岩石力学课件8岩体综合调查及分类[1]

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类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
岩体描述
很好 好 较好 较差 很差
岩体评分值RMR
81～100 61～80 41～60 21～40 0～20
• 用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图：
•
空间平面的法线投影为一个点，即极
点，因此可用极点代表一个结构面。
例如：三个结构面，其产状为35/60、 50/40、70/30，其极点为图中的A、B、C三点 。
• 用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图：
•
• 极点计数图
• 丹尼斯计算网：A型和B型网
• 极点等密线图（ 极点等密图）
度等特征进行判断。
5、劈理：是指岩层中大致平行、密集、微细的构造节
理，其间距压地段出现，
常与褶皱、断层同时形成相伴产出，褶皱变
形或断层错动过程中产生的密集剪切破裂面。
• （二）不连续面张开度或厚度
•
指不连续面两侧壁的垂直距离。
• （三）不连续面的粗糙度
•
L—钻进岩芯的总长度，m。
RQD（％）
•
等 级
分类
0～25 Ⅰ 很差
25~50 Ⅱ 差
50~75 Ⅲ 较好
75~90 Ⅳ
良好
90～100 Ⅴ 很好
例 某钻孔的长度为250cm， 其中岩芯采取总长度为200cm, 而大于10cm的岩芯总长度为 157cm(图5-2)，则岩芯采取率 ：200/250=80% RQD=157/250=63%
•
具体做法是：
• 沿暴露面布置一条测线，测线基点设在调查区边缘，沿测线
拉一皮尺，逐条量测每条结构面距基点的距离（基距）、产状
、持续性、粗糙度、充填、胶结情况、张开度、风化或蚀变程
度、渗水情况等。
沿边坡调查时，测出不连续面迹线长度（持续性即延展
长度）。 沿地下坑道调查时，沿坑道壁布置测线，根据不连续
岩石力学课件8岩体综合调 查及分类[1]
•§7-1 岩体综合调查方法
•
调查方法：钻孔取心，沿暴露面调查
• 一、钻孔取心调查
•
钻取岩心，计算节理密度、间距、岩心采取率或岩石质量
指标等，必要时，用点荷载测岩石强度。
• 1、钻孔取心要求
• （1）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置钻孔；钻孔 方位尽量与几组结构面斜交，或结合暴露面调查考虑钻孔方位 ，以便综合分析调查资料。
• 结构面的极点图：
•
空间平面的法线投影为一个点，即极点，因
此可用极点代表 一个结构面。
•
在赤平投影图上，用极点代
• 表一个平面，平面的倾角为从圆
• 心至极点的角距，如图。
• 赤平等积投影（ 施氏子午纬度圈网）： • 赤平等积投影与赤平极射投影一样， • 可表示直线、平面的空间方位及相互 • 间的角度关系。子午线用于表示平面 • 或直线的 倾向，纬度圈用于表示平面 • 或直线的倾角。 • 平面（用法线代表） • 和直线在子午纬度圈 • 网上的投影都是一个点。
• 1、层理面：沉积成岩过程中形成的结构面。
• 2、不整合面：老岩层的风化剥蚀面和新岩层的底面，
•
是不连续面。
3、断层：构造运动中形成的断裂面。按力学属性可分
为：张性断层、压性断层、张扭性及压扭性
断层。根据构造岩和断面上的擦痕鉴别。
4、节理：是岩体中未发生相对错动的断裂面，有张节
理和剪节理，根据节理面形态粗糙度、张开
• （四）不连续面的渗水性：流水、渗水、潮湿、干燥
• （五）岩体和不连续面风化蚀变程度
•
可用三种方法确定：
• 1、肉眼鉴定充填物和两壁岩石风化蚀变程度。
2、用回弹仪测定不连续面两壁岩石的回弹值，将其与同种新 鲜岩面的回弹值进行比较分级。
3、在不连续面壁取岩块作点荷载试验，与同种新鲜岩块的点 荷载强度值进行比较分级。
面在坑道内的出露情况，将持续性分为3类：
• （1）不连续面迹线穿越顶底板；
• （2）不连续面迹线穿越顶板或底板；
• （3）不连续面迹线在壁面上出现。
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• 三、结构面的空间分布规律
• 1、优势结构面组分析
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通过赤平极射投影作结构面极点等密图，发
现优势结构面组。优势结构面组即为产状相近的结
构面的总合。
（a）将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小划圆，在圆 周上同样标出E,S,W,N四个方位；
•
（b）根据结构面的走向方位，依投影网上的刻度 ，在图纸圆周上取北东400和南西400的a，b两点， ab联线的方位等于结构面的走向， 如图 (a)所示。
（c）如图 (b)所示，转动透明纸，使a、b两点和投 影网的N、S极点重合。根据上述投影原理可知，结 构面倾向南东时，投影圆弧凹向南东，故投影线落 在投影网的左半部。根据结构面的倾角600，描下投 影网上相同角度的经线aMb，此圆弧即为所求结构 面的赤平极射投影。
• 6、 以弹性波速度分类
•
• 7、节理岩体地质力学分类（CSIR分类）－
RMR分类法
•
该分类法是由南非科学和工业研究委员会（
CSIR)提出的分类指标RMR (Rock Mass Rating)，由岩
石强度(R1)、RQD值(R2) 、节理间距(R3) 、节理条件 (R4)及地下水(R5) 和节理方向对工程的影响的修正参数 （R6） 6种指标组成，即：
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
•Ⅳ
岩石单轴抗压强度σc(MPa)
250～160
160～100 100～40
<40
•Ⅲ
•Ⅱ
•Ⅰ
坚固性
特坚固 坚固 次坚固 软岩
•40
•100
•160
•250
• 3、 按巷道岩石稳定性分类-Stini)分类
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• 4、按岩体完整性系数Kv（龟裂系数）分类
• 式中：Vpm、Vpr—岩体、岩石弹性纵波速度（m/s)。
• ①、通过球心的平面，由于产状不同有以下三种不同的投影特征： a．直立平面的投影就是赤平面上大圆 的一条直径，如图所示中的AB直线。
• b．水平面的赤平投影就是赤平面上的大圆周，如图所示，该大圆 称为基圆。
• c．倾斜平面的赤平投影则是在基圆内的一个大圆弧。还有一部分 圆弧在基圆外。包括这部分的称全空间赤平投影。如图所示， NESW为基圆，A‘B为全空间赤平投影所作的大圆。一般所指的赤 平投影就是在基圆以内的部分，称为空间半赤平投影。
根据普氏坚固性系数 f 将岩石分为十级。 f 值越大，
岩体越稳定。
式中：Rc—岩石单轴抗压强度，MPa
•
f ≥20 为1级，最坚固； f ≤0.3为第10级，
最软弱。
• 优点：指标少，易于使用。
缺点：未考虑岩体的完整性、岩体结构特征，不 能反映岩体强度，因此，不能作为客观评价岩体稳定 性依据。
• 2、岩石单轴抗压强度分类法
•
计数图中数字相等的点的
• 连线即为极点等密线图。
• 2、优势结构面组分析及其应用
在实际工程中，结合各组结构面的产
状和数量，权衡各优势结构面组对工程稳定
性的影响，在可能的情况下，选择最适宜的
巷道走向，减少支护和维护费用。
四、结构面间距的统计规律
• （一）结构面间距的概念
• 真间距：两条结构面之间的垂直距离。 • 视间距：沿测线两相邻结构面之间的距离。
（2）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定 向装置。
（3）岩心采集和保存
• 2、岩心调查记录
• 钻孔岩心柱状图： • 按钻孔穿过岩层的岩性和节理绘成柱状。柱状图应包括： • A、岩性界线和岩性符号 • B、矿化及矿物符号 • C、矿脉及岩脉 • D、节理、破碎带或断层 • 岩心描述：包括节理蚀变程度、节理 • 面粗糙度、节理面充填及胶结情况， • 断层及破碎带内的构造岩类型及厚度等。
• 1、岩石的质量
• 主要表现在岩石的强度和变形性质方面。
• 2、岩体的完整性
岩体完整性取决于不连续面的组数和密度。
如结构面频率、间距、岩心采取率、RQD以及完 整性系数等定量指标。
这些定量指标是表征岩体工程性质的重要参数。
• 3、结构面条件
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结构面产状、粗糙度和充填情况。
• 岩体的工程性质主要取决于结构面的性质和分布 状态以及充填物的性质。
• 当λ值在6～16/m范围内时，用下列线性关系得到 的岩石质量指标与实测的岩石质量指标非常接近：
•§7-2 工程岩体分类
分类的目的：为岩石工程建设的勘察、设
要
计、施工和编制定额提供必
的基本依据。
按分类目的：综合性和专题性两种； 按因素：单因素分类法和多因素分类法。
• 一、工程岩体分类的影响因素
• 赤平极射投影方法:
（1）基本原理
赤平极射投影是表示物体的几何要素（点、
线、面）空间方位和角度关系的平面投影，并不涉
及面积的大小、线段的绝对长度和点与点之间的绝
对距离。
• 赤平极射投影的作图包括两个步骤： a、作球面投影 利用一个球体作为投影工具 （叫投影球），如图所示。 将物体的几何要 素从投影球中心投影到球面上去，得到球面 投影，如图中结构面SHN。 b、化球面投影为赤平投影 由图中F射点(简 称极点)向球面投影发出射线，如FH、FS、 FN等（称为极射）。它们与投影球的赤道平 面(亦称赤平面)ESWN的交点N、M、S就是赤 平极射投影。 E，S，W，N表示地理方位东， 南，西，北。
• 例3：作平面法线的赤平投影，已知任意一个过球心的平面，可 以作与它相垂直的法线的投影。设已知平面的产状为
2200 ∠ 500， 作图步骤如下： ① 将绘图透明纸放在投影网上，按投影网大小 划圆，在圆周上同样标出E,S,W,N四个方位； ② 找到2200的方位点A，在OA半径上，以圆心 O为00向A方向数500得到B点。B点就是已知平 面法线的投影。B点与该平面是900角距关系。