工程地质围岩Q 系统分类法的认识

李洪碧 耿海洋

(1．内江师范学院，四川内江 641112; 2．四川省清源工程咨询有限公司，四川 成都 610072)

工程地质围岩Q 系统分类法的认识

李洪碧1耿海洋2

(1．内江师范学院，四川内江 641112; 2．四川省清源工程咨询有限公司，四川 成都 610072)

对比不同的工程地质围岩划分方法，对Q系统参数的选择进行了详细分析，并对Q系统在围岩分类中的使用进行了说明，为在工程中对围岩的稳定性判定提供依据，以确定合理的支护方案。

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0 引言

目前国内外工程地质工作中对于围岩分类方法众多，针对不同的目的及行业，常用的分类方法有《水利水电工程地质勘察规范》的HC法、国际《工程岩体分级标准》的BQ法、地质力学系统的RMR分类方法及巴顿等人提出的岩体质量分类Q系统法等。

1 常用的几种地质围岩分类方法

由于工程岩土体本身的不均一性，所以对其做分类评价时不同的分类方法对各种影响地质体的条件认识侧重点有所不同，所以各分类方法对围岩分类时所采用的评价指标也各成一体。HC法的评价指标为T值，BQ法采用的指标为［BQ］值，RMR法采用的评价指标为RMR值，Q系统的评价指标为Q值。同时由于不同的分类方法对影响地质体的各条件的不同侧重，所以各分类方法所采用的地质参数条件也有所差异。HC法是以控制围岩稳定的岩石强度Rb、岩体完整程度Kv、结构面状态、地下水q和主要结构面产状五项因素来做判定的［1］;BQ法所涉及的地质参数有岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体完整性指数Kv、地下水影响修正系数K1、主要软弱结构面产状影响修正系数K2、初始应力状态影响修正系数K3等参数［2］;RMR法所涉及的工程地质参数有岩石材料单轴挤压强度Rc、岩石质量指标RQD、不连续面间距、不连续面条件、地下水条件q、不连续面方向等参数［3］;Q系统分类法涉及的地质参数有岩体质量指标RQD、节理组数Jn、节理粗糙系数Jr、节理蚀变系数Ja、节理水折减系数Jw、地应力折减系数SRF等参数［4］。由以上所列不同分类方法及涉及的地质参数可以发现地质围岩的分类是一种既有定量数值也有定性评价的分类评价。

2 Q系统参数的选择

对于使用Q系统对围岩做分类，涉及到岩体的6个基本参数，并通过以下公式得到Q值以对围岩做分类：

Q值的范围在0．001～1 000之间，代表着围岩质量从极差到极好，分为9个类别，见表1。

表1 Q系统围岩分类描述

下面对使用的6个参数的选取做个说明。

岩体质量指标RQD，其取值按照岩土工程勘察规范的描述，要求是采用钻孔取芯以得到RQD值，但是由于岩土体本身的不均一性，所以在不同点位、不同方向的钻孔其RQD取值可能差异很大;并且在工程中当涉及面积较大时，也难以以点代面，所以在使用中我们是常采用一个统计换算法，用一个估计值表示实际的RQD值(见表2)。我们采用体积节理数Jv来做统计，Jv{Xn，Yn，Zn}，即取三个方向节理数之和，Xn表示水平方向，垂直于洞室走向的节理条数，Yn表示竖直方向节理条数，Zn表示沿洞室延伸方向节理条数［5］。

RQD取值时当RQD＜10时，RQD采用10为计算值参数值，并且RQD取值的数据间距为5即可以满足计算精度要求，如取RQD(%)为 100，95，90 等［4］。

表2 岩石质量指标

参数RQD对应于HC法、RMR法、BQ法等围岩分类法中的岩体完整性系数Kv。

节理组数Jn也同样与岩体的完整性系数有紧密联系，其值在选取时同时考虑到复杂洞室，比如洞室相交或者洞室挂口进洞时，对Jn值分别取3×Jn或2×Jn，一般在取值时的洞室影响范围一般为2倍～3倍洞径。

Jn值的取值标准见表3。

表3 节理组数的对应取值Jn

节理面粗糙系数Jr的取值，先行区分代表性节理及节理特征，张开度，充填物情况等，以查表选择对应性状的取值，同时反映节理面性状的还有一个参数节理风化蚀变系数Ja，此两个参数Jr，Ja反映了节理面的抗剪强度，可反映不利节理面对洞室稳定的影响，在HC法、BQ法、RMR法等等分类法中表述为结构面状态评价。Jr，Ja值见表 4，表 5。

地下水折减系数Jw，在各围岩分类方法中都有所涉及，对地下水对洞室稳定的影响都有统一的认识，但是在取值时，由于表格中的值是近似的估计值，所以使用中要求技术人员要有丰富的野外工作经验，取值见表6。

应力折减系数SRF，在SRF取值时先是分成不同的围岩应力状态及岩石强度，再对不同应力状态及岩石强度的岩体作进一步细化，由于Q系统中没有直接涉及岩石强度的参数，但是其对洞室的影响是通过应力折减参数来表现，见表7。

表4 节理粗糙度对应的取值标准Jr

表5 节理面风化蚀变状况对应的取值Ja

表6 地下水影响系数Jw取值标准

3 Q系统分类法与其他分类方法的不同点

在Q系统围岩分类中，其洞室的支护类型与Q值是紧密相关的，对于不同洞径有一个开挖跨度、直径、侧帮高度与支护比ESR的比值而得到开挖洞室的当量尺寸De，在取得围岩的Q值后，可以查支护分类表以确定支护类型。

表7 应力折减系数SRF取值

对比HC法、RMR法、BQ法、Q系统对岩石强度的取值没有直接采用，同时节理的产状与洞室走向的关系以及节理的出露部位对洞室稳定的影响较大，但是在Q系统分类中没有足够的体现出来，但是该方法的计算直接与不同洞室开挖洞径的支护类型对照，有助于指导我们的支护处理，甚为值得学习。

下面我们通过一个例子对Q系统的计算作一个对比。

某水电站工程的引水隧洞，围岩为二云石英片麻岩，岩石微风化，岩石强度25 MPa，岩体较完整，我们对其几个部位做分析数值对比，见图1～图4。

图1 （0+600）m工作面围岩

图2 （1+224）m工作面围岩

图3（3+870）m工作面围岩

图4 （4+630）m工作面围岩

表8 分类计算参数

表9 相应的围岩分类类别

4 结语

在工程实践中，常用在水电工程中的为HC法，在此我们可以借鉴于Q系统分类做对比，一般我们认为Q系统分类与HC法分类的对照关系如表8，表9所示。Q系统围岩分类方法对比HC法等可以发现，HC法更是对岩体本身条件参数的确认及围岩的划分，对于人为参与的洞室开挖等在Q系统中有不同的反应。

［1］GB 50487-2008，水利水电工程地质勘察规范［S］．

［2］GB 50218-94，工程岩体分级标准［S］．

［3］［加］Evert Hoek．实用岩石工程技术［M］．刘丰收，译．郑州：黄河水利出版社，2009．

［4］Nick Barton and Associates．Some new Q value correlations to assist in site characterisation and tunnel design．International Journal of Rock Mechanics ＆ Mining Sciences，2002(36)：185-216．

［5］《工程地质手册》编委会．工程地质手册［M］．第4版．北京：中国建筑工业出版社，2010．

The understanding of Q system classification method of engineering geological surrounding rock

LI Hong-bi1GENG Hai-yang2

(1．Neijiang Normal University，Neijiang 641112，China; 2．Sichuan Province Qingyuan Engineering Consulting Co．，Ltd，Chengdu 610072，China)

This paper analyzed in detail the selection of Q system parameters through comparing the classification method of different engineering geological surrounding rock，and described the using of Q system in surrounding rock classification，provided basis for stability decision of surrounding rock in engineering，in order to determine the reasonable supporting scheme．

surrounding rock，classification，Q system，parameter

TU457

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.004

1009-6825(2013)10-0075-03

2013-01-28

李洪碧(1980-)，女，硕士，助教; 耿海洋(1981-)，男，工程师