loading评 分 值 2 岩心质量指标RQD(％) 评 分 值 3 节理间距(cm) 评 分 值 4 节 理 条 件 15 90～100 20 ＞200 20 节理面很粗糙，节理不连续，节理宽度为零，节理面岩石坚硬 30 无 12 75～90 15 60～200 15 节理面稍粗糙，宽度＜1mm，节理面岩石坚硬 25 ＜10 7 50～75 10 20～60 10 节理面稍粗糙，宽度＜1mm，节理面岩石软弱 20 10～25 4 25～50 8 6～20 8 节理面光滑或含厚度＜5mm的软弱夹层，张开度1～5mm，节理连续 10 25～125 2 ＜25 3 ＜6 5 1 0 含厚度＞5mm的软弱夹层，张开度＞5mm，节理连续 评 分 值 5 地下水条件 每10m长的隧道涌水量(L／min 节理水压力/最大主应力比值 总条件 0 ＞125 或 0 或 ＜0.1 或 或 0.1～0.2 0.2～0.5 或 ＞0.5 或 完全干燥 15 或 潮 湿 10 或 或 只有湿气中等水压 (有裂隙水) 7 4 或 水的问题严重 0 评 分 值 B.按节理方向修正评分值 节理走向或倾向 隧道 评分值 地基 边坡 非常有利 0 0 0 有利 -2 -2 -5 一般 -5 -7 -25 不利 -10 -15 -50 非常不利 -12 -25 -60
C.按总评分值确定的岩体级别及岩体质量评价 评分值 分 级 质量描述 平均稳定时间 100～81 Ⅰ 非常好的岩体 (15m跨度)20a 80～61 Ⅱ 好岩体 300～400 35～45 60～41 Ⅲ 一般岩体 200～300 25～35 40～21 Ⅳ 差岩体 100～200 15～25 ＜20 Ⅴ 非常差岩体 ＜15 (10m跨度)1a (5m跨度)7d (2.5m跨度)10h (1m跨度)30min 岩体内聚力(kPa) 岩体内摩擦角(°) ＞400 ＞45 表2-21 节理走向和倾角对隧道开挖的影响
走向与隧道轴垂直 沿倾向掘进 反倾向掘进 走向与隧道轴平行 倾角20°～倾角45°～与走向无关 倾角0°～倾角45°～90° 非常有利 倾角20°～45° 有利 倾角45°～90° 一般 倾角20°～45° 不利 45° 一般 90° 非常不利 20° 不利
图2-7 无支护地下洞室最大当量尺寸De与质量指标Q间的关系
(引自Barton等人，1974)
Q分类法考虑的地质因素较全面，而且把定性分析和定量评价结合起来了，因此，是目前比较好的岩体分类方法，且软、硬岩体均适用。
另外，Bieniawski(1976)在大量实测统计的基础上，发现Q值与RMR值间具有如下的统计关系：
RMR＝9lgQ＋44 (2-14)
霍克和布朗(Hoek and Brown，1980)还提出用Q值和RMR值来估算的强度和变形参数，具体方法将在第六章中讨论。
三、岩体工程分类的发展趋势
为了既全面地考虑各种影响因素，又能使分类形式简单、使用方便，岩体工程分类将向以下方向发展。 (1)逐步向定性和定量相结合的方向发展。对反映岩体性状固有地质特征的定性描述，是正确认识岩体的先导，也是岩体分类的基础和依据。然而，如果只有定性描述而无定量评价是不够的，因为这将使岩体类别的判定缺乏明确的标准，应用时随意性大，失去分类意义。因此，应采用定性与定量相结合的方法。
(2)采用多因素综合指标的岩体分类。为了比较全面地反映影响工程岩体稳定性的各种因素，倾向于用多因素综合指标进行岩体分类。在分类中，主要考虑的是岩体结构、结构面特征、岩块强度、岩石类型、地下水、风化程度、天然应力状态等。在进行岩体分类时，都力图充分考虑各种因素的影响和相互关系，根据影响岩体性质的主要因素和指标进行综合分类评价。近年来，许多分类都很重视岩体的不连续性，把岩体的结构和岩石质量因素作为影响岩体质量的主要因素和指标。
(3)岩体工程分类与地质勘探结合起来。利用钻孔岩心和钻孔等进行简易岩体力学测试(如波速测试，回弹仪及点荷载试验等)研究岩体特性，初步判别岩类，减少费用昂贵的大型试验，使岩体分类简单易行，这也是国内外岩体分类的一个发展趋势。
(4)新理论、新方法在岩体分类中的应用。电子计算机等先进手段的出现，使一些新理论、新方法(如专家系统、模糊评价等)也相继应用于岩体分类中，出现了一些新的分类方法。可以预见这也是岩体工程分类的一个新的发展趋势。
(5)强调岩体工程分类结果与岩体力学参数估算的定量关系的建立，重视分类结果与工程岩体处理方法、施
工方法相结合。
第三章 岩石的物理、水理与热学性质
第一节 岩石的物理性质
岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的。所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。与工程密切相关的物理性质有密度和空隙性。
一、 岩石的密度
3
岩石密度(rock density)是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm。它是建筑材料选择、岩石风化研究及岩体稳定性和围岩压力预测等必需的参数。岩石密度又分为颗粒密度和块体密度，各类常见岩石的密度值列于表3-1。
表3-1 常见岩石的物理性质指标值
(一)颗粒密度
岩石的颗粒密度(ρs)是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。它不包括空隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。如基性、超基性岩浆岩，含密度大的矿物较多，岩石颗粒密度也大，一般为
2.7～3.2g／cm3；酸性岩浆岩含密度小的矿物较多，岩石颗粒密度也小，多变化在2.5～2.85g／cm3之间；而中性岩浆岩则介于上二者之间。又如硅质胶结的石英砂岩，其颗粒密度接近于石英密度；石灰岩和大理岩的颗粒密度多接近于方解石密度，等等。
岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。 (二)块体密度
块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石试件的含水状态，又有干密度(ρd)、饱和密度(ρsat)和天然密度(ρ)之分，在未指明含水状态时一般是指岩石的天然密度。各自的定义如下：
?d?msVVmV (3-1) (3-2) (3-3)
?sat?msat??式中：ms、msat、m分别为岩石试件的干质量、饱和质量和天然质量；V为试件的体积。
岩石的块体密度除与矿物组成有关外，还与岩石的空隙性及含水状态密切相关。致密而裂隙不发育的岩石，块体密度与颗粒密度很接近，随着孔隙、裂隙的增加，块体密度相应减小。
岩石的块体密度可采用规则试件的量积法及不规则试件的蜡封法测定。
二、岩石的空隙性
岩石是有较多缺陷的多晶材料，因此具有相对较多的孔隙。同时，由于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙等。所以，岩石的空隙性比土复杂得多，即除了孔隙外，还有裂隙存在。另外，岩石中的空隙有些部分往往是互不连通的，而且与大气也不相通。因此，岩石中的空隙有开型空隙和闭空隙之分，开型空隙按其开启程度又有大、小开型空隙之分。与此相对应，可把岩石的空隙率分为总空隙率(n)、总开空隙率(no)、大开空隙率(nb)、小开空隙率(na)和闭空隙率(nc)几种，各自的含义如下：
n?VvV?100%?(1??d)?100% (3-4) ?sVv0VVvbV?100% (3-5) ?100% (3-6)
n0?nb?na?VvaVV?100%?n0?nb (3-7) ?100%?n?n0 (3-8)
nc?Vvc式中：Vv、Vvo、Vvb、Vva、Vvc分别为岩石中空隙的总体积、总开空隙体积、大开空隙体积、小开空隙体积及闭空隙体积；其它符号意义同前。
一般提到的岩石空隙率系指总空隙率，其大小受岩石的成因、时代、后期改造及其埋深的影响变化范围很大。常见岩石的空隙率见表3-1，由表可知，新鲜结晶岩类的n一般小于3％，沉积岩的n较高，为1％～10％，而一些胶结不良的砂砾岩，其n可达10％～20％，甚至更大。
岩石的空隙性对岩块及岩体的水理、热学性质及力学性质影响很大。一般来说，空隙率愈大，岩块的强度愈大、塑性变形和渗透性愈大，反之愈小。同时岩石由于空隙的存在，使之更易遭受各种风化营力作用，导致岩石的工程地质性质进一步恶化。对可溶性岩石来说，空隙率大，可以增强岩体中地下水的循环与联系，使岩溶更加发育，从而降低了岩石的力学强度并增强其透水性。当岩体中的空隙被粘土等物质充填时，则又会给工