岩体质量分级与地质岩组的应用研究

岩体质量分级与地质岩组的应用研究

时间:2016-12-19 工程建筑论文

  岩体质量分级与地质岩组的应用研究

  该部分通过地质体归并定性认识的提供,促进岩石工程地质问题的有效解决。就岩体质量分级而言,其作用主要表现为促进有效力学参数的提取。

  1 工程地质岩组与岩体质量分级

  ( 1) 工程地质岩组。工程地质岩组是工程地质条件评价中的主要可操作方法之一,它是指工程中岩石的实际工程地质组合。就岩组的划分而言,通常是在岩体工程地质力学原则的基础上进行的。由于地质体与岩体之间的差异较大,为了保证岩组划分的有效性,应该将岩组划分控制在一定范围内。在实际的岩石工程中,需要通过工程地质岩组的划分对岩石结构及稳定性等方面进行有效判断。与其他方法相比,工程地质岩组对应的结构体与面的级别相对较低。就结构面而言,其五级划分依据为土体断裂及由其他相应成因引发的地质结构面规模。就结构体而言,其分级的影响因素主要是结构面的层次性。随着结构体级别的变化,结构体对岩体稳定性分析产生的作用也存在相应的区别。( 2) 岩体质量分级。就岩体质量分级而言,5 级的岩体分类较为常见。但水利部门的岩土开挖以及铁道部门的隧道围岩工程中,其岩体质量分级数量分别为 16 级和 6 级。这两种方案的共同点在于,他们都充分考虑了土体的存在和影响。在上述两种工程的实际施工过程中,开挖位置处于地下水位上方,因此,施工人员挖出的岩土特点为饱水性差、干燥等。在其分级分类过程中,需要将岩土的单轴饱和和抗压强度数值作为参考依据。( 3) 工程地质岩组与岩体质量分级之间的区别。就工程地质岩组而言,其重点部分为岩性与控制性结构的组合。

  这种方法更加适合被应用在较为复杂的地质环境中。就岩体质量分级而言,其运算方法主要包含积商法以及多指标和差法等。在这些方法的应用过程中,需要从相关数据中选出几个关键指标对其进行成绩运算。就实际的岩石工程而言,由于不同岩石工程所处的地质环境不同,所选指标以及因素的权重之间存在一定的差异,因此可能存在同等质量级别岩体程度差异较大的问题。岩体质量分级的应用过程包含岩石工程的环境特征、岩体结构以及强度等,因此,当岩体质量分级所应用的岩石工程地质条件较为复杂时,会产生方向问题以及尺度分辨率问题等。虽然岩体质量分级更加适宜被应用在地质条件简单的岩石工程中,但将岩体质量分级与工程地质岩组结合起来能够实现岩体质量分级在复杂地质条件工程中的应用,此外,这种结合能够将相关地质要素对岩体稳定性的影响更好地区分开来,进而通过实际变形破坏模式的区分保证岩石工程的顺利进行。

  2 岩石工程概况

  这里以某岩石工程为例,对工程地质岩组与岩体质量分级的应用进行研究: 该工程的岩体总体构造为花岗岩 - 绿岩带,该格架属于由折离断层以及韧性剪切带等分割开来的一种构造片体。就该岩石工程的破裂结构而言,破碎状是结构体的主要状态,其结构面为断层、岩脉以及多个组结构面劈理发育而成。该部分是岩石工程中围岩稳定性的主要影响因素之一。就该工程的层状结构而言,其发育特点较为明显。楔形是该结构体的主要形状,包含薄互层以及中层等。节理以及片麻理为该岩石工程层状结构的主要结构面[1].

  3 工程地质岩组在该岩石工程中的应用

  就该岩石工程而言,这里将工程现场地层岩性分布特点及相关地质力学特性作为主要的参考依据,将该工程的岩体分成以下几个不同的工程地质岩组: ( 1) 角闪云母片地质岩组。该部分岩组的组成部分主要包含云母片以及绿泥石片岩等。其组成部分的特点使得该部分岩组很容易形成软弱夹层,进而逐渐演化为泥化夹层。对于岩石工程而言,泥化夹层的敏感水作用、低抗剪强度等特点,会为岩石工程建设带来一定的危险。就下界面而言,当泥化夹层遇水时,在软化作用下,很容易引发岩石工程的塌方和渗水事故。( 2) 断层破碎带地质岩组。该岩组的特点是结构为散体 - 热液蚀变带等破碎。由于岩体的破碎程度较高,使得岩组中包含富水区与导水区两种不同的区域。该岩组中还包含具有较为发育的断层泥,其不同泥化夹层的特点为规模之间差异较大。就大规模的泥化夹层而言,其通常具有断层泥、自边缘至中心的影响带、破碎带这种三带区分现象。当该部分岩组的破碎状况达到一定程度时,可能会发生岩屑流现象。( 3) 花岗片麻地质岩组。该部分岩组的主要组成成分包含斜长角闪岩以及英云闪长片麻岩等。该部分岩组中发育出的节理数量范围通常处于 2 -5 之间。对于该部分岩组而言,裂隙的不断发育会产生富水层和导水层两种模式。由于受到地下水的影响,花岗片麻岩组的结构力学强度会发生相应的下降。除此之外,花岗片麻岩的特点是化学效应很容易对其产生影响( 4) 薄互层地质岩组。在该岩石工程中,薄互层岩组为表壳岩金岗库岩组中的基性以及中酸性等特点火山沉积变质岩的薄层状结构岩体。与其他岩组相比,薄互层岩组的特点主要表现为导水性和富水性较差,各向异性较为明显。在自然环境中,这种薄层状结构岩体更容易转化成为绿泥石以及高岭土等矿物,其转化形成的黏土矿物具有水敏感特点。从岩性的角度来讲,在基性岩脉基础上逐渐发育出的蚀变岩没有明显的构造痕迹,这种岩体的颜色是暗绿灰色。相比之下,蚀变岩的特点在于其中黏土矿物的含量较多。( 5) 上述岩组与岩体结构之间的对应关系。就角闪云母片地质岩组而言,该岩组的对应岩体结构为层状结构; 就断层破碎带地质岩组而言,其对应岩体结构包含镶嵌结构与破碎结构这两种不同的岩体结构; 就花岗片麻地质岩组而言,其分别对应镶嵌结构、块状结构以及层状结构这三种不同的结构; 就薄互层地质岩组而言,其对应岩体结构主要包含层状结构和破碎结构两种。该岩石工程岩体结构特点为层状结构、碎裂 - 层状结构以及块状 - 层状结构。这种特点使得该岩石工程施工现场的不同位置呈现出不同的地质结构类型,其具有相应的变形破坏特点。

  4 岩体质量分级在该岩石工程中的应用

  ( 1) 该岩石工程的岩体质量分级结果。这里将该岩石工程中的地应力、钻探岩芯以及地质结构的因素进行分析,通过上述因素的分析得出的断面不同情况下不同岩体质量的计算结果。从 0 - 3 隧道点号范围来看,上端第一条线条为岩石工程设计单位提供的施工开挖变更后的围岩级别; 第二条线条的出现建立在铁路规范的基础上,按照该规范中的 6 级对岩石工程中的 12 个不同的地质观测点围岩级别分别进行确定。第三条则为该工程施工之前的地质勘察工作中的相应围岩级别[3].( 2) 岩体质量分级结果分析。施工阶段与地质勘查阶段的围岩别判断结果之间的差距为 2 级。这种现象表明: 如果地质条件较为复杂,随着使用施工工艺、岩石工程类型等因素的变化,工程施工现场的围岩稳定性受到的影响也会产生一定的差异,因此这两个阶段中的围岩稳定性判断分级存在差异。为了保证该工程围岩分级判断的准确性,应该充分考虑工程施工现场的地质条件以及相关地质特征。

  5 结论

  为了更好对工程地质岩组以及岩体质量分级的应用进行分析,这里将某岩石工程作为研究对象。从实际应用中可以看出,工程地质岩组更加侧重地质体结构、岩组与岩体结构对应关系等方面; 相比之下,岩体质量分级具有为岩石工程提供有效岩体质量结果的作用,但岩体质量分级不适合被应用在复杂地质条件中。为了解决该问题,可以将岩体质量分级与工程地质组合起来,通过岩体质量关系以及相应岩组的提供保证岩石工程规划的有效性。

  参考文献

  [1]尚彦军,陈明星,王开洋,孙元春,杨树俊,李坤。 工程地质岩组与岩体质量分级在岩石工程中应用对比[J]. 岩石力学与工程学报,2013( S2) : 3205 - 3214.

  [2]高锐。 工程地质岩组与岩体质量分级在工程中应用对比[J]. 黑龙江水利科技,2015( 07) : 173 +178.

  [3]李建荣。 如美水电站边坡碎裂岩体成因机理及边坡岩体质量分级研究[D]. 三峡大学,2013.