3.3 分级因素的定量指标

3.3.1 岩石坚硬程度，是岩石(或岩块)在工程中的最基本性质之一。它的定量指标和岩石组成的矿物成分、结构、致密程度、风化程度以及受水软化程度有关。表现为岩石在外荷载作用下，抵抗变形直至破坏的能力。表示这一性质的定量指标，有岩石饱和单轴抗压强度R_c、点载荷强度指数I_s(50)回弹值r等。在这些力学指标中，饱和单轴抗压强度容易测得，代表性强，使用最广，与其他强度指标密切相关，同时又能反映出岩石受水软化的性质，因此，采用饱和单轴抗压强度R_c作为反映岩石坚硬程度的定量指标。
    岩石点荷载强度试验主要用于岩石分级和估算岩石饱和单轴抗压强度。这项试验以其方法简便、成本低、便于现场试验、可对未加工成型的岩块进行测试等优点，得到广泛使用，在我国已取得新的进展，并积累了大量测试资料。
    国内外研究结果表明，岩石点荷载强度与饱和单轴抗压强度之间有一定的相关性，表5列举了二者之间的回归方程。
    根据国内现有的测试方法和试验研究成果，考虑测试岩石种类的代表性、测试数据的可靠程度，本条采用公式(3.3.1)。该式主要是在铁道部第二勘测设计院试验成果回归方程的基础上获得。考察国际岩石力学学会试验方法委员会建议方法和国内对不同岩性试验成果回归方程式，基于公式(3.3.1)的饱和单轴抗压强度结果基本合适。
    由于点荷载试验的加荷特点和试件受荷载时的破坏特征，该项试验不适用于砾岩和R_c不大于5MPa的极软岩。
    在本标准中，宜首先考虑采用饱和单轴抗压强度作为评价岩石坚硬程度的指标，并参与岩体基本质量指标的计算。若用实测的I_s(50)时，则必须按公式(3.3.1)换算成R_c值后再使用。

表5 岩石饱和单轴抗压强度与点荷载强度关系

3.3.2 岩体完整程度的定量指标，国内外采用的不尽相同。较普遍的有：岩体完整性指数K_v，岩体体积节理数J_v、岩石质量指标RQD、节理平均间距d_p、岩体与岩块动静弹模比、岩体龟裂系数、1.0m长岩心段包括的裂隙数等。这些指标均从某个侧面反映了岩体的完整程度。目前国内的诸多岩体分级方法中，大多数认为前三项指标能较全面地体现岩体的完整状态，其中K_v和J_v两项具有应用广泛、测试或量测方法简便的特点，且两者相互间关系的论证相对较为充分，因此本标准选用K_v和J_v来定量评定岩体的完整程度和计算岩体基本质量指标。
    岩体内普遍存在的各种结构面及充填的各种物质，使得声波在它们内部的传播速度有不同程度的降低，岩体弹性纵波速度(V_pm)反映了由于岩体不完整性而降低了的物理力学性质。岩块则认为基本上不包含明显的结构面，测得的岩石弹性纵波速度(V_pr)反映的是完整岩石的物理力学性质。所以，K_v既反映了岩体结构面的发育程度，又反映了结构面的性状，是一项能较全面地从量上反映岩体完整程度的指标。因此，本标准规定以K_v值为主要定量指标。
    岩体体积节理数J_v(本标准泛指各种结构面数)是国际岩石力学学会试验方法委员会推荐用来定量评价岩体节理化程度和单元岩体块度的一个指标。经国内铁道、水电及国防等部门一些单位应用，认为它具有上述物理含意，而且在工程地质勘察各阶段及施工阶段均容易获得。考虑到它不能反映结构面的结合程度，特别是结构面的张开程度和充填物性状等，而这些恰是决定岩体完整程度的重要方面。因此，本条规定J_v值作为评价岩体完整程度的代用定量指标，没有作为主要的定量指标。采用J_v值时，须按表3.3.2查得对应的K_v值后再使用。
    表3.3.2中数值范围的界限处理采用了约定表达方式(下同)。如对J_v值规定，分别表示J_v＜3、10＞J_v≥3、20＞J_v≥10、35＞J_v≥20及J_v≥35等5种条件。
    国内一些单位对J_v与K_v的关系做了研究，认为这二者之间有较好的对应关系，如表6、表7所列。本条中的J_v与K_v对应关系表3.3.2是综合这些科研成果的结果。

表6 Jv与Kv对照表（水电部昆明勘测设计院）

表7 Jv与Kv对照表（铁道部科学研究院西南分院）

3.3.3 本条表3.3.3给出R_c值与岩石坚硬程度的对应关系，使定性划分的岩石坚硬程度有一个大致的定量范围值。值得说明的是，表3.3.3并不是岩体质量定性和定量分级中必须用到的表，只是定量指标在定性划分上的初步对应关系。国内各部门，多采用R_c这一定量指标来划分岩石坚硬程度，参见表8。从表中可知，各部门所划分的档数和界限值虽不尽相同，但都以30MPa作为硬质岩与软质岩的划分界限。关于坚硬岩石的划分，这里选取60MPa作为界限值，是考虑到工程界的已有习惯，为工程界所接受。实际上，对坚硬岩石，岩石的饱和单轴抗压强度值一般都在较大程度上高于60MPa。

表8 国内岩石坚硬程度的强度划分

3.3.4 本条表3.3.4给出K_v值与岩体完整程度的对应关系，使定性划分的岩体完整程度有一个大致的定量范围值。

    国内一些单位或规范根据K_v值对岩体完整程度作了划分，如表9所列。本标准总结和参考了这些划分情况，并根据编制过程中收集的样本资料，在表3.3.4中给出了与定性划分相对应的各档次的岩体完整性指数K_v值。

表9 国内岩体完整性指数Kv划分情况