岩体体积节理数(Jv)的现场测量方法评价

岩体体积节理数是衡量岩体完整性的重要指标之一,其现场实测方法有直接测量法、间距法、条数法等。论文分析了各现场测量方法的原理及其存在的问题,并结合实例测量成果,认为：直接测量法较准确,但测量面积要足够大;间距法结果偏小,应乘以1.05-1.1的修正系数;条数法受测量面方位的影响较大,应用时应有足够的样本数,以均值为基数乘以1.4-1.7的修正经验系数。

岩体体积节理数的统计方法及其在围岩分级中的应用

基于测线法而统计的一维空间的节理密度,对测线的方位较敏感,且难以全面反映节理在三维空间内的发育情况,通常难以达到足够的精确度。岩体体积节理数Jv是对节理密度的三维统计,能较好地反映节理密度。目前国内外比较流行的几种围岩分级方法中,其评价指标都与岩体体积节理数Jv有着重要的关联。准确获得岩体体积节理数Jv对于围岩分级有着非常重要的作用。介绍了各种岩体的岩体体积节理数的统计方法及其在RMR法、Q法、GSI及BQ法围岩分级系统中的应用,并结合工程实践对其进行运用。

节理岩体体积节理数Jv的新计算公式

岩体体积节理数Jv的定义,按照《工程岩体分级标准》采用节理间距或频率较为恰当;本文研究了岩体内发育一组、二组、三组贯通性节理的情况下,Jv定义的适宜性,指出节理正交的情况下Jv的适宜性最好,推导出Jv的修正系数为K1=|sin(n1,^n2)||cos(n1×n2,^n3)|,研究表明:节理夹角越小,对Jv的影响越大;通过连通率等效途径,断续节理岩体的Jv计算公式为Jv=K1.∑Si.ni(i 3)。运用该公式可实现工程岩体裂隙发育程度的科学评价。

岩体体积节理数的修正研究

首先介绍了岩体体积节理数(JV)的定义,指出JV定义中采用节理间距或频率更为恰当。进而讨论了体积节理数计算公式的适用范围,研究表明:该公式仅适用于岩体内分布有不多于3组贯通性正交节理的情况,而一般情况下计算结果偏大。然后,通过体积、连通率修正,使JV可适用于贯通性节理岩体和断续节理岩体,客观准确地反映工程岩体完整程度。

冲击荷载下节理数对类岩石动力学特性的影响

用水泥砂浆材料模拟岩样并人工形成节理裂隙,以研究冲击荷载作用下节理数目对层状岩石动态力学特性的影响。借助分离式霍普金森压杆装置,研究完整岩石和含1~3条节理试件在相似冲击速度下的能量传递规律、强度特征及破坏形态。试验结果表明,相同入射能条件下,随着节理数从1条增加到3条,试件中的反射波形由近似的"V"形变成"U"形,透射波的幅值则逐步衰减;试件整体随着节理面的增多破坏更加严重,呈多块状;节理岩石动态承载力与节理组数呈负相关性。研究结果为地下工程多节理裂隙软岩的动力特性分析及不稳定围岩的开挖支护研究提供参考。

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。

岩心体积节理数J_(V)′计算方法

岩体体积节理数J_(V)与岩体完整性指数K_V具有良好的对应关系,是用于定性表征岩石完整程度的重要参数~([1])。目前,相应规范中对J_(V)的计算方法已有了明确的定义。但是这种计算方法仅适用于野外体积较大的岩体(测线大于5 m)的J_(V)的计算,却不适用于钻探取出的岩心的体积节理数J_(V)′的计算。通过对岩体体积节理数J_(V)计算公式的变换,并对岩心中的节理数进行了钻遇率校正,最终得出了岩心体积节理数J_(V)′的计算方法。

由体积节理数确定岩体完整性的方法探讨

现行我国隧道工程当中均要求对岩体质量进行等级划分,以利于隧道工程的设计、施工和管理等。而岩体完整性系数是确定围岩质量等级的一个关键数据,如何准确确定岩体完整性系数是正确判定围岩质量等级的重要因素。以规范为基础,结合今年注册岩土工程师专业考试当中的实际案例分析,对体积节理数确定岩体完整性系数的方法进行了探讨。

节理倾角及组数对铁路隧道围岩稳定性的影响

我国西南地区崇山峻岭、地质构造条件复杂多变,岩体内部节理、片理、层理发育。隧道穿越节理发育围岩时,极易引发围岩大变形、掌子面失稳坍塌、钢架变形扭曲、初支掉块和二次衬砌开裂等工程灾害。为了分析节理对隧道围岩稳定性的影响规律,依托玉磨铁路西双版纳隧道,利用ABAQUS建立计算分析模型,得到不同节理条件下围岩塑性破坏特征。(1)节理对称分布时,节理屈服、围岩塑性应变呈现出对称分布于拱部、两侧拱肩和仰拱两侧区域的特点。(2)节理倾角较陡时,岩体性质是影响主控因素;节理倾角较平缓时,围岩发生沿节理面的剪切滑移破坏,节理是围岩整体发生塑性破坏的主控因素;当节理倾角为60°或120°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.197。(3)当节理倾角为90°时,围岩及节理屈服区域主要沿着节理方向垂向分布,且影响范围深入地层中。(4)2组节理条件下造成围岩塑性破坏的主要原因是节理面的塑性屈服;当节理倾角组合为60°+90°时,围岩的塑性应变最大,最大塑性应变为0.521。

基于水平钻探的地形变观测平硐勘察方法研究

地质结构复杂的山区隧道勘察,常用垂直钻孔,难以满足地形变观测平硐勘察要求。论文以西昌某地壳地形变观测平硐工程勘察为例,提出一种基于水平钻探技术解决隧道勘察的中精细围岩分级和涌水量估算两大关键问题的方法。通过对水平钻探全孔岩心节理裂隙进行详细编录,统计节理裂隙线密度,再结合场区节理裂隙发育优势方位及间距,建立本工程场区岩体标准模型,对标准模型的统计分析最终得到一维岩心裂隙线密度与三维岩体体积节理数Jv的换算系数K,再根据规范计算得到隧道围岩的岩体完整性系数Kv及BQ值,精细划分隧道围岩类别。水平钻探在钻进过程中能准确判断隧道涌水位置并测量涌水量,为隧道涌水量计算提供准确的计算参数。

量化GSI系统及其在估计岩体力学参数中的应用

岩体力学参数取值是否合理对岩土工程设计与施工以及灾害防治有着重要的影响,如何准确地获取岩体力学参数是当前岩土工程中的重点与难点。本文概述了基于量化的GSI系统和Hoek-Brown经验破坏准则估算岩体力学参数的方法,并将该方法用来估算鸡口山隧道ZK83+230～ZK83+260段的围岩力学参数,结果表明采用该方法估算得到的围岩力学参数与试验所得的结果基本一致,从而验证了该方法的可靠性。

钻孔成像在GSI系统估算深部岩体力学参数中的应用

为提高深部岩体力学参数估算的准确性。对从某矿现场取得的岩样进行岩石力学性质试验,获得包括岩石的抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等岩石力学参数。然后,对同一位置、不同方向的多个钻孔进行钻孔成像勘探,延伸其中的结构面,联通获得其三维空间分布特征,确定岩体结构等级和结构面表面特征等级。进而,基于地质强度指标(GSI)系统和Hoek-Brown准则,建立深部岩体力学参数量化取值的新方法。研究表明,用量化GSI方法估算得出的岩体力学参数小于室内岩石力学性质试验得出的结果。

节理统计法在围岩稳定性评价中的应用

围岩稳定性评价是矿山建设过程中比较关键的工作,评价结果的准确与否,对井巷工程的支护形式起着决定性作用。着重介绍了节理统计法对围岩稳定性的定性及定量评价,从而为选择井巷工程相应的支护形式提供决策依据。

节理三角岩块崩落特性的研究

通过对三角岩块崩落规律的研究，分析了优势节理组夹角变化对崩落性的影响，提出了“等效节理组数”的概念，并得出了随优势节理组夹角变化的等效节理组数表．

工程岩体完整性评价的实用方法研究

采用结构面统计与结构面结合特征识别相结合的方法,从结构面几何发育特征和结合特征两方面评价工程岩体完整性。用体积节理数评价结构面几何发育特征,并引入岩体几何完整性系数Ig来表征。根据结构面张开度和充填胶结特征将其结合程度分为5级,给出各级的定性特征描述,并引入结构面结合程度系数Ip对其量化。进而定义了岩体完整性指数将岩体完整性划分为完整、较完整、破碎、较破碎和极破碎5级,并给出对应的定性特征描述和Irm值区间。结合公路隧道工程实例,分别采用文中方法、声波测试法和体积节理数测量法对隧道围岩完整性进行了评价并对评价结果进行了比较。结果表明,文中方法得到的岩体完整性指数Irm与声波测试法得到的Kv基本一致,而体积节理数量测法的评价结果整体上大于声波测试方法。

基于GSI系统的岩体变形模量取值及应用

在分析岩体的变形特性时,岩体变形模量是一个非常重要的参数,一般要通过现场试验来确定。但利用现场试验直接确定岩体变形模量时,具有时间长、代价高以及试验结果可靠性差等缺点。E.Hoek利用地质强度指标GSI,通过大量现场试验数据的分析研究,建立一种新的估算岩体变形模量的公式。分析这种最新计算岩体变形模量的方法,并通过对岩体结构特征和结构面表面特征的定量描述,对GSI系统进行量化取值,特别对岩体体积节理数Jv的取值进行深入分析。最后通过实际工程的运用,研究应用这一方法的具体过程。最后通过与现场试验结果进行对比,分析这一方法的合理性。

三峡库区消落带溶蚀岩体劣化指标研究

三峡库区水位消落带岩体劣化松动使得部分岸坡加速朝不稳定方向演化,给溶蚀岩体岸坡带来了工程灾变效应问题。本文提出了利用高程175 m附近区域的岩体替代未受蓄水影响的岩体的"比拟法",统计分析岩体劣化情况。定义、改进和统计了岩体劣化变量Det、岩体体积节理数增量ΔJ_(v)和地质强度指标变化值ΔGSI。通过对库区10个典型溶蚀岩体的劣化程度及地质强度指标的研究,提出溶蚀岩体劣化程度的量化指标,并建立其与地质强度指标的相关关系。岩体劣化造成了地质强度指标的下降;强烈劣化时,ΔGSI≤-4.0;ΔGSI与Det满足指数函数关系,ΔGSI和ΔJ_(v)满足线性负相关。提出了岩体劣化随时间演化的三种模式,其中两种模式最终会进入加速劣化状态;岩体结构经由两条路径演变为碎裂结构。同时,讨论了岩体劣化与岸坡亚稳定阶段的关系。研究成果为系统开展三峡库区峡谷段消落带岩体劣化程度勘查、监测和风险防控提供了新的方法。

水电站坝肩岩体风化带划分定量指标的选取与标准

在平硐洞壁声波测量、全硐段结构面精测工作的基础上,以国标为基本依据,对水电工程岩体风化带定量划分进行了研究,除规范规定的波速比指标外,提出了其它两种定量指标:单元面积节理数和锈染裂隙占有率,并结合某电站坝址区岩体地质环境和风化的总体特征,制定了指标利用原则及划分标准,最后对该水电站坝址区一条剖面上各平硐风化带进行了综合划分。

岩体完整性对载荷干扰定量分析的影响——以天津小辛庄应变为例

定点形变观测是监测地壳形变和捕捉地震前兆的重要手段,具有广阔的应用前景。在定点形变的日常观测中,经常碰到各种“载荷干扰”,然而,在定量分析此类干扰的影响时,不少研究没有考虑具体场地岩体的完整(破碎)程度,简单地采用了通用的“岩石弹性模量”而非“岩体弹性模量”,从而影响到最终结果的解释及异常或干扰的识别与排除。文中以天津蓟县小辛庄的洞体应变为例,阐明应当考虑具体场地岩体的完整性,才能更准确地评估外界载荷干扰的影响。野外调查及数值模拟结果表明:1)小辛庄周围岩体的体积节理数普遍>32条/m^(3),达到比较破碎的程度;2)研究区岩体的弹性模量仅为完整岩石弹性模量的0.10~0.19倍,即在相同的应力条件下,外界载荷干扰的影响将被放大5~10倍;3)2019年9—11月于桥水库蓄水期间,水库水位的上升对小辛庄应变SN向所产生的压缩应变理论值为(93.76~200.91)×10^(-8),约占实际观测值的10%~21%;4)2019年9月小辛庄洞体应变出现的破年变变化并非是地震前兆异常,而有可能是受于桥水库的库容变化影响所致。

岩体质量及变形模量确定方法的研究

在分别采用岩芯RQD与体积节理数法计算RQD的基础上 ,用RMR法对贵阳市鱼简河水库坝基岩体进行质量评价和参数估算 ,结果表明 ,两种方法计算所得RQD及变形模量值差别较大 ,作者建议在用RMR法进行岩体质量评价及参数估算时 ,RQD的计算宜采用体积节理数法。