对它们中心观察、测试。
在工程的可行性研究和初步勘测阶段，若无法获取定量参数，可采用定性划分方法或工程类比的方法进行围岩分级，短小隧道工程的围岩分级往往可采用类比法进行分级。 4.2 施工阶段
要在施工前对隧道围岩级别做出准确的划分是很困难的。因此在施工中，根据现场实例的各种资料和数据，应对围岩分级做出修正是必要的
并应根据施工阶段的详细定级，适时对设计和施工方法做出调整。
•4.2.1 施工阶段应做好如下工作
（1）认真分析勘察、设计资料中隧道围岩的工程地质、水文地质特征、确定围岩级别的依据是否充分、准确；
（2）加强施工阶段的地质工作，包括地面补充调查，开挖工作面的直接观察、素描、摄像、量测等工作。
（3）对于工程地质、水文地质复杂的隧道，可采用超前地震波反射探测（TSP ）、声波反射探测（HSP ）、地质雷达等物理方法，或采用超前钻孔、平行导坑、试验坑道等进行超前探测。
（4）现场或取样进行岩石或岩体物理力学特性的补充测试，如岩性的单荷载强度（Is
（50） ）试验，回弹强度测定，岩体和岩石波速等；
（5）围岩岩性、地质构造、地下水等的调查和量测；
（6）综合以上工作所获得的地质、试验和量测资料，对围岩级别进行综合判断。若与原设计给定的围岩级别有差异时，应及时作出修正、变更。
4.3 Kv、Jv 值得现场确定方法
规定中强调了岩体波速测试方法，在V pm 测试地段中采集岩块进行V pr 测试。
关于岩体体积节理数Jv 的测定，可选择在地表露头或开挖工作面上进行，最好在具三个代空间的岩体中开展，测线应垂直量测节理组走向，侧线长度5~10米，对爆破裂隙，已重结如（胶结）的节理不应统计。
5．应用实例
5.1 都汶路
董家山隧道：煤系地层，原定Ⅳ-Ⅲ类（Ⅲ-Ⅳ级），局部Ⅴ级（Ⅱ类）
进口：LK14+263~+715，薄层砂岩夹泥岩，含煤线，节理裂隙发育， Vpm=1816m~2500m/s，Jv=20~30条/m3，Kv=0.25~0.4，Rc=20Mpa渗漏水
•龙溪隧道出口：花岗片麻岩蚀变带Kv=0.1~0.40，Rc=80~100MPa滴水，产状不利，
5.2 西攀路
徐家梁子隧道出口:（RK145+500~+815）原设计主要为Ⅲ类围岩，但施工中揭露的围岩为绢云母片岩，碎裂花岗片麻岩（混合岩），因处于大断裂影响带及次一级断层破碎带，有的已糜棱岩化富水，根据测得岩体纵波速度多低于2000m/s，和变形收敛量测及塌方情况，围岩应属Ⅴ级（Ⅱ类）。
5.3 广西岑（溪）~梧（州）高速路牛岭界隧道
进出口段位花岗岩与奥陶纪浅变质砂岩、板岩（泥岩）互层交界带，原定围岩级别为Ⅴ-Ⅳ（Ⅱ-Ⅲ类），但由于花岗岩处于全强风化带，节理裂隙发育，Jv=20~30条/m3，岩体破碎，BQ 值200~250左右，应为Ⅴ级（Ⅱ类），不宜定为Ⅳ级（Ⅲ类）。
•由于按施工揭露实际对围岩级别进行变更，按Ⅱ类围岩加强支护，减少和避免了塌方的发生。隧道中段有的段落为中厚层变质砂岩和板岩，Rc 为30~60MPa，Jv 值10条/m3左右（中等发育），围岩级别，原定为Ⅳ级（Ⅲ类），根据Vpm=3000m/s，Kv=0.5，含水量少，故建议围岩由Ⅳ级（Ⅲ类）提高为Ⅲ级（Ⅳ类），（BQ 值350~395），实测变形量少，也证明提高围岩级别是合理的。 小结
新公路隧道围岩分级刚刚颁布执行，鉴于新分级方法是根据《工程岩体分级标准》的基本方法和原则，结合将土体围岩一并考虑的分级方法，虽然有较好的基础，但新方法与原分类方法差别较大。因此在实施中有熟悉的过程。
当然新分级方法仍存在许多未解决的问题，特别是分级因素中未包括隧道规模（如跨度大于15m ），因素的量化指标测定的技术要求较高，以及土体围岩分级的依据是什么等都需要今后实践中加以研究解决。主要问题如下：
•1）分级因素的定量评价指标的确定方法，量化指标相关性：如Kv/Jv，Kv/RQD，Jv/RQD，以及Rb/Is（50）等。
•2）土体分级标准研究。
•3）围岩分级与洞跨关系，一般认为围岩级别不应与跨度大小直接挂钩，围岩级别是由自然因素决定的，不随跨度不同而变。但跨度与围岩稳定性有关。同一级别岩体跨度小稳定性要高，跨度大稳定性要降低。这可以在加固支护或减少支护来解决。
•4）确定岩体完整性指标中，如何考虑不连续结构面（节理裂隙层面）的性状（张开度、起伏度、充填情况等）和岩体的风化程度应进一步研究。因为Kv 或Jv 值并不能全面反映不连续面的上述性状。
隧道地质
•1. 概述
•隧道是修建于岩土体中的地下工程。隧道工程的设计和施工必须以工程岩体（围岩）的工程地质、水文地质条件为主要依据。合理、科学的设计和施工方案应该与工程场区的岩土体地质条件相匹配，对场区的地质条件的认识是否清楚和掌握，是隧道工程建设成败的关键之一。
•2. 岩类
•2.1 沉积岩
•沉积岩是母岩（沉积岩、火成岩和变质岩）风化作用、生物作用、剥蚀作用（破岩作用）和某种火山作用产物经风、水的搬运（搬运作用）后由于搬运营力的减弱在一定环境条件下经过沉积、固结成岩作用形成的岩石。
•一般来说，未经构造变动的沉积岩岩层基本为水平岩层或倾角较缓，层理构造是沉积岩的基本构造特征，主要为水平层理、沙纹状理面、交错层理面结构，波痕、干裂、缝合线、叠层和鲕状构造，主要结构面为层面。
•沉积岩有碎屑岩（砂岩、泥（页）岩、砾岩等）和碳酸盐岩（灰岩、白云岩等）是分布较广的两类沉积岩
•2.2 火成岩
•火成岩分侵入岩和喷出岩（火山岩）。前者是地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿地壳内薄弱地带、构造通道等向地壳深、浅部侵入形成，多呈岩脉、岩墙、岩床、岩盖(岩盘) 、岩盆、岩脊、岩基状，由于侵入岩是高温高压岩浆冷凝而成，因此未经构造变动的侵入岩往往具有原生冷凝收缩节理(横节理、纵节理和水平节理) ，主要原生节理走向往往平行岩体的长轴方向，此外在侵入岩边界外存在一定范围的原岩变质，变质程度自边界往外由强变弱。侵入岩按性质可分酸性、中性、基性和超基性等侵入岩。喷出岩是由地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿火山口通道喷溢出地面冷凝形成，多呈岩被、岩锥、火山口和火山通到。流动构造和原生节理是火成岩特有的构造特征。
•2.3 变质岩
•母岩在特定地质和物理化学条件下经过转变再造作用(变质作用) 形成的具有新的矿物组合和结构构造的岩石。在变质岩中，绢云母、绿泥石、蛇纹石和滑石等变质矿物是变质岩矿物成分的基本特征，变余、变晶、交代和碎裂结构是变质岩特有的结构，变质岩构造主要以变余构造和变成构造为主。变质岩中包括浅变质岩，如千枚岩、板岩、变质砂岩等；深变质岩，如片岩混合岩、混合片麻岩。
•3. 地层和地质构造
•3.1 地层
•地层的划分，根据其生成时间（年代）从老到新，划分为太古界、元古界、古生界（寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪）、中生界（三叠纪、侏罗纪、白垩纪）和新生界（第三纪、第四纪）。
•一般来说，除特殊岩类地层外，年代越老的地层岩石成岩程度越高，密度越大；年代越新的地层岩石，成岩程度越低，密度越小，第三、四系地层中的岩石，多呈半成岩状态或松散状态。
•3.2 地质构造
•地质构造是由各种内、外动力地质作用导致的岩石变形的产物，具体表现为岩石的褶皱、断裂、
劈理、节理以及其它的面状、线状构造等。
•构造运动是地球内部应力集中¡ª释放的过程，地震、地壳表面的隆起(造山运动) 、板块的漂移碰撞等无一例外都是构造运动的型式。
•构造运动和外营力作用(地表岩石的风化、剥蚀等) 的结果，即我们今天所看到的地球表面和地质构造。
•与隧道超前地质预报相关的地质构造主要包括：
• （1）水平岩层：岩层的层面基本上是一个水平面，即岩层的同一层面基本处于同一海拔高度。水平岩层主要分布在受地壳运动影响较轻微的地区。其特征是上新下老、地层界线与地形等高线平行或重合、岩层厚度即岩层顶底面高程差、露头宽度与地面坡度成反比。
• （2）倾斜岩层：由于受地壳运动或岩浆活动影响，原来的水平岩层产状发生变化，形成在一定地区内具有大致相同的倾向、倾角的一系列岩层，即倾斜岩层。
（3）褶皱：岩层受力作用发生弯曲即褶皱。岩层向上弯曲，核心部位岩层老，两侧岩层较新，称为背斜；反之，岩层向下弯曲，核心部位岩层新，两侧岩层较老，称为向斜。背斜和向斜是褶皱的两种基本形态类型。由系列向斜和背斜组成的背斜称为复式背斜，由系列向斜和背斜组成的向斜称为复式向斜。
• （4）断层及节理：岩层受力作用发生断裂变形，断裂变形阶段产生的构造统称断裂构造。 •一般地说，沿断裂两侧岩层未发生明显位移或位移极小的断裂称为节理；沿断裂两侧岩层发生明显位移的断裂称为断层。
•根据节理与所在岩层产状要素的关系可分为走向节理、倾向节理、斜向节理，根据节理与区域褶皱枢纽方向、主要断层走向及其他线状构造延伸方向的关系可分为纵节理、横节理、斜节理，按节理的力学成因可分为剪节理、张节理、扭节理。
•断层按断盘的移动可分为正断层、逆断层和平移断层，按断层的走向与区域构造线（如褶皱轴向）的关系可分为纵断层、横断层和斜断层，按断层与地层产状的关系可分为走向断层、倾向断层、斜向断层和顺层断层，按断层产生的力学性质可分为压性断层（层间断层）、张性断层和扭性断层。
•3.3 其它构造：如穹窿构造、火长岩原生构造（侵入岩的破裂构造、锥状岩席及环状岩墙，火山岩的破裂构造及火山构造等）.
•3.4 构造特别是节理、断层作用的最终结果是使岩体破碎甚至泥化、糜棱岩化，造成破碎岩体的强透水性和泥化、糜棱岩化岩体的隔水特性。工程地质工作者，应着重研究断层，节理的上述作用对工程岩体强度、完整状态、岩体质量及稳定性的影响。
•4. 地下水
•在隧道工程施工中，地下水的作用非常活跃：本身可造成隧道涌水；可软化泥化岩石，增大围岩的变形；降低结构面的内聚力，造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；加剧构造岩、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶充填物活动性，引发隧道洞内坍方、泥石流、岩溶
涌突泥灾害；
•隧道工程遇到的地下水类型主要有：第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水、破碎岩富水带等。第四系松散岩类孔隙水主要引起第四系松散岩类的变形坍塌；基岩裂隙水软化泥化岩石增大围岩的变形，降低结构面的内聚力造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；破碎岩富水带多造成涌水和构造岩、风化岩、破碎岩的失稳坍方、泥石流；岩溶地下水则造成隧道岩溶涌水、涌突泥等灾害。
•5. 特殊岩类及其工程地质特性
•5.1 构造岩
•主要是指由于密集节理切割造成破碎岩体、断层错动形成的断层破碎岩、断层糜棱岩和断层泥等。密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体，由于破碎块体间空隙大，破碎岩体带往往是地下水良好的富集、运移通道，同时由于破碎块体间结合力低或无结合力，极易形成坍方；而压性断层挤压错动形成的主干断层带断层泥和糜棱岩带，则具有隔水的特点，主干断层带两侧破碎岩体，尽管破碎块体间存在少量的细粒充填物，但仍具有密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体所具有的工程地质和水文地质特性。
•5.2 软岩
•按工程岩体分级国家标准，岩石单轴抗压（干）≤30Mpa 的岩石统称为软质岩。隧道在软岩中施工的主要工程地质问题是围岩的变形。
•5.3 膨胀岩土
•膨胀岩是指矿物成分中含有强亲水矿物(蒙脱石、伊利石等) ，遇水具涨缩性能的岩石。主要为粘土类岩石，此类岩石通常具性脆、色浅和贝壳状断口等特点。隧道施工遇此类岩土，围岩多出现大的变形问题。
•5.4 盐溶角砾岩
•主要指石膏、碳酸盐岩、芒硝等岩石地层在构造运动过程中由于自身性脆或地层挤压错动造成破碎而后重新胶结、半胶结或未胶结形成的角砾岩，未胶结角砾岩中多充填粘土。半胶结和未胶结角砾岩中的隧道施工，往往易出现围岩的变形坍塌。
•5.5 煤系地层（煤层）
•煤系地层本身除了因节理裂隙发育造成围岩体岩质较软，易风化破碎易出现围岩的变形坍塌外，主要工程地质问题是煤层中所含瓦斯的富集溢出、燃烧、爆炸及煤层采掘废弃矿巷雍水的突出和回填及坍塌体的坍塌对隧道施工带来的危害。
•5.6 含盐层
•石膏、岩盐等易溶解，具强腐蚀性及膨胀性
•上述特殊岩类，由于工程地质特殊性是隧道地质勘查调查的重点，查明其性状外，必须专门对某些特殊岩类、对其稳定性和对隧道设计和施工的影响作出评价。
•6. 不同结构类型岩体变形破坏特征及主要工程地质问题
•6.1 水平岩层中的隧道工程
•水平岩层中的隧道工程施工，主要有厚层或巨厚层水平岩层、厚层夹薄（软）层水平岩层、薄层水平岩层中的隧道工程施工。不考虑岩石中节理的影响，水平岩层中的隧道施工的主要工程地质问题是薄层状水平岩层（包括软夹层）隧道起拱线以上部分的坍方和拱顶板状坍方、厚层夹薄层中的薄层位于隧道顶部时的小板状坍方
•6.2 倾斜岩层中的隧道工程地质问题
•倾斜岩层特别是陡倾岩层，岩层走向与隧道轴线间交角越大，越有利于隧道的施工开挖。不考虑岩石中节理的影响，倾斜岩层中隧道工程可能施工遇到的主要工程地质问题是顺层错动破碎带围岩的稳定性、软岩的变形和失稳破坏问题和脆性岩层在边墙和拱部的张拗折坍落问题
•6.3 断层中的隧道工程地质问题
•压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水；张性断层主干断层带则由张裂角砾岩组成，具有良好的导水特性。
•断层（断裂）及其破碎带是隧道工程施工中遇到的最常见的也是最为复杂的不良地质体之一，在断层（断裂）及其破碎带中发生的隧道洞内工程地质问有主干断层带上盘侧过饱水断层泥及破碎岩夹粘土坍塌涌泥和构造岩（动力变质岩，包括构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩及片理化岩）的失稳坍方和变形问题，严重地威胁隧道的施工和隧道施工人员的人身安全。
•一般来说，压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水。其主要工程地质问题是破碎围岩的变形、失稳坍方、揭穿主干断层带断层泥或断层糜棱岩进入上盘破碎带的涌水、由于过饱水致使靠上盘侧断层泥或断层糜棱岩及破碎围岩稳定性极差造成的坍塌和涌泥 。
•对于张性断层而言，断层（断裂）破碎岩体中很少含粘土质物质，导水性良好，隧道施工揭穿张性断层（断裂）破碎带极易发生坍方和涌水。
•火成岩地区的断层（断裂）及其破碎带，往往带有构造变质现象，在断层（断裂）及其破碎带的两侧，岩体多发生蚀变；在断层（断裂）及其破碎带内，破碎岩体的蚀变则更加重了岩体的破碎，严重的如花岗岩地层中断层（断裂）及其破碎带内岩体手抓即成一把砂子，富水坍塌严重者甚至形成泥砂石流，隧道围岩无稳定性可言；蚀变的辉绿岩脉则遇水变软。早期断裂形成的碎裂岩和糜棱岩的变质和混合岩化作用的结果，则形成变质和混合岩化的碎裂岩和糜棱岩，围岩或稳定性差，或变形大。
6.4 节理裂隙等结构面的不利组合及节理密集带的工程地质问题
•岩层层面、节理面、断层面、岩性分界面等不连续结构面在岩体中的分布组合，有时与隧道周边一道构成对隧道围岩稳定不利的组合体。当隧道施工通过时，这些结构面的不利组合体或自动坍落，或在水及施工扰动作用诱发下坍落；有时这种结构面的不利组合体的坍落往往带来较大规模的隧道围岩坍方。
•任何节理都是在一定条件下岩体受力作用产生的。受剪应力作用产生的剪节理产状稳定、节理面平直光滑、延伸较长、发育较密，易形成节理密集带。在节理密集带内，岩体一般较破碎至破碎，隧道施工穿越节理密集带时，极易发生围岩的失稳坍方。此外，强烈剪性节理密集带中的破碎岩体中由于受压力作用往往含粘土等物质，不利地下水的运移，隧道施工穿越强烈剪性节理密集带中的破碎岩体一般仅见渗水而无大的涌水。受拉应力作用产生的张性节理产状不稳定、节理面粗糙不平、延伸短，积少形成节理密集带，但形成节理密集带时，极易发生隧道围
岩的失稳坍方，且由于张性节理密集带破碎岩体导水性良好易发生隧道施工时的涌水。
•6.5 向斜构造中的隧道工程地质问题
•褶皱是岩层受力作用弯曲的产物。岩层在受力弯曲的过程中，形成向、背斜构造内部小构造，在坚硬脆性岩层中易形成纵张节理和纵（走向）断裂，在软硬相间岩层中则易形成硬岩层中的纵张节理、软岩层中的错动挤压，在向斜的核部甚至存在岩层间的滑脱现象。
•向斜构造盆地往往为储水构造，其内部纵张节理和纵（走向）断裂往往具有良好的导水特性，利于大气降雨、表水和地下水向深部运移，隧道施工揭穿纵张节理密集发育带和纵（走向）断裂破碎带往往发生严重的隧道涌水灾害和围岩的变形失稳破坏。在岩溶地区，沿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带往往是深部岩溶的强发育带；当地层中存在相对隔水层时，隧道施工揭穿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带或沿纵张节理、纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带发育的深部岩溶造成的隧道涌水往往具有承压特点；深部岩溶泥石充填物的涌出则更造成隧道洞内泥石流和突泥灾害。武广铁路大瑶山隧道中段、渝怀铁路园梁山隧道中段都穿过向斜储水构造，施工中发生了突水灾害。
•7. 岩溶工程地质问题
•7.1 概述
•据不完全统计，至1998年底，我国已建铁路公路隧道工程80%以上在施工和运营过程中出现各种各样、程度不同的地质灾害，而岩溶地区隧道又以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭最为突出。岩溶地区铁路隧道地质灾害的发生，施工期往往造成洞内隧道、施工机具和运输轨道的被掩埋或淹没，施工中断，工期延误，洞外则因洞内岩溶涌水涌泥涌沙造成地表塌陷和地表水源枯竭，进而引发地表生态环境灾害；运营期往往造成掩埋或淹没隧道，中断行车。在建渝怀铁路武隆隧道岩溶涌水、圆梁山隧道岩溶涌水和涌泥不仅给施工造成巨大的困难和财产损失，而且对施工人员的生命造成了巨大危害。随着我国交通建设的发展，隧道修建技术水平的提高，在岩溶地区修建铁路、公路隧道越来越多，新近开始建设的宜万铁路200余公里隧道除一座不通过碳酸盐岩地层外其余隧道均在碳酸盐岩地层中通过，预计岩溶地质灾害将较过去修建的任何一条铁路都要复杂且严重。
•截止至1998年底，我国岩溶地区铁路长隧道共26座，其中南方岩溶区17座，北方岩溶区8座，西部岩溶区仅1座。
•随着近年来渝怀、遂渝和宜万铁路的相继开工，南方岩溶区铁路长隧道数量急剧增加，到宜万全线开工，南方岩溶区铁路长隧道将增加22座。
•迄今为止，已建和在建岩溶地区铁路长隧道中：
•南方岩溶区铁路长隧道23座发生过较大岩溶涌水灾害13座，占56.52%；涌泥涌沙灾害8座，占34.78%；地表塌陷5座，占21.74%；地表水源流失或枯竭5座，占领21.74%。
•北方岩溶区发生过较大岩溶涌水灾害2座，占25%；地表水源流失或枯竭1座，占领12.5%。
•7.2 岩溶发育的一般规律
•7.2.1 可溶岩
• 可溶性岩石是岩溶发育的前提条件。岩石的可溶性越强，就越有利于岩溶发育。在常见的碳酸盐类岩石中，纯石灰岩比白云质灰岩及白云岩易受溶蚀；白云岩比硅质灰岩易受溶蚀。在各种碳酸盐类岩石分布地区，岩溶主要在厚层纯灰岩中发育。
•在碳酸盐类岩石中，不溶于酸的物质（粘土、二氧化硅、沥青等）含量越多，岩石的可溶性就越低，岩溶就不易发育。由于这些非可溶物质的存在，阻碍了水同岩石中可溶成份的接触，尤其是这些非可溶物质呈分散状态或以胶结构形式存在时，更是如此。
•可溶性岩石按岩溶发育程度可分为五类：
• a.质纯厚层石灰岩岩溶最发育，多以溶隙和中小型溶洞为主，并有一定数量的大型溶洞； • b.白云质灰岩及白云岩岩溶次之；
• c.大理岩岩溶发育较弱；
• d.泥质灰岩、泥灰岩及泥质、白云质角砾岩岩溶发育很弱；
• e.蚀变灰岩、矽卡岩岩溶发育甚微。
•需指出的是，岩溶多沿着可溶岩层与非可溶岩层接触带分布。碳酸盐类岩石与非可溶性岩层或岩体的接触带，常是地下水运动汇集的地方，由于地下水流常常在这里集中并沿着接触带流动，岩溶常沿着可溶岩层与非可溶岩层的接触带一侧的可溶岩中发育。
•当产状倾斜的可溶岩层与上覆和下伏的非可溶岩层接触时，常在其上覆接触带形成一系列溶井，落水洞等垂直形态的岩溶，在下伏接触带常形成系列岩溶接触泉。
• 7.2.2 地质构造
• 地质构造因素对岩溶发育的影响主要是通过岩体破裂和变形形成的结构面表现出来的，构造裂隙的延伸方向常常控制着地下岩溶的发展方向。可溶性岩石中的构造裂隙，为地下水的运动提供了空间，地下水不断沿着岩石裂隙运移，对可溶岩进行化学溶蚀，形成空洞。 •地质构造对岩溶发育的影响主要表现在以下三个方面：
• a.岩溶沿断层破碎带发育
• b.断层与裂隙是岩体在构造应力作用下形成的破裂构造形迹，它对岩溶发育起着控制作用。
• c.可溶岩层的断层破碎带，特别是张性断层破碎带，利于地下水的运移，地下岩溶特别发育，常发育有地下暗河等大型岩溶，在断层交叉的部位常形成大型溶洞、地下河天窗及地下湖泊等。
• d.岩溶沿着褶皱轴部发育
•在褶曲构造的轴部，纵张裂隙（断层）较多，有利于地下水活动，地下水易沿着张裂隙溶蚀扩展，形成溶蚀裂隙和溶洞，进一步发展成为大型岩溶或暗河。
• e.岩溶沿着层面构造裂隙发育
•在原状水平岩层褶皱过程中，岩层往往发生层间错动或滑动，在层间可产生层面张裂隙或层面扭裂隙，为地下水活动提供运移通道，易发育顺层岩溶。
•7.2.3 地下水的动力条件
•在具备前两个条件基础上，只有在地下水的溶蚀、溶解或冲蚀等水动力作用，才可能发生岩溶，所以说，地下水动力条件与可溶岩、构造条件是岩溶发育的三个必要条件。
•因此，岩溶发育往往具有以下规律：
• a. 受可溶岩与非可溶岩接触带位置控制
• b. 受构造控制：岩溶地下暗河受断层破碎带控制
• c. 溶洞洞壁受岩层层面或垂直节理面控制
7.3 岩溶地质灾害
•纵观岩溶地区隧道地质灾害，主要以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭为主。
•岩溶地质灾害是岩溶隧道经常碰到的问题。对地质工作者而言，应根据岩溶发育的程度，洞穴规洞穴的充填性质和情况，岩溶水动力条件，以及岩溶洞穴在隧道工程中出现的部位，可分别
采用绕避、加固、封堵、引排、跨越等措施通过。
•（1）岩溶充填物围岩变形：岩溶地区隧道围岩大变形主要发生在充填粘土、粘土夹块石岩溶地段，由于岩溶中充填的粘土、粘土夹块石往往含水，自稳能力极差，隧道开挖后因初期支护不及时或支护强度不足，围岩或变形直至失稳破坏，或变形造成初期支护的变形破坏。
•（2）岩溶涌水：岩溶涌水是岩溶地区隧道施工中最常见的地质灾害。据统计，在在建和已建铁路隧道中，80%以上的隧道在施工过程中遭遇过涌水灾害，至今仍有30%的隧道工程处于地下水的威胁中，岩溶隧道更以涌水量大且突然著称。
•岩溶涌水主要是隧道施工揭穿充水岩溶和岩溶水突破隧道洞壁与充水岩溶壁间隔水岩层所致。 •（3）岩溶涌泥：可以说，涌泥是岩溶地区铁路长隧道特有的一种地质灾害，岩溶洞穴中充填的粘土、粘土夹石为这种灾害的发生提供了必不可少的物质条件。
岩溶发育与构造的关系
•8. 采空区及废弃矿巷、煤层、瓦斯软夹层
•采空巷道主要指在采金属、非金属矿巷，废弃；矿巷包括废弃的矿巷、工程坑道。第一种情况：由于矿产开采，巷道中不存在雍水和坍塌物；在采煤矿瓦斯浓度监测严格，即便隧道施工揭穿，亦无因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和瓦斯浓度过大自燃爆炸的问题，但当矿巷位于隧道底下方时，存在隧道底板安全厚度问题；第二种情况：由于处于无管理状态，特别是非国有矿，废弃巷道中雍水、坍塌及废弃煤矿巷道中瓦斯积聚在所难免，因此隧道施工若揭穿废弃矿巷，因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和废弃煤矿巷积聚的瓦斯突出自燃爆炸等灾害事故均有可能发生。
•煤层是隧道施工过程中瓦斯的源地层，瓦斯突出、燃烧、爆炸是煤系地层中隧道施工的大敌，煤层在隧道中的出露位置是瓦斯相对集中之所在。因此确定煤层在隧道中的出露位置是煤系地层隧道施工期超前地质预报的一项重要内容。
•值得提出的是，在深埋隧道还原环境条件下泥炭质页岩中，也存在瓦斯溢出的可能性。贵州崇（溪河）遵（义）高速公路凉风垭隧道炭质页岩中产生的瓦斯即通过灰岩裂隙溢出，严重处甚至在隧道底积水中形成冒泡现象。
•软夹层是沉积岩和沉积变质岩在沉积成岩过程中形成的强度较软的岩层，其对隧道施工的影响主要是围岩变形较大，自稳能力差，易于造成围岩的坍塌破坏；在倾斜岩层和褶皱地层中，软夹层也是顺层断层发育的有利位置。
隧道施工地质
•隧道施工地质工作的重要性
•隧道施工地质工作的主要内容
隧道施工地质工作的重要性
•隧道可行性研究、勘察阶段地质工作成果是隧道工程设计的基础
•隧道施工地质工作是提高隧道施工地质预报准确率的需要
•隧道施工地质工作是对可行性研究、勘察阶段地质工作的补充和完善，是隧道运营过程中隧道地质灾害治理设计、施工的重要依据
•隧道施工地质工作是隧道施工过程中根据实际地质条件进行隧道围岩级别确定和设计变更的依据，也就是说施工地质工作的成果，所获取的地质信息，围岩变形收敛的监测资料是围岩级别修正、动态设计、施工的依据
隧道施工地质工作的主要内容
•资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸
•地面地质补充调查
•洞内地质调查
•隧道施工掌子面素描
•必要的测试试验
•其最终成果是隧道地质纵断面图和隧道地质展示图
资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸
•首先应对整个隧道工程所处地质环境有一个宏观的把握。
•勘察成果是隧道设计文件、图纸、资料提出的依据。整理分析和研究包括勘探（钻探、槽探、坑探、物探）、试验（岩石物理力学试验、钻孔水文地质试验、岩体原位测试等）成果，是确定隧道穿越地层层序、地层岩性、地层产状，构造分布、产状及其性质，隧道水文地质环境，不良地质体（带）分布及其性质，进行隧道涌水量计算，在设计阶段对隧道施工可能遇到的不良地质体（带）分布、性质及可能造成的隧道地质灾害提出宏观预测预报的需要。
•隧道设计文件、资料和图纸是设计者根据隧道预可研和可行性研究报告、隧道初步勘察和详细勘察成果的整理分析研究结果提出的，是可行性研究和勘察成果整理分析研究成果的总结。熟悉设计文件、资料和图纸是宏观把握隧道所处地质、构造、水文地质背景，初步确定隧道施工地质超前预报重点区段的需要。
•本阶段的工作主要包括：
•（1）明确隧道穿越的地层层序、地层岩性、地层产状、地层在隧道轴线上的展布长度、不同地层岩石体的工程地质水文地质特性、特殊地层（煤层、可溶岩地层、膏岩层等）的分布；
•（2）掌握构造特别是断层在隧道轴线上的分布位置、断层及其破碎带宽度、性质、产状；
•（3）明确地层、构造与隧道的关系；
•（4）分析研究可能存在的不良地质体（断层及其破碎带、岩溶发育带、煤层、在采矿巷、废弃矿巷、顺层错动挤压破碎带、软岩段等）的分布位置、性质、规模及其因隧道施工揭穿可能发生的地质灾害，初步提出施工地质超前预报重点区段。
地面地质补充调查
•由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，而长大隧道、地质复杂的隧道、水下隧道、可能存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、瓦斯突出等工程地质灾害的隧道、可能因开挖造成环境生态破坏的隧道、覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道则更是如此，由于勘测设计阶段的地质工作量和投入所限，勘测设计阶段的地质预估预评价仅仅是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况作出微观的把握，需要进行补充地质调查。
•补充地质调查不仅是对勘测设计阶段的地质预估预评价的补充，对隧道所处复杂地质条件的微观的把握，更是确定隧道施工期地质超前预报重点段、减少隧道施工期地质预报盲目性、使预报具有较强针对性的重要保证。
•补充地质调查的内容主要包括：
•（1）不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及其变化；
•（2）构造在隧道地表的出露、分布、性质、规模及其产状变化；
•（3）地表岩溶发育位置、规模及分布规律；
•（4）软层（煤层、石膏层）在地表的出露位置、规模及其产状变化；
•（5）矿坑（巷）走向、展布、高程、雍水、坍塌及其在三维空间上与隧道的关系； •（6）岩体节理裂隙统计分析及地应力场研究。
•（7）结合设计文件、资料和图纸熟悉结果提出施工地质工作和超前预报重点区段。 •因此，隧道施工期地质预报的补充地质调查工作应在洞内地质调查、探测前完成，在预报实施过程中随时补充完善。
洞 内 地 质 调 查
•洞内地质调查和掌子面地质素描是隧道施工过程中的地质工作，是隧道工程全过程地质工作的重要一环，其不仅是对隧道设计地质资料的补充和完善，更为隧道运营阶段隧道病害整治提供完整的隧道地质资料。
•隧道施工期洞内地质调查主要沿隧道边墙进行，应包括以下内容：
•（1）地层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；
•（2）地层分界面产状及其里程位置确定；
•（3）地层产状及其变化测定；
•（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；
•（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况，节理玫瑰花图制作；
•（6）临空面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；
•（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体出现位置、方量等等）。
•条件允许情况下，洞内地质调查成果应采用隧道洞身地质展示图或专门图件来反映。如坍方分布图、涌水点分布图等。
隧道施工掌子面素描
•掌子面地质素描的主要内容基本按洞内地质调查内容相同，包括：
•（1）岩层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；
•（2）地层分界面产状及其位置；
•（3）岩层产状及其变化测定；
•（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；
•（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况；
•（6）掌子面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；
•（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体、涌泥沙出现位置、方量等等）。
•掌子面地质素描采用摄像图示和说明来体现
必要的测试试验
•岩石单荷载强度（Is5a) 试验：同一岩组选取多于15块，厚度≥5cm 的岩块，稍加修饰后，进行单荷载试验
•岩石声波纵波速度测试，一般选择边墙打孔进行穿透测试测定Vpm ，或用锤击法测定Vpm ；在进行Vpm 测试同一地段，取样进行岩石波速Vpm 测定
•涌水点涌水量测量，可采用量筒法、断面法测量确定
•涌水水质分析等等，主要击水点取样进行简易或全分析
目 录
•1 围岩分级概述
•1.1 分级的目的与意义
•1.2 围岩分级国内外现状
•1.3 国内外部分分级方法简介
•1.4 公路隧道围岩分级现状及修订的必要性
•2 公路隧道围岩分级方法
目 录 •2.1 《工程岩体分级标准》GB50218-94简介 •2.2 公路隧道围岩分级（JTG D70-2004）
•3 隧道围岩分级因素的定性划分和定量指标确定方法
•3.1 公路隧道围岩分级因素
•3.2 分级基本因素的确定
•3.3 详细分级时岩体基本质量修正方法
•4 公路隧道围岩分级方法的实施
1 围岩分级概述 •4.1 施工前阶段 •4.2 施工阶段 •4.3 岩体完整性定量指标Kv 、Jv 的现场确定方法
1.1 分级的目的和意义
• 在工程建设的各个阶段：规划、可行性研究、勘探、设计和施工中正确的对岩土体质量和稳定性做出评价，即对其稳定等级做出正确的划分，具有十分重要的意义，它是经济合理地进行岩土工程规划选点（址）、可行性评估、工程结构和对岩土体改良、加固设计、快速安全施工，以及建筑物安全运行的不可少的条件。
分级目的不同，分级的方法也不同。例如以施工可挖性为目的，就有以可钻性、可爆性为出发点的分级；有以工程岩体稳定性评价、支护加固措施方法为目的，就有以稳定性等级划分为出发点的分级方法。国内外既有和现行的围岩分级方法多数属于围岩稳定性等级的划分方法。
工程岩体（围岩）需要区分的是岩体稳定程度的不同，具有质量和稳定性的差别，是有序的，岩体的级别高，表示稳定性好；反之，级别低，表示稳定性差。而“分类”一词，主要强调的是岩体属性的不同，它是不分序次的，它与工程岩体稳定性并没有确定的联系。所以近年来提出的工程岩体（围岩）分级方法中，均将“分类”修正为“分级”
1.2 围岩分级国内外现状
• 国外应用较广的围岩分级，其中一些在我国有广泛的影响，得到了不同程度的应用。 • 二十世纪五十年代后又相继出现了以评价围岩稳定性和确定支护型式为目的的分级，如劳弗（H.Lauffer ）的按围岩稳定时间的分级（1958年）
美国迪尔（Deere ）按RQD 值得岩体质量分级（1969年）；挪威巴顿（M.Barton ）以岩石质量
指标Q 的分级（1974年）；南非比尼威斯基（Q.Z.Bienianwski ）的节理化岩体的地质力学分级（1974年、1976年）等等（见表1）。
•表1 国外部分工程岩体（围岩）分级法
• 国内，20世纪50-60年代初，直至1972年，基本上沿用普氏f 值分级方法，60年代末至70年代初开始，提出了各种结合各部门行业特点的围岩分级（分类）方法。1972年中国科学院地质研究所提出了以划分岩体结构类型为主的分类方法。
• 铁道部、总参305部队同年提出了以围岩地质条件的定性描述，岩体结构特征和岩石强度并考虑其他因素的综合分级方法。随着地下工程锚喷支护技术的发展，各部门都提出了为锚喷支护设计、施工用的地下工程岩体分级方法。70年代随着声波技术的推广应用，以声波参数为分级参数的分级相继出现。
• 表2例举了国内主要围岩分级方法，纵观国内外主要围岩分级方法，从早期以单指标单因素的分级方法，逐步发展为多因素综合指标的分级方法和多因素定性、定量指标结合的分级，近年又提出了以多因素指标的复合指标——岩体质量系数的岩体分级。
1.3 国内外部分围岩分级简介
•1.3.1 南非地质力学分级法（RMR ）
• 该法由南非比尼威斯基（Bieniawski ）博士于1973~1975年间提出，该法分三步进行。首先根据（表3-1）确定各分级判据获得的分值，把分值累计起来可得岩体的总分值，按总分值评价岩体属于哪一级别，第二步是按裂隙产状对不同工程的影响程度（表3-2）修正为裂隙对各类工程的作用不是等同的。
• 第三步可根据作者建议的岩体工程围岩分类表（表3-3）来预测围岩的自支撑时间、岩体的抗剪强度性质以及可挖性等，以此作为设计与施工的参考依据。
• 由于记分法简单易行，此法曾获得一定的推广。缺点是必须依赖有经验的地质人员。
• 1.3.2 岩体质量指标Q 分类法（NGI 法）
• 1974年挪威学者N. 巴顿、R. 利恩与R. 伦德提出了一个Q 分类法。Q 是岩体质量的简称，它由RQD 、节理组数J n 、节理面粗糙度J r 、节理蚀变程度J a 、裂隙水影响因素J w 以及地应力影响因素SRF 等六项指标组成，其计算公式为：
• 其它的每项指标都可从相对应的表格查得（表4-1至表4-5）。Q 值愈大，表示岩体的质量愈好。
• 岩体质量为一综合指标，它的范围一般为0.001~1000，不同Q 值得级别可根据表4-6确定。
表4-1 节理组数J n
表4-2 节理面粗糙度J r
表4-3 节理蚀变程度J a
表4-4 裂隙水影响因素J w
表4-5 地应力影响因素SRF
南非法采用记分法，要求的指标比较容易获得，因此在矿业界获得更多的应用，Q 法则主要应用于隧道与大型地下硐室，应用较广。
•1.3.3 铁科院西南所1985年提出的“隧道工程岩体分级”
• 该分级法认为影响隧道岩体稳定性的因素主要有以下几点：
（1）岩体的完整性；（2）岩石的质量；（3）结构面的状态；（4）地下水情况；(5)地应力状态。
分级时，首先对基本参数评价，将它们的评分相加，得出岩体质量指标（RMQ ）的基本值（表5-1）。然后用各修正参数分级评分（表5-2）之和修正基本值，得出岩体质量指标（RMQ ）的最终值，按RMQ 值得大小将工程岩体分为五级，（表5-3），即
RMQ=K+Q+C
式中：K ——岩体完整性分级评分数；
Q——岩石质量分级评分数；
C——修正参数之和
表5-1 分级的基本参数及分级评价分数
表5-2 分级的修正参数及分级折减分数
•1.3.4 水利电力部昆明勘测设计院在“水利水电工程勘察规范”中提出的地下洞室围岩分类
1）初步围岩分类;
2）详细围岩分类; 对A ）岩石强度，B ）岩体完整性，C ）结构面状态（起伏、张开度、延伸长度等），D ）地下水，E ）结构面方位等几个方面分别评分。
3）类别判定是按点分及岩体强度应力比S 二次评判，判定见表6.
•1.3.5 铁路隧道围岩分级（TB1003-99）
在原有铁路隧道围岩分类的基础上，参照国家标准《工程岩体分级标准》，以定性划分为主，引入岩石强度和围岩弹性波纵波速度，将围岩划分成六级，围岩稳定级别序次按国标排序，与原有围岩分类排序相反。铁路隧道围岩分级按表7确定。
表7 铁路隧道围岩分级
1.4 公路隧道围岩分级现状及修订的必要性
原有公路隧道围岩分类，主要根据围岩的定性描述进行划分，缺少明确，具体的定量指标，存在随意性较大，准确性较低的缺点，应用时对同一岩体类别的划分常常分出现因使用
者的经验或认识不同而异，根据调查分析原铁路、公路隧道设计规范规定的围岩分 类方法得出的围岩类别，与实际开挖的围岩类一致的只占50%左右，有30—40%的相差1～2类。因此，为了适应快速发展的公路隧道工程建设的发展，为了减少因围岩类别不准确而引起的设计与施工方案的变更和因此而造成的损失，有必要对公路隧道围岩分级方法修订使之变成实用、准确的分级方法。
由于《工程岩体分级标准》（GB50218——994）是基础性的国家标准，它适用于全国各行业的一切岩石工程的工程岩体分级，带有一定的强制性。因此各个部门、行业在修订相关分级规范时，都应尽量与《工程岩体分级》级方法靠拢，标准尽量一致。当然，由于行业不同，工程的性质、规模和用途不同，各部门的分级方法可以有所差异。新的公路隧道围岩分级（JTGD70—2004）的编制正是遵循上述依据开展。
2 公路隧道围岩分级
2.1 概述
2004年编制的公路隧道围岩分级方法，根据编制组制订的修改原则和交通部等有关专家的意见，提出了以《工程岩体分级标准》为基础，结合公路隧道一般为双车道，断面较大的特点，同时要求分级应包括岩体和土体围岩分级。
因此在编写公路隧道围岩分级时，采用《工程岩体分级标准》的分级原则和方法，并参照现行铁路隧道围岩分级方法中关于土体围岩分级的方法，包括土体围岩分级方法，将围岩由好至坏划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级。
《工程岩体分级标准》是全国通用的一项基础标准，适用于各种类型的岩石工程。该标准具有如下特点：
（1）总结国内外工程岩体（围岩）分级方法基础上，由国内五个有关部门共同编制完成。例如岩体基本质量标准BQ 值计算公式，地下工程岩体定级时，考虑地下水，主要的软结构面产状以及初始应力状态的影响，
对岩体基本质量指标BQ 进行修正的系数K 1、K 2、K 3，都是分析对比了国内外多种分类方法中规定的做法和数据后确定的，随着对国内400多组（点）的地下工程实际的数据，按《标准》方法通过反馈分析进行了验证，表明《标准》方法是可行的。
（2）采用分两步划分的方法进行工程岩体定级。即先根据影响工程岩体稳定性的主要（强度和完整性）的定性划分和定量指标对工程岩体基本质量级别进行划分，然后再针对具体工程的性质和条件作修正。 对于工程建设的初步阶段，为初步定级。根据影响工程岩体稳定性的其它因素，对初步分级进行‘修正或调整，这时的分级称之为详细分级。
（3）分级因素的选择必须紧紧地围绕岩体稳定性分级这个主体。
① 因素的选择，既要全面、充分，又要分清主次，分出层次来。主要因素是决定岩体稳定性的基本因素，是地质体的本来属性，是各类工程岩体的共性；次要因素对岩体稳定性的影响随工程类型不同而异，随岩体的赋存条件不同而异，是附加因素。
② 选定的分级因素须是各自独立的，而不应相互交叉或包容。
③ 为了简化分级方法，《标准》把众多因素进行了分类组合，归并成为复合因素作为分级因素，避免把各种影响因素并行罗列。
《标准》把岩石强度特性、变形特性，以及其他有关的物理力学特性，如重度等，都归属于岩石的坚硬程度一族；而岩体中不连续面的数量、规模、产状、密度，以及不连续面张开情况、充填情况。起伏状态等，都属于岩体的完整程度一类。随具体工程条件、随岩体的赋存条件不同而异，都归为次要因素。
④采用定性定量相结合，经验判断与测试计算相结合的方法进行分级，这是当今主要分级方法的共同特点。
地质专家或工程人员在现场凭经验、直觉对岩体质量所作的判断，一般是定性的，往往比较模糊，因人而异，不具有统一的标准，有一定的随意性和不确定性。
另一方面，单纯依靠对岩体性状进行测试，利用取得的数据进行计算，以取得岩体质量指标的定量方法，虽然看起来有科学依据、准确，但由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某一数学公式，很难全面、准确地概括各种可能情况。况且实际工作中，取样、测试的数量一般都有限，取样代表性有局限。因此，近廿年来，工程岩体（围岩）分级方法，都把定性定量结合起来，如巴顿Q 分类系统方法中的各个因素指标的量化，都是在定性划分的基础上确定的。
定性和定量结合，可以相互比较，验证，有利于克服各个方面的不定，提高分级方法的准确性和可靠性。
《工程岩体分级标准》规定，根据岩体定性特征和岩 体基本质量指标—BQ 值两者结合按表7确定工程岩体基本质量级别，即岩体初步分级。
岩体基本质量指标（BQ ），应根据分级基本因素的定量指标R C 的兆帕数值和K v 值，按下式计算：
BQ=90+3Rc +250Kv
注：使用上式时，应遵守下列限制条件：
①. 当>90Kv 时，应以R C ＝90K v ＋30和K 代入计算BQ 值；
②. 当K v >0.04Rc +0.4时，
应以K v ＝0.04R c +0.4和代入计算BQ 值。
在隧道围岩详细定级时，有下列情况之一时应对岩体基本质量指标值（BQ ）进行修正，并以修正后的值【BQ 】，再按表7确定围岩级别。
（1）有地下水（K 1）；
（2）岩体稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用（K 2）；
（3）工程地区属高初始应力区（K 3）。
岩体基本质量指标修正值（【BQ 】），
按下式计算：
【BQ 】＝（BQ ）-100(K1+K2+K3)
式中：【BQ 】—岩体基本质量指标修正值；
K1—地下水影响修正系数；
K2—主要软弱结构面产状影响修正系数；
K3—初始应力状态影响修正系数。
2.2 新编公路隧道围岩分级
修编的原则与方法 ：
新分级应与现行《工程岩体分级标准》靠拢，以它为基础，对既有隧道围岩分类进行修正 。
采用定性划分与定量指标相结合的方法，按《工程岩体分级标准》规定，以岩体基本质量指标BQ 值或修正后的[BQ]值及岩土体的定性特征，按表8确定围岩级别。
围岩为土体时，其分级方法应当与岩石工程方法不同。一般土体按其组成成分、颗粒大小等进行分类，影响土体稳定性的因素除上述因素外，土体的结构、密实度、固结状态、含水量等也是影响的重要因素 。
3 公路隧道围岩分级因素定性划分，定量指标确定方法
3.1公路隧道围岩分级因素
围岩的级别及其稳定性决定于多因素的综合影响，这些因素有地质因素和工程因素，前者主要有岩石的物理力学性质，岩石的结构状态的原生和次生的特征，水的作用等。工程因素主要指工程尺寸和施工方法等。
地下工程围岩具有既是工程载体，又是工程结构的双重特性。
无论作为载体还是作为结构，岩石强度都是决定围岩稳定性的基本因素之一。但岩体是不匀质、非连续性的材料，是经历了多次构造运动和风化等各种地质营力的作用，形成含有各种结构面的复杂介质。岩体的整体强度，不仅取决于岩石的强度，还取决于岩体完整程度，所以岩体的完整程度是决定围岩稳定性的又一基本因素。
国内外研究者认为，岩体的含水状态，软弱结构面产状与工程轴线的组合关系，以及工程场区的初始地应力状态等因素，对隧道围岩的稳定性的影响是不可忽视的。因此在隧道围岩分级中，我们把岩石坚硬程度、岩体的完整程度作为分级的基本因素，而将地下水、结构面产状、
初始地应力状况作为分级的次要因素。
3.2 分级基本因素的确定
•3.2.1. 岩石坚硬程度定量指标确定
表征岩石坚硬程度的定量指标有多种，例如：岩石单轴抗压强度、弹性（变形）模量、点荷载强度、回弹值、声波纵波速度等等。其中，岩石单轴抗压强度应用最广，具有容易测取、代表性强，并且具有与其它力学指标有良好的相关性的特点，利用它可以换算出岩石的抗拉强度、抗剪强度，甚至三轴抗压强度。
由于岩石在饱和状态下的单轴强度可以近似地认为反映了风化作用和地下水作用的影响，因此本标准确定岩石单轴（饱和）抗压强度R c 为评价岩石坚硬程度的主要指标。
岩石点荷载强度I S 测试是本世纪六十年代发展起来的一种新方法，由于该方法具有所用的仪器轻便，方便于现场试验，试件少加工或不加工，同时它可以测定不能加工成形的严重风化岩石的强度，可以保持试件的天然含水状态等优点，而且国内外大量研究成果表明，岩石的R C 与I S(50)之间存在良好的相关性。因此本标准确定岩石点荷载强度作为评价岩石坚硬程度的辅助指标。表9列出了部分有代表性的研究成果。
0.75 建议采用以下R C 与I S （50）的非线性关系式，即R C ＝22.82（I S(50)）
由测得的I S （50）值换算成R C 值，进行确定岩体基本质量标准的计算。
RC 与岩石坚硬程度定性划分的对应关系，见表1 0
•3.2.2岩体完整程度定量指标确定
岩体的完整程度主要指岩体受结构面的切割程度，单元岩块的大小，以及块体间的结合状态。可用来表征岩体完整程度的指标较多，国内外较普遍选用的有岩体完整性系数KV. 岩体体积节理数JV ，岩石质量指标RQD ，节理平均间距dp 。这些指标从不同的侧面，不同程度反映了岩体的完整程度。
综合国内外主要的分级方法，多数认为，上述指标中以Kv. 、Jv 和RQD 能较全面地反映岩体的完整程度。
(1).岩体完整系数Kv ：
2 Kv =(Vpm /Vpr )
式中 Vpr —岩石纵波速度(Km/s)
Vpm —岩体纵波速度(Km/s)
研究表明, 声波在岩体中传播的纵波速度Vpm 不仅与岩体成分. 组构有关, 而且是结构面的发育程度. 结构面的性状. 充填性质。含水状和态等因素有关。岩石纵波速度V pr 是在不含有明显结构面的岩块上用超声波测得的，它反映了完整岩石的属性。因此，大多数研究者认为，依据V pr 和V pm 值确定的K v 值，是一项能较全面地从量上评价岩体完整程度的定量指标。
(2).岩体体积节理数Jv(Volumtric.joint.count.of.Rock.mass)
Jv 是国际岩石力学委员会推荐用来评价岩体节理化程度和表示单元岩块的块度
3的一项指标，它是指岩体在单位体积(m) 内所含节理条数。
经国内外研究者实践证明，J v 值的确可用来评价岩体的完整程度。由于J v 值量测，计算方法简单，在工程勘察的各个阶段容易获得，J v 值能较好地反映节理裂隙存在于岩体中的三维空间的特点。同时研究还表明J v 与K v 、RQD 关系密切，国内外一些单位给出过它们的关系式。因此在公路隧道围岩分级方法中，选取J v 值为评价岩体完整程度的辅助定量指标。
中铁西南院：
昆 明 院 ：
帕尔姆特立姆（挪威）：
(3).岩石质量系数RQD 值
RQD值在国外应用较为广泛，但由于目前我国工程地质勘探中应用金刚石钻头还不普遍，钻具型号也不规范、统一，因此本标准未把它作为评价岩体完整程度的定量指标 。
本标准提出的J v 与K v 、RQD 对照关系表12
•3.2.3 分级因素定性划分方法
（1）岩石坚硬程度的定性划分可按表13确定
（2） 表14 岩石风化程度划分
（3）岩体完整程度定性划分，按表15、表16确定
表16 结构面结合程度的划分
3.3 详细分级时围岩体基本质量指标修正方法
如前一节所述， K1、 K2、K 3修正系数取值按表17表18表19执行。上述三表中修正系数的确定，分析参照国内主要分级方法中的修正系数。综合归纳得出的 。
4 公路隧道围岩分级的实施
4.1 施工前各阶段
施工前包括踏勘、初勘、详勘，即可研、初设、施工设计阶段，应根据隧道设计规范之第三章隧道调查和公路工程地质规范规定的内容对隧道工程场区进行认真的资料搜集、地形、地质踏勘和勘探，测试等工作，
对隧道围岩的工程地质特征做出定性划分，并根据探测获得的岩石强度Rc ，岩体完整系数Kv 或Jv 值等。按隧道围岩分级表，确定围岩的初步定级或详细定级。若定性划分与定量指标确定的级别不一致时，应仔细审定定性特征划分和定量指标计算参数的可靠性，必要时对它们中心观察、测试。
在工程的可行性研究和初步勘测阶段，若无法获取定量参数，可采用定性划分方法或工程类比的方法进行围岩分级，短小隧道工程的围岩分级往往可采用类比法进行分级。 4.2 施工阶段
要在施工前对隧道围岩级别做出准确的划分是很困难的。因此在施工中，根据现场实例的各种资料和数据，应对围岩分级做出修正是必要的
并应根据施工阶段的详细定级，适时对设计和施工方法做出调整。
•4.2.1 施工阶段应做好如下工作
（1）认真分析勘察、设计资料中隧道围岩的工程地质、水文地质特征、确定围岩级别的依据是否充分、准确；
（2）加强施工阶段的地质工作，包括地面补充调查，开挖工作面的直接观察、素描、摄像、量测等工作。
（3）对于工程地质、水文地质复杂的隧道，可采用超前地震波反射探测（TSP ）、声波反射探测（HSP ）、地质雷达等物理方法，或采用超前钻孔、平行导坑、试验坑道等进行超前探测。
（4）现场或取样进行岩石或岩体物理力学特性的补充测试，如岩性的单荷载强度（Is
（50） ）试验，回弹强度测定，岩体和岩石波速等；
（5）围岩岩性、地质构造、地下水等的调查和量测；
（6）综合以上工作所获得的地质、试验和量测资料，对围岩级别进行综合判断。若与原设计给定的围岩级别有差异时，应及时作出修正、变更。
4.3 Kv、Jv 值得现场确定方法
规定中强调了岩体波速测试方法，在V pm 测试地段中采集岩块进行V pr 测试。
关于岩体体积节理数Jv 的测定，可选择在地表露头或开挖工作面上进行，最好在具三个代空间的岩体中开展，测线应垂直量测节理组走向，侧线长度5~10米，对爆破裂隙，已重结如（胶结）的节理不应统计。
5．应用实例
5.1 都汶路
董家山隧道：煤系地层，原定Ⅳ-Ⅲ类（Ⅲ-Ⅳ级），局部Ⅴ级（Ⅱ类）
进口：LK14+263~+715，薄层砂岩夹泥岩，含煤线，节理裂隙发育， Vpm=1816m~2500m/s，Jv=20~30条/m3，Kv=0.25~0.4，Rc=20Mpa渗漏水
•龙溪隧道出口：花岗片麻岩蚀变带Kv=0.1~0.40，Rc=80~100MPa滴水，产状不利，
5.2 西攀路
徐家梁子隧道出口:（RK145+500~+815）原设计主要为Ⅲ类围岩，但施工中揭露的围岩为绢云母片岩，碎裂花岗片麻岩（混合岩），因处于大断裂影响带及次一级断层破碎带，有的已糜棱岩化富水，根据测得岩体纵波速度多低于2000m/s，和变形收敛量测及塌方情况，围岩应属Ⅴ级（Ⅱ类）。
5.3 广西岑（溪）~梧（州）高速路牛岭界隧道
进出口段位花岗岩与奥陶纪浅变质砂岩、板岩（泥岩）互层交界带，原定围岩级别为Ⅴ-Ⅳ（Ⅱ-Ⅲ类），但由于花岗岩处于全强风化带，节理裂隙发育，Jv=20~30条/m3，岩体破碎，BQ 值200~250左右，应为Ⅴ级（Ⅱ类），不宜定为Ⅳ级（Ⅲ类）。
•由于按施工揭露实际对围岩级别进行变更，按Ⅱ类围岩加强支护，减少和避免了塌方的发生。隧道中段有的段落为中厚层变质砂岩和板岩，Rc 为30~60MPa，Jv 值10条/m3左右（中等发育），围岩级别，原定为Ⅳ级（Ⅲ类），根据Vpm=3000m/s，Kv=0.5，含水量少，故建议围岩由Ⅳ级（Ⅲ类）提高为Ⅲ级（Ⅳ类），（BQ 值350~395），实测变形量少，也证明提高围岩级别是合理的。 小结
新公路隧道围岩分级刚刚颁布执行，鉴于新分级方法是根据《工程岩体分级标准》的基本方法和原则，结合将土体围岩一并考虑的分级方法，虽然有较好的基础，但新方法与原分类方法差别较大。因此在实施中有熟悉的过程。
当然新分级方法仍存在许多未解决的问题，特别是分级因素中未包括隧道规模（如跨度大于15m ），因素的量化指标测定的技术要求较高，以及土体围岩分级的依据是什么等都需要今后实践中加以研究解决。主要问题如下：
•1）分级因素的定量评价指标的确定方法，量化指标相关性：如Kv/Jv，Kv/RQD，Jv/RQD，以及Rb/Is（50）等。
•2）土体分级标准研究。
•3）围岩分级与洞跨关系，一般认为围岩级别不应与跨度大小直接挂钩，围岩级别是由自然因素决定的，不随跨度不同而变。但跨度与围岩稳定性有关。同一级别岩体跨度小稳定性要高，跨度大稳定性要降低。这可以在加固支护或减少支护来解决。
•4）确定岩体完整性指标中，如何考虑不连续结构面（节理裂隙层面）的性状（张开度、起伏度、充填情况等）和岩体的风化程度应进一步研究。因为Kv 或Jv 值并不能全面反映不连续面的上述性状。