1.5 岩土的工程分类

目前岩土的工程分类已纳入工程规范，首先从大类分为岩体、岩石和土体，然后再细分。参照有关文献做如下讨论。

1.5.1 岩体的工程分类

岩体工程分类既是工程岩体稳定性分析的基础，也是评价岩体工程地质条件的一个重要途径。岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把工程地质条件和岩体的力学性质联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。其目的是通过分类，概况地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计、加固、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。

目前国内外已提出的岩体分类方案得到大家共识的有数十种之多，多以考虑地下洞室围岩稳定性为主，有定性的，也有定量或半定量的，有单一因素分类，也有考虑多种因素的综合分类。各种方案所考虑的原则和因素也不尽相同，但岩体的完整性和成层条件、岩块强度、结构面发育情况和地下水等因素都不同程度地考虑到了。下面主要介绍几种国内外在水工建设工程中应用较广、影响较大的分类方法。

1.岩体完整程度分类

《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）规定岩体完整程度可按表1.7分类。《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）也有类似的规定。

2.岩体按结构类型的划分

《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487—2008）规定岩体按结构类型可按表1.8划分。

3.按岩体质量等级的围岩分类

对岩体质量的评价有着不同的评价标准，如按裂隙率大小、裂隙间距、岩体的大小以及岩石质量指标等。但是这些指标只能表示岩体的完整程度，不足以反映整个岩体的工程质量。决定岩体质量高低的还应包括节理、裂隙性状特征与充填情况、岩体的强度以及地下水的作用等因素。

（1）按岩体质量指标分级。美国伊利诺斯大学用岩体质量指标RQD来表示岩石的完整性。其方法是采用其直径为75mm的双层岩芯管金刚石钻进，提取直径为54mm的岩芯，将长度小于10cm的破碎岩芯及软弱物质剔除，然后测量大于或等于10cm长柱状岩芯的总长度（LP）。用这一有效的岩芯长度与采集岩芯段的钻孔总进尺（L）之比，取其百分数就是RQD。用式（1.50）表示：

按照RQD值大小可把岩石分成5个质量等级（表1.9）。由于RQD在一定程度上反映了岩体中不连续机构面的发育程度，通常把它当作衡量岩体完整程度的指标。而迪尔则依此作了单因素的围岩分类，根据岩石质量等级的高低，提出对隧洞开挖和支护方法的具体建议。由于该分类目的性明确，采用的方法很简单而且建议又很具体，所以在国外一度受到欢迎。可是单靠RQD一项指标而不去考虑其他地质因素的影响，要想判断围岩的稳定性显然是不全面的。针对这一缺陷，又有以巴顿、威克霍姆以及比尼奥斯基为代表提出的综合岩体质量评价和相应的围岩分类。《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）规定了岩体基本质量的影响因素及岩体基本质量的分级。以下就地质力学围岩分类方法予以扼要的介绍。岩体质量的分级详见《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）的详细内容。

（2）岩体质量评分（RMR）（地质力学围岩分类）。由比尼卫斯基（Bienawski，1973）提出，后经多次修改，于1989年发表在《工程岩体分类》一书中。该分类系统由岩石强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5类指标组成。分类时，根据各类的指标的数值，按表1.10中A的标准评分，求和得总分RMR值。然后按表1.10中B和表1.11的规定对总分作适当的修正。最后用修正后的总分对照表1.10中C求得所研究岩体的类别及相应的无支护地下洞的自稳时间和岩体强度指标（c，φ）值。

图1.28 岩体质量等级与洞壁自立时间

此外，从图1.28可以初步判断出各个质量等级的围岩，在各种洞径的情况下，自立时间的长短，根据Ⅰ～Ⅲ级岩体中建洞经验发现岩体变形模量与RMR之间存在下列关系：

比尼卫斯基按照根据上述分类，对凿眼放炮施工条件下，各类岩体的开挖支护要求都有具体的建议。实践证明，他的建议基本上是合理的。

1.5.2 岩石的工程分类

1.岩石按坚硬程度分类

《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）规定岩石坚硬程度可按表1.12分类。

2.岩石按风化程度分类

《工程岩体分类标准》（GB/T 50218—2014）中提出的岩石风化程度分类见表1.13，《岩土工程勘探规范》（GB 50021—2002）还给出了类风化程度参数指标，见表1.13。

1.5.3 土的工程分类

自然界中土的种类不同，其工程性质也必不相同。从直观上，可以粗略的把土分成两大类，一类是土体中肉眼可见的松散颗粒，颗粒间连接弱，这就是前面提到的无黏性土（粗粒土）；另一类是颗粒非常细微，颗粒间连接力强，这就是前面提到的黏土。实际工程中，这种粗略的分类远远不能满足工程的要求，还必须用更能反映土的工程特性的指标来系统分类。前面已经介绍过，影响土的工程性质的主要因素是土的三相组成和土的物理状态，其中最主要的因素是三星组成中土的固体颗粒。如颗粒的粗细、颗粒的级配等。目前，国际、国内土的工程分类法并不统一。即使同一国家的各个行业、各个部门，土的分类体系也都是结合本行业的特点而制定的。本节主要介绍我国《土的分类标准》（GBJ 145—90）和《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）。

1.土的分类标准（GBJ 145—90）

为了与国际接轨，我国特制定了“土的分类标准”，这一分类体系与一些欧美国家的土分类体系原则相近，仅根据我国的实际情况作了适当修正。按GBJ 145—90分类法，土的总分类体系如下：

对土进行分类时，首先根据有机质的含量把土分成有机土和无机土两大类。无机土中，再根据土中各粒组的相对含量把土再分成巨粒土、含巨粒土、粗粒土和细粒土。根据土的分类标准，各粒组还可以进一步细分。下面分别予以说明。

（1）巨粒土和含巨粒土。土体颗粒粒径在60mm以上的称巨粒。若土中巨粒含量高于50%，该土属巨粒土；若土中巨粒含量在15%～50%之间，该土属含巨粒土。巨粒土和含巨粒土依据其中所含漂石粒含量进一步划分见表1.14。

（2）粗粒土。粗粒土中大于0.075mm的粗粒含量在50%以上。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。岩土中大于2mm的砾粒含量多于50%，属于砾类土；不足50%，则属于砂类土。

砾类土和砂类土再按细粒土（<0.075mm）的含量进一步细分。具体细粒含量与其他相关指标见表1.15和表1.16。

（3）细粒土的分类。细粒土中粒径小于0.075mm的细粒含量在50%以上，且粗粒含量少于25%。细粒土按塑性图分类。塑性图以液限ωL为横坐标，塑性指数Ip为纵坐标，如图1.29所示，图中用A、B两条线和Ip=6和Ip=10及ωL<26%的两端水平线将整张图分成5个区域。若土的液限和塑性指数在图中A线以上，B线以左，Ip=10线以上，则该土属低液限黏土；若土的液限和塑性指数在图中A线以下，B线以右，则该土属高液限粉土。土的具体分类和名称见表1.17。

2.建筑地基基础设计规范（GB 50007—2011）

这种分类方法的体系比较简单，按照土颗粒的大小、粒粗的土颗粒含量把地基土分成碎石土、砂土、粉土和黏性土和人工填土。按我国《土的分类标准》（GBJ 145—90），碎石土和砂土属于粗粒土，粉土和黏性土属于细粒土。粗粒土按照粒径级配分类，细粒土则按塑性指数分类，如图1.29所示为塑性图。

图1.29 塑性图

（1）碎石土。粒径大于2mm的颗粒含量大于50%的土属碎石土。根据粒组含量及颗粒形状，可细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。具体见表1.18。

（2）砂土。粒径大于2mm的颗粒含量在50%以内，同时粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土属砂土。砂土根据粒组含量不同又可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂5类。具体见表1.19。

（3）粉土。粒径大于0.075mm的颗粒含量小于50%且塑性指数小于等于10的土属粉土。该类土的工程性质较差，如抗剪强度低、防水性差、黏聚力小等。

（4）黏性土。粒径大于0.075mm的颗粒含量在50%以内，塑性指数大于10的土属黏性土。根据塑性指数的大小可细分为黏土和粉质黏土，具体见表1.20。

（5）淤泥。淤泥为在静水或缓慢低的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水率大于液限，天然孔隙比大于或等于1.5倍的黏性土。天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的黏性土或粉土为淤泥质土。

（6）红黏土。红黏土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性黏土。其液限一般大于50。红黏土经再搬运后仍保留其基本特征，其液限大于45的土为次生红黏土。

（7）人工填土。人工填土根据其组成和成因可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。

素填土为由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。经压实或夯实的素填土为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水利冲填泥沙形成的填土。

（8）膨胀土。膨胀土为土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水性膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于或等于40%的黏性土。

（9）湿陷性土。湿陷性土为浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015的土。