岩体完整性系数确定及应用中的几个问题探讨

岩体完整性系数是一个与岩体质量和强度有关的地质参数,用于岩体完整程度划分、工程岩体质量分级等方面。然而不同的规范在岩体完整性系数的确定和应用等方面存在分歧。本文分析了岩体波速测试方法、岩体风化状态对岩体完整性系数的影响以及岩体体积节理数与岩体完整性系数的关系,并对岩体完整性系数应用中存在的问题进行了探讨。确定岩体完整性系数时,若岩块与岩体弹性波速的测试方法不同,应进行修正。所测试的岩块与岩体应处于相同的风化状态。采用岩体体积节理数确定岩体完整性系数时应考虑岩体中结构面的张开宽度和充填情况。应注意区分规范中围岩工程地质分类与岩爆判别中的围岩强度应力比的不同地质含义。

利用声波全波列测井技术确定露天矿边坡岩体完整性系数

利用声波全波列测井技术对现场探矿钻孔进行声波测试,与室内实验室岩芯声波测试结果对比,可求得岩体完整系数,对露天矿边坡岩体完整性做出评价。该法在新疆某露天矿应用,实际应用效果良好,较为准确地确定研究范围内岩体完整性系数,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴。

考虑地应力作用的嵌岩桩基础岩体完整性系数评价

岩体完整性系数是桩基设计中评价岩体完整程度的重要指标之一。根据在建的济南恒大国际金融中心(总高518 m)嵌岩桩设计对岩体完整性评价的需求,在现场岩体纵波速度测试的基础上,开展了原位地应力(围压)条件下,桩端持力层深度岩块纵波速度测试,结果表明:强风化辉长岩(埋深69~80 m)的完整性系数为54.1%~58.8%,微风化辉长岩(埋深94~99 m)的完整性系数为77.2%~94.4%。随着风化程度的降低,地应力作用对岩体完整性系数的影响增强,考虑地应力作用下强风化地层的岩体完整性系数(均值)降低了2.1%,微风化地层的岩体完整性系数(均值)降低了5.2%。建议在超深嵌岩桩基础设计中,需考虑原位地应力对岩体完整性系数的影响。研究结果对嵌岩桩岩体完整性系数评价及超高层建筑地基勘察具有一定指导意义。

基于完整性系数的声波法围岩松动圈测试

声波法围岩松动圈测试技术以精度高、成本低、操作简单等优点而被广泛采用,但由于现有的判别标准均存在模糊性大、主观因素强等缺陷而始终没有统一的松动圈位置界定标准。根据弹塑性介质波动理论,定义破碎岩石完整性系数Rv为破碎岩石纵波波速与完整岩石纵波波速比值的平方,松动圈完整性系数Lv为松动圈岩体纵波波速与原始未扰动岩体纵波波速比值的平方,对岩石和松动圈岩体的完整程度进行定量分析。依据松动圈的形成原理,假定在硐室开挖中松动圈完整性系数Lv近似等于破碎岩石完整性系数Rv,提出了基于完整性系数的围岩松动圈判别准则和测试方法。在宝汉高速石门隧道围岩松动圈测试中,利用室内试验和现场试验,得到石门隧道Ⅲ级片麻岩破碎岩石完整性系数Rv为0.53;根据现场围岩波速测试结果,在假定松动圈完整性系数Lv近似等于破碎岩石完整性系数Rv的条件下,得出松动圈位置岩体的纵波波速,进而得到Ⅲ级围岩松动圈厚度在0.55~1.35 m之间,且沿洞周分布并不均匀,明显呈拱肩部厚,边墙部薄,这与围岩的初始应力状态较为吻合。通过与原有声波法松动圈测试判别标准的结果对比中发现,基于完整性系数的新判别方法更为准确可靠,可有效为隧道设计和施工提供依据。

软岩地区三叠系中统巴东组岩体完整性评价方法

依托奉节地区某试验场地三叠系中统巴东组(T2b)岩体,通过抽样法布点取芯,统计岩芯获得率,并与传统波速测试方法进行相关性分析,研究岩芯获得率与岩体完整程度间关系,评价工程地质勘察中的岩体完整性。根据岩芯获得率指标将岩体完整程度分为5级,结果表明:岩芯获得率法能直观并量化的反映岩体完整程度,尤其对于岩体完整程度变异性大,或岩体完整程度难以判定的工程场地较为适用。

岩体完整性系数的确定问题

本文分析了当岩石纵波速度V_(pr)用声波法测试,岩体纵波速度V_(pm)用地震法测试时,岩体完整性系数K存在着不合理性,并提出了修改方法。还列举了工程实例。

裂隙岩体透水率与其完整性指数及BQ值的关系初探

岩体的渗透系数是评价岩体渗透性,进行裂隙岩体渗流模拟的必备参数,在工程实际应用中亦具有重大意义。研究发现:岩体的完整性系数和基本质量指标(BQ值)的算术平均值与裂隙岩体透水率的几何平均值相关性较好,故利用岩体的完整性系数和基本质量指标(BQ值)的算术平均值估算裂隙岩体的渗透系数是可行的。根据金堆城杨家湾尾矿库初期坝的岩体压水试验结果,初步探索了岩体的基本质量指标及岩体完整性指数与其透水率的关系。

岩体体积节理数表征岩体完整系数的结构面类别修正研究

岩体完整性是评价工程岩体稳定性的重要指标之一。众多研究结果表明,岩体完整性系数Kv能比较全面地体现岩体的完整性,但其测试难度高,且不利于现场测试工作的频繁开展,需要一种更易于测量的指标。基于文献调研及大量工程实测数据,通过研究岩体体积节理数Jv与岩体完整系数Kv的关系,提出了考虑结构面类别的Jv表征Kv的修正方法。修正方法中将结构面划分为5类,明确了结构面性状定性、定量划分依据,并依据实测数据确定了结构面修正系数Jp的取值方法。对比实际工程中的实测Kv值、国标推荐换算得到的Kv值、线性拟合得到的Kv值、修正换算方法得到的Kv值,结果表明,采用修正方法得到的Kv值与实测Kv值的拟合优度更高,绝对残差较国标推荐算法和线性拟合换算结果分别减少了58%和32%,换算准确度更高。这证明了研究提出的岩体体积节理数表征岩体完整系数的结构面类别修正方法在工程应用上是可行的,可以在后续工程中推广使用。

利用振动法定量评价工程岩体的完整性

岩体的完整性是工程岩体质量分级的重要指标之一,在现行规范中主要通过岩体的完整性系数Kv、体积节理数Jv、结构面发育程度进行判断。工程岩体的结构面复杂,定性判断较困难,且Jv需转换为Kv后才可进行定量评价。目前主要采用超声波法测量Kv,由于该方法激振源为超声波,工作频段窄,测量低频振动时误差较大,测试距离短,使破碎或较破碎岩体的测量结果存在较大误差。通过振动法测量岩体的纵波波速:在浅层钻孔中激振,利用布设在岩体表面上的多个低频传感器接收振动信号,从而实现分段测量岩体纵波波速,求得各段岩体的完整性系数,准确地评价岩体完整性。工程岩体实例的结果与定性评价结果一致。

利用K_v值法进行岩体完整性划分的研究

岩体完整性系数Kv值是通过岩体与岩石的纵波速度确定的,一般情况小于或等于1,然而在对某围岩岩体进行波速测试后发现所测岩体的Kv值普遍大于1。对此进行了分析,并对岩体完整性划分提出了新的观点,同时认为Kv值可以用来判断薄层结构板岩的卸荷松动效应。

东深供水改造工程渡槽段超声波测试及岩体完整性评价

超声波法检测岩体物理力学参数是岩体测试技术中一种行之有效的方法 ,它能快速准确地取得岩体的许多参数。介绍超声波法在东深供水改造工程中的应用成果 ,旨在推动该方法在工程检测中的应用。

基于岩体完整性评价的超声-地震波速度跨尺度转换方法研究

为了更好地使用岩石超声波速模型对地层地震成像过程进行约束，研究钻孔岩芯超声波速与地层地震波速的对应转换关系。提出一种根据岩体完整性状态。利用钻孔岩芯实测超声波速数据来获取地下介质地震波速分布的方法。首先根据岩性分类采用转换系数将岩块超声波速转换为岩块地震波速；再采用经验公式考虑水饱和度、温度和地压的影响，修正岩块波速；然后由钻孔岩芯图像确定岩体体积节理数J和岩体完整性系数K，将岩块地震波速转换为岩体地震波速。为了验证该转换方法的有效性，依托华阳川铌铅多金属矿床浅层勘探工程，选取5个钻孔开展对比研究。地层地震波速的空间分布采用背景噪声成像法反演得到，而通过超声波速转换得到的岩体波速数据，沿钻孔方向实施了空间平均化处理。两者对比结果表明，地震波速的空间趋势是一致的，数值上具有高度的相关性。

声波测速在岩体完整性分类中的应用

针对济南地铁勘探中提出的各种要求和不同区域的复杂地质特点,使用ZBL-U520A型非金属超声检测仪测定地质勘察钻孔孔壁岩体的纵波波速,从而计算了岩体完整性系数,根据相关规范对岩体的完整性进行了研究评价,取得了良好的效果。

东深供水改造工程渡槽段超声波测试及岩体完整性评价

超声波法检测岩体物理力学参数是岩体测试技术中一种行之有效的方法，它能快速准确地取得岩体的许多重要参数。介绍超声波法在东深供水改造工程中的应用成果，旨在推动雇 工程检测中的应用。

岩体完整性与隧道围岩分级研议

探讨了规范中关于岩体完整程度划分的规定及当前在工程应用中存在的理解分歧,分析了这种分歧对围岩分级以至隧道设计的影响。通过实际工程案例,比较了基于不同的理解所计算的岩体完整性系数及其判别结果与表观判别之间的偏差,研究表明:严格依照规范原意,采用与岩体风化程度一致的岩石的弹性纵波波速为基础计算的结果总体偏差较小,但存在高估较差岩体完整性的风险;采用新鲜未风化岩石的弹性纵波波速为基础计算的结果总体偏差较大,对岩体的完整性总体低估大约一级,可造成工程上的浪费;而采用微风化岩石的弹性纵波波速为基础计算的结果介于两者之间,虽仍对岩体的完整性有所低估,但低估得相对较少,且基本没有高估的风险。

敞开式TBM隧洞围岩参数与主机振动相关性分析

为解决TBM掘进掌子面围岩参数感知难的问题,依托西北地区某供水工程,通过建立TBM主机振动监测系统,分析各类围岩条件下的主机振动信号。基于Savitzky-Golay算法对频谱曲线进行平滑处理,过滤掉TBM自振的影响后,统计分析各类围岩条件下振动峰值、平均极值、平均幅值和有效值的分布规律,采用8种数学模型建立振动特征参数与岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数之间的映射关系。研究结果表明:1)TBM主机自振频率在40 Hz左右;2)4项振动特征参数的均值都随围岩类别变差而减小,同时随岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数增加呈线性增长趋势;3)围岩参数与主机振动特征参数映射关系的建立,可为基于主机振动的围岩感知技术研究提供参考。

考虑岩体完整程度影响的爆破破裂范围

根据岩石爆破损伤理论,在现场开展单孔爆破试验和钻孔超声波波速试验。通过钻孔超声波波速试验测量爆破前后岩体中纵波波速的变化,并根据与岩体完整程度相关的爆破破裂判据得到不同完整程度的岩体爆破破裂范围。由于该判据与爆破前岩体完整性系数、爆破前后岩体纵波波速等参数相关,因此,根据试验结果可以定量分析岩体爆破破裂范围随岩体完整性系数的变化规律,从而定量分析考虑岩体完整程度对爆破破裂范围的影响。研究结果表明:岩体爆破破裂范围与岩体完整性系数之间的相关性良好;当爆破参数相同时,随着岩体完整性系数减小,最大爆破破裂半径和孔底最大破裂深度这2个爆破破裂范围参数均显著增大;所给出的爆破破裂判据和岩体爆破破裂评价方法简单、实用,可用于考虑岩体完整程度影响的围岩爆破安全稳定性评价。

岩块的弹性模量及岩体单位弹性抗力系数的确定方法

通过岩体变形模量与岩块弹性模量之间关系,根据岩石的软硬程度,按层状结构和非层状结构,运用岩体完整性系数作为媒介反求岩块的弹性模量,最终运用Hoek-Diederichs方程求解岩体的变形模量。弹塑性理论法、坚固性系数法在相同的计算条件下,求解单位弹性抗力系数结果基本一致,其中,有限元模型弹塑性理论法更具适用性。

新鲜完整岩块波速的取值及应用

本文分析了某水电站坝区岩体的弹性波特性,结合地质条件探讨了新鲜完整岩块波速的取值方法,并根据坝区各风化带岩体波速和风化波速比建议值对风化波速比及完整性系数的有关应用进行了讨论。

考虑信号衰减及叠加修正的反射波曲线分析方法

缺陷反射信号的衰减、多缺陷反射信号的叠加以及缺陷形态是低应变曲线分析中影响缺陷特征识别的关键因素。考虑波动在缺陷界面入射前和反射后传播衰减系数的差异以及缺陷反射的叠加干扰,通过完整桩段理论反射波曲线部分拟合受测桩实测反射波曲线及叠加修正获得波动衰减系数,提出基于实测曲线拟合的完整性系数计算改进方法。同时,基于成层土中渐变缺陷桩瞬态响应模拟技术,提出结合完整性系数进一步分析缺陷特征的方法。最后,结合实测反射波曲线验证了方法的有效性。