3.2 影响围岩质量的主要因素

在水利工程地下洞室围岩质量研究中，一般将岩石处于饱和状态下的单轴抗压强度值、岩体结构完整性系数、岩体结构面状态以及地下水环境等作为影响围岩质量评价的主要因素。

（1）饱和单轴抗压强度Rc。岩石在吸水饱和状态下测得的单轴抗压强度值是评定岩石块体强度的重要指标之一。而岩体强度与岩石块体强度获得的方式不同，一般难以准确测试，所以经常采用岩块强度并辅以岩体完整性程度来综合反映各级围岩的稳定性和岩体强度，详见表3.1。

表3.1 饱和单轴抗压强度Rc与岩石坚硬程度关系表

表3.1中的饱和单轴抗压强度Rc取实测值，而在实测值缺失的条件下，通常利用岩石点荷载强度指数Is（50）进行换算，二者的换算关系式为

（2）岩石质量指标RQD。岩石质量指标RQD，又称为修正岩芯采取率，具体计算方法为采用直径为75mm的金刚石钻头辅以双层岩芯管在待测岩石中钻进，连续或取岩芯，求得单位长度钻孔中10cm以上的岩芯总和占有的比例，按式（3.2）计算。

式中：Lp为10cm以上岩芯断块的总长度，cm；Lt为岩芯总长度，cm。

岩石RQD值与岩体质量等级定性描述的关系见表3.2。

表3.2 岩石RQD值与岩体质量等级定性描述关系表

（3）岩体结构完整性程度Kv。岩体结构完整性综合反映岩体的空间结构和力学效应，岩体完整性程度越低，岩体结构的稳定性就越差。同时岩体结构完整性受到诸多因素的影响，如重要结构面间的黏结情况、发育情况以及类型等。结构面在外部环境作用下会产生一定宽度的缝隙，对现场分析结构面整合情况具有重要价值，同时对沿着结构面两壁面产生的岩性及地质环境变化应当进行详细描述，如充填物的物理性质、结构面胶结情况及地下水赋存状态等。岩体结构面整合程度具体划分见表3.3。

表3.3 岩体完整性程度划分表

注 平均间距为主要结构面（1～2组）间距的平均值。

岩体完整性指标Kv是岩体完整性程度的一种定性与定量相互转化的工具，将定性描述量值化，通常借助弹性波探测Kv的大小，若在实际情况下缺乏探测值，则可借助体积节理数Jv计算Kv的值，计算方式可查表3.4和表3.5。

表3.4 体积节理数Jv与岩体完整性指标Kv对应关系表

表3.5 岩体完整性指标Kv与岩体完整程度定性描述对应关系表

（4）地下水。地下水对围岩稳定性影响非常大。一方面，表现为岩石遇水后，在长期荷载作用下物理力学性质弱化，强度降低，甚至对于某些岩体遇水会表现为体积膨胀、崩解、溶蚀等破坏现象；另一方面，当岩体遇水，岩石孔隙即会填充水，形成孔隙水压力，或者岩石节理、裂隙等结构面就会形成渗漏通道。因此，在围岩质量评价中对地下水类型、涌水规模、补给特征等加以规定，在规范中作为岩体基本质量影响的修正系数予以考虑。

（5）结构面状态。地下工程中岩体结构面不仅与岩体完整性程度密切相关，而且也与人为开挖形成的结构面情况有关，开挖洞室轴线走向与天然结构面产状对围岩稳定性的影响较大。因此，在规范中提出将二者对岩体稳定性的影响通过引入岩体基本质量影响修正系数的方式予以考虑。

（6）地应力。围岩稳定性受地应力的影响较大，规范提出地应力应用岩块抗压强度Rc与垂直洞轴线方向的最大初始应力σmax的比值来表示，高初始应力受区域地质构造、隧洞埋置深度、河谷等地形地貌以及岩石强度的影响。在地应力较高区域开挖地下洞室，围岩会发生一系列灾害现象，见表3.6。

表3.6 高地应力区域洞室围岩破坏现象