2023二级建造师(二建)矿业围岩分类与工程稳定真题练习与答案解析

2G311040围岩分类与工程稳定
• 2G311041围岩的工程分类方法
• 2G311042矿山边坡稳定方法及其应用
• 2G311043巷道支护形式及应用
• 2G311044工程施工检测方法及应用
2G311041围岩的工程分类方法
一、岩体工程分类方法
（一）岩体工程分类概况
针对岩石钻眼爆破施工的岩石分类，则按岩石坚固性，即俄罗斯的普氏系数（f）分类的方法进行。

对于矿业工程的井巷施工，通常要采用对围岩稳定性评价的分类方法进行。

注：M.M.普罗托奇雅可诺夫（前苏联）于1926年提出用“坚固性”这一概念。

（二）围岩稳定性分类的主要参数
1.岩体结构
对岩层稳定性有影响的岩体结构形式还有很多，这在工程地质岩体结构分类中有较详细的划分，有:
（1）整体块状结构。

整体块状是一种完整性强的大块结构，包括整体（断续）结构、块状结构等。

（2）层状结构。

层状结构包括有层状结构、薄层（板状）结构。

（3）碎裂结构。

碎裂结构主要特征是“裂”，它包括有镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构。

（4）散体结构。

散体结构指联系薄弱的块夹泥结构、泥夹块结构和碎块状结构。

2.岩石种类
决定不同岩石种类力学性能的主要因素是其构成及其成形过程，例如，岩浆岩的强度通常比较高；变质岩和母岩成分及变质条件有关，一般如果变质充分则也会有较好的强度，如石英岩、片麻岩、大理岩等。

对于沉积岩，除化学沉积形成的岩石（石灰岩等碳酸类岩石）外，成形的过程基本一致，因此构成成分就成为影响沉积岩力学性能的主要因素，如砂岩、泥岩、煤等它们的胶结成分，也成为考虑岩石稳定性分类的重要内容。

3.岩石强度
岩石抗压强度一般采用单轴饱和抗压值。

早期的普氏系数（f）就是由岩石强度折算而来的分类指标值，
f＜2:很软的岩石；
f=2〜4:软岩；
f=4~8:中等强度岩石；
f更大:硬岩或很硬的岩石。

4.围岩稳定状态
目前，最能描述围岩稳定状态的参数是围岩稳定时间的长短。

例如，对于围岩可以长期稳定而很少有碎块掉落的稳定状态，则通过简单支护即可以维持硐室或者巷道的长期稳定；如果围岩稳定状态是“围岩很容易冒落和片帮”，则支护就应有足够的强度。

二、常用岩石工程分类
1.《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086—2015中的有关“围岩分级”见表2G311041-1。

（略）
2.《煤矿井巷工程施工规范》GB50511—2010中的“岩层稳定性分类”见表2G311041-2。

（略）
总结
1.钻眼爆破→按岩石坚固性（普氏系数）
井巷施工→围岩稳定性（稳定时间）。

2.岩浆岩的强度通常比较高；
变质岩和母岩成分及变质条件有关；
3.普氏系数
2G311042矿山边坡稳定方法及其应用
一、影响岩石边坡稳定的因素
1.边坡体的物理力学性质
当边坡体的抗剪能力低（如内摩擦系数小或者内聚力小）时其抵抗滑动的阻力就小，潜在的滑动面就容易发生滑动；软岩、风化岩石，以及岩体中的软弱夹层，都容易引起岩石边坡失稳。

边坡体的重度也是重要影响因素。

2.边坡体的结构形式及其形状和尺寸
一般来说，边坡越陡越容易失稳，边坡高度越大对稳定越不利。

对于岩石边坡而言，岩体结构组成以及岩体结构面性质对边坡稳定有重要影响。

当结构面小于边坡坡角时，结构面就是天然潜在的滑动面；结构面的性质，包括产状、间距、连续性、充填内容和性质、粗糙度、含水情况等，这些都影响结构面的抗剪强度。

3.边坡的工作条件
边坡的工作条件主要是指边坡的外部荷载，包括边坡和坡顶面上的荷载、边坡的其他传递荷载，如露天矿边坡上的车辆及工作荷载、设备堆载，储灰场后方堆灰的传递荷载，水坝后方的水压力等。

4.边坡加固和维稳设施的影响
边坡加固是指采取人工措施提高边坡抵抗滑动的措施。

加固的措施有多种，可以改善自身的力学性能，如注浆充填固结土体或者岩石的结构面缝隙，也可以采取护坡措施，或者布设锚杆、土钉等。

5.水的影响
水会软化岩石；静止的自由水改变岩石的重度（饱和重度），在结构面上形成浮力；渗流水对渗透岩石有动水压力作用。

6.工程施工影响
开挖可能使原先稳定的岩体失稳（如坡角过大），或因卸荷作用引起裂隙进一步发育，而恶化岩石性质；
7.其他影响
边坡坡面的形状为凹形时较凸形更有利，平面斜坡稳定性居中。

二、矿业工程边坡加固的常用方法
1.锚杆加固
锚杆的预应力或者预紧力可以改善边坡的受力状态，并能提高边坡的抗剪能力，锚杆杆体自身还可以提供部分抗剪作用。

为提高锚杆的锚固效果，锚杆布设除要达到一定深度外，应根据岩土体结构特性选择合适的方向、密度（间、排距）。

锚杆的预应力或者预紧力对锚固效果有重要影响，因此施工中必须要保证预应力或预紧力达到设计要求，还要避免预应力损失。

2.锚索加固
锚索比锚杆具有更突出的优点：
（1）锚索可以施加很高的预应力。

（2）锚索的布设深度更深。

（3）锚索的适用范围广，包括各种岩性及各种岩体结构。

3.抗滑桩加固
抗滑桩通常适用于浅层滑坡及边坡局部不稳定区段的加固，对于深层滑坡可以采用短的滑面锚固桩或连续性的锚固墙。

4.滑面爆破加固
滑面爆破加固又称麻面爆破加固。

滑面爆破加固方法主要应用于顺层滑坡。

三、防治滑坡的主要方法
滑坡防治的主要方法 表 2G311042
防治方法作用适用条件
重力处理减重或削坡减小滑力，减小上、中部坡角坡下部有足够抗滑能力压坡脚减小下方坡角，提高抗滑重力存在抗滑区域，场地允许
改善岩性疏干排水维持岩体强度，减小动、静水压含水多，滑床渗透困难
爆破滑动面提高滑面阻力，使水渗至滑床下弱层不厚，滑面单一，允许爆破回填岩石回填改善弱面性质单一浅层滑面
注浆胶结弱面，提高强度，封堵水流裂隙发育，含水丰富
支护结构锚索提高滑面正压力和岩体整体性规模较大，可实现足够的预应力
抗滑桩使滑体推力由桩基传至稳定岩基滑面单一的中、浅层滑体，滑面清楚挡墙以墙重形成摩阻力平衡滑力滑体松散的浅层滑动，有施工场地
2G311043巷道支护形式及应用
一、支架和可缩支架支护
1.支架支护的一般特点
支架的形式通常有梯形和拱形两种。

为保证支架受力合理、稳定，支架立柱埋深符合设计要求并落实在硬底；支架应与岩面背紧，支架间应有拉杆或撑杆使支架相互间稳固；倾巷道的支架应有一定的迎山角。

支架支护属于被动支护。

2.拱形可缩支架
拱形金属可缩支架是一种让压式支护，适应围岩变形较大的情况。

可缩支架的滑动阻力依靠节间连接螺栓的紧固程度，因此节间螺母应使用扭力扳手按规定力矩拧紧，以保持节点间、支架间受力均匀。

二、锚喷支护和锚索支护
1.锚杆支护与锚喷支护特性
锚杆支护是一种积极支护，效果非常突出。

锚喷支护是锚杆与喷射混凝土的联合支护。

锚喷支护还可有多种形式的联合支护，如锚喷网支护、锚喷与支架联合支护等。

2.锚杆支护
锚杆支护要通过粘结或机械作用使杆体固结在围岩内部，同时用锚杆托盘紧贴岩面，从而达到约束围岩的破裂和变形。

锚杆的固结力（抗拉拔力）是发挥锚杆作用的关键。

采用树脂（药卷）或水泥（卷）粘结、增加锚固长度的方法可以获得较高的、可靠的抗拉拔力。

锚盘紧贴岩面是发挥锚杆支护效果的另一个重要条件，因此规程要求用力矩扳手拧紧螺帽。

2.锚杆支护
3.锚索支护
锚索支护结构和锚杆具有相似的形式，但是锚索对围岩施加的预应力是一种对围岩的主动作用，加之锚索深入围岩更深（一般达5〜8m或更深），预应力的作用更大，因此锚索具有更有力的支护作用，效果更突出，它适用于压力大、围岩严重破碎等难支护的巷道中。

锚索的锚固的方式包括有端头锚固与全长锚固，采用树脂或水泥砂浆固结。

井下锚索的预应力一般采用为破断力的30%~50%，约为80~130KN。

锚索施工要通过施加预张力来避免预应力的损失，预张力应达到设计预应力值的105%〜115%。

4.喷射混凝土支护与锚喷联合支护
喷混凝土可以单独进行支护，也可以与锚杆、支架构成锚喷等多种支护形式；喷射混凝土可有效防止围岩松动，还能和围岩紧密粘合共同工作，还具有防止围岩风化，利于提高围岩承载能力；采用金属支架与锚喷混凝土的联合具有较大的支护能力，适用于围岩破碎、压力大等严重情况。

联合支护也常采用在二次支护的形式中，经首次支护使围岩变形基本控制后再采用二次联合支护，使围岩最终实现稳定。

三、衬砌支护
衬砌支护可以采用砌块砌筑或者现浇混凝土浇筑，是一种刚性支护结构。

衬砌支护具有坚固耐久、防火阻水、通风阻力小等特点，主要用在井筒、硐室及一些重要的永久支护工程中。

对衬砌支护采取壁后注浆，是提高衬砌结构整体性的有效措施。

四、软岩巷道、破碎围岩巷道的支护（维护）
软岩巷道通常要采用提高支护强度的手段，包括采用高强锚杆、增加锚杆长度或采用锚索、联合支护、二次支护等。

对于有底鼓的巷道，宜采用封闭式（封底）支护；采用深入巷道帮角位置的底脚锚杆是控制底鼓的有效方法。

对于破碎围岩，则应根据围岩稳定状态及时封顶、加固围岩；可采用注浆，或者使用锚注技术固结破碎围岩。

对于工作面有涌水或易冒顶的围岩，则宜
采用如管棚、前探梁、锚杆注浆等超前支护。

总结
1.
支护形式分类特点
支架（斜巷有迎山）梯形（工字钢）被动支护拱形（U型钢）让压支护
锚喷类锚杆积极支护（螺母、托盘、杆体、锚固剂）锚索支护主动支护（锁具、锁片、锚索、锚固剂）锚喷联合首次支护稳定后再联合支护
衬砌支护耐久、防火、阻水、风阻小
软岩、破碎
底鼓→封闭、底脚锚杆
超前支护→管棚、前探梁、锚杆注浆
2G311044工程施工检测方法及应用
一、围岩变形监测
（一）巷道表面位移监测
1.收敛测量
收敛测量是指对井巷表面两点间的相对变形和变形规律的量测，如监测巷道顶底板或两帮移近量等。

巷道稳定状况较好时，收敛曲线表现为变形速率迅速减小，后期变形曲线收敛，最终变形有限；二次支护通常在变形曲线趋于平缓时进行。

收敛测量一般采用各种收敛计进行。

2.导线测量和高程测量
这种监测是由不动基点放线测量围岩表面点的绝对位移。

除短量程外，其工程量比较大，精度也受量程的影响。

（二）深部围岩位移监测
1.多点位移计测量
多点位移计是深部围岩位移测量的常用仪器，通过监测布置在钻孔内不同深度的测点，确定这些测点位移和位移规律。

一般将孔底点设为基点，然后确定其他点相对于此基点的位移。

只有当基点位于井巷影响圈以外，可以认为基点是不动点时，其他相对于该基点的位移就是绝对位移。

2.离层仪测量
离层仪的原理和多点位移计相同，可以确定两点或几个点间的相对位移，相对位移过大，说明岩层发生离层（分离）。

对围岩层间分离情况的监测，主要用于巷道顶板。

二、荷载与应力监测
1.支护载荷监测
支护载荷监测包括支架载荷、衬砌或喷混凝土载荷、锚杆受力监测，也包括衬砌或混凝土的面层应力监测，要求受力均匀且在其承载能力范围以内，并有一定余量。

2.围岩应力监测
围岩应力监测不同于原岩应力测量，主要指在影响圈范围内的围岩应力测量，包括围岩表面应力监测以及巷道影响范围内的岩体应力测量。

三、松动圈监测
判别松动圈大小、分布及其状态，主要通过破裂围岩的物理性质（如声速、电阻、渗透性、电磁波等）变化或是通过直接观测（钻孔取芯、钻孔潜望或视频、多点位移测量分析）围岩的破裂发育状况来确定。

目前，应用较多的是用超声波波速和电磁雷达的方法。

超声波波速确定围岩松动范围的原理是岩石的声速和破裂程度有关，破裂越严重，声速越低。

巷道周边围岩破裂最严重，声速最低，深处岩体处于原岩状态，成为原岩声速，因此可以认为低于原岩声速的围岩是破裂范围（图2G311044-b ）。

当井巷周围布置有若干个测孔时，各个测孔的破裂范围相连就构成松动圈（图2G311044-a ）。

总结
1.监测内容要求
围岩变形监测收敛测量巷道稳定状况较好时，收敛曲线表现为变形速率迅速减小，后期变形曲线收敛，最终变形有限；围岩深部监测多点位移计、离层仪→孔底为基点
载荷和应力监测支护荷载监测 围岩应力监测
松动圈监测超声波波速破裂越严重，声速越低
2G311040围岩分类与工程稳定
1.不能有效提高软岩巷道支护强度与效果的措施是
（ ）。

A ．喷射混凝土支护
B ．联合支护
C ．增设底角锚杆
D ．封底支护
【答案】A
【解析】选项B 联合支护，是多种支护方式的联合，应该可以实现获得较高的强度和刚度。

选项C 增设底角锚杆，是加强支护，能改善现有支护的强度和刚度。

选项D 封底支护，是为了防止巷道底鼓而采取的措施，可有效改善支护的效果，增加支护的整体强度和刚度。

因此，答案应选A
2.关于围岩稳定性分类的说法，错误的是（ ）。

A．岩体结构是围岩稳定性分类的主要依据之一
B．围岩稳定性评价可采用开挖后毛硐维持稳定的时间来描述
C．岩体纵波速度大的围岩稳定性较好
D．地质构造对围岩稳定性的影响取决于岩体的结构形式
【答案】D
【解析】对围岩稳定性分类，通常采取的主要依据的是：岩体结构、岩石种类、岩石强度指标、围岩稳定状态描述等。

因而，选项A的表达是正确的。

目前，最能描述围岩稳定状态的参数是围岩稳定时间的长短，它既反映了围岩稳定性的好坏，也提示了有效控制围岩稳定的要求，尤其是时间上的要求。

因而，选项B的表达是正确的。

根据“围岩分级”的指标可见，岩体纵波速度大的围岩稳定性较好。

因而，选项C的表达是正确的。

故本题答案应是D。

3.用于监测巷道顶板岩层间位移变形的最佳仪器是（ ）。

A．经纬仪
B．多点位移计
C．收敛仪
D．离层仪
【答案】D
【解析】采用不同的围岩测量方法、手段，是了解施工过程中巷道围岩状态、控制巷道施工质量和安全的重要手段。

这些方法用于测量包括围岩变形、应力、状态测量等不同内容，于是也反映了围岩的不同性状。

经纬仪通常是角度测量的仪器，多点位移计是通过钻孔内的测点位移确定围岩变形大小，收敛计是通过测量巷道两帮宽度的相对变化来确定围岩变形状况，离层仪是用于测量巷道顶板岩层间的位移或变形大小。

因此，答案应为D。

4.按普氏岩石分类，普氏系数f=3的岩石应为（ ）。

A．软的岩石
B．很软的岩石
C．中等强度的岩石
D．很硬的岩石
【答案】A
【解析】普氏系数即岩石坚固性系数，是岩石饱和单轴抗压强度的折算值，被用来评价岩石的可钻性和稳定性。

f＜2:很软的岩石；
f=2〜4:软岩；
f=4~8:中等强度岩石；
f更大:硬岩或很硬的岩石。

5.具有主动支护作用的巷道支护形式是（ ）。

A．砌碹支护
B．现浇混凝土支护
C．拱形可缩性金属支架支护
D．锚索支护
【答案】D
【解析】井下巷道（或井筒）支护形式虽然很多，但它们或属于主动支护或属于被动支护的性质。

所谓主动支护作用就是支护在安设过程中就施加对围岩的作用，并形成提高围岩稳定、抵抗围岩变形的主要内容（而不是等待围岩变形后形成对围岩的作用）。

锚索施工需要施加的预应力，就是这一种主动作用，因此本题答案应为D。