围岩分类的原则有多种,它是在人们对隧道工程的不断实践和对围岩的地质条件逐渐加深了解的基础上发展起来的。不同的国家,不同的行业都根据各自的工程持点提出了各自的围岩分类原则。现行的许多围岩分类方法中,作为分类的基本要素大致有三大类:
第Ⅰ类
与岩性有关的要素。例如分为硬岩、软岩、膨胀性岩等,其分类指标是采用岩石强度和变形性质等,如岩石的单轴抗压强度、岩石的变形模量或弹性波速度等。
第Ⅱ类
与地质构造有关的要素。如软弱结构面的分布与性态、风化程度等。其分类指标采用岩石质量指标、地质因素评分法等等。这些指标实质上是对岩体完整性或结构状态的评价。这类指标在划分围岩的类别中一般占有重要的地位。
第Ⅲ类
与地下水有关的要素。
(一)以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分类方法
1、以岩石强度为基础的分类方法
这种围岩分类单纯以岩石的强度为依据,例如我国解放前及解放初期(如修建成渝线时)的土石分类法。即把岩石分为坚石、次坚石、松石及土四类。并设计出相应的四种隧道衬砌结构类型。
2、以岩石的物性指标为基础的分类方法
在这种分类方法中,具有代表性的是前苏联普洛托季雅柯诺夫教授提出的“岩石坚固性系数”分类法(或称“”值分类法,也叫普氏分类法)。它把围岩分成10类。这种分类法曾在我国的隧道工程中得到广泛的应用。
(二)以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法
1、这种分类法以泰沙基分类法为代表
此法是在早期提出的,限于当时的条件仅把不同岩性、不同构造条件的围岩分成九类,每类都有一个相应的地压范围值和支护措施。在考虑问题时是以坑道有水的条件为基础的,当确认无水时,4~7类围岩的地压值应降低50%。这一分类方法曾长期被各国所采用,仍有广泛的影响。
2、以岩体综合物性为指标的分类方法
60年代我国在积累大量铁路隧道修建经验的基础上,提出了以岩体综合物性指标为基础的“岩体综合分类法”,并于1975年经修正后正式作为铁路隧道围岩分类方法,1986年再作修订后列入我国现行的《铁路隧道设计规范》。
(三)与地质勘探手段相联系的分类方法
1、按弹性波(纵波)速度的分类方法
随着工程地质勘探方法,尤其是物探方法的进展。1970年前后,日本提出了按围岩弹性波速度进行分类的方法。围岩弹性波速度是判断岩性、岩体结构的综合指标,它既可反映岩石软硬,又可表明岩体结构的破碎程度。根据岩性、地质状况及土压状态,将围岩分成七类。我国从1986年起也开始将围岩弹性波(纵波)速度引入我国分类法中。
2、以岩石质量为指标的分类方法
所谓岩石质量指标是指钻探时岩芯的复原率,或称岩芯采取率,这是美国伊利诺大学迪尔等人提出的,认为钻探获得的岩芯其完整程度与岩体的原始裂隙、硬度、均质性等状态有关,因此可用岩芯复原率来表达岩体质量。