巖體質(zhì)量分級與地質(zhì)巖組的應(yīng)用研究

　　巖體質(zhì)量分級與地質(zhì)巖組的應(yīng)用研究

　　該部分通過地質(zhì)體歸并定性認(rèn)識的提供，促進(jìn)巖石工程地質(zhì)問題的有效解決。就巖體質(zhì)量分級而言，其作用主要表現(xiàn)為促進(jìn)有效力學(xué)參數(shù)的提取。

　　1 工程地質(zhì)巖組與巖體質(zhì)量分級

　�。� 1） 工程地質(zhì)巖組。工程地質(zhì)巖組是工程地質(zhì)條件評價(jià)中的主要可操作方法之一，它是指工程中巖石的實(shí)際工程地質(zhì)組合。就巖組的劃分而言，通常是在巖體工程地質(zhì)力學(xué)原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于地質(zhì)體與巖體之間的差異較大，為了保證巖組劃分的有效性，應(yīng)該將巖組劃分控制在一定范圍內(nèi)。在實(shí)際的巖石工程中，需要通過工程地質(zhì)巖組的劃分對巖石結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性等方面進(jìn)行有效判斷。與其他方法相比，工程地質(zhì)巖組對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體與面的級別相對較低。就結(jié)構(gòu)面而言，其五級劃分依據(jù)為土體斷裂及由其他相應(yīng)成因引發(fā)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面規(guī)模。就結(jié)構(gòu)體而言，其分級的影響因素主要是結(jié)構(gòu)面的層次性。隨著結(jié)構(gòu)體級別的變化，結(jié)構(gòu)體對巖體穩(wěn)定性分析產(chǎn)生的作用也存在相應(yīng)的區(qū)別。（ 2） 巖體質(zhì)量分級。就巖體質(zhì)量分級而言，5 級的巖體分類較為常見。但水利部門的巖土開挖以及鐵道部門的隧道圍巖工程中，其巖體質(zhì)量分級數(shù)量分別為 16 級和 6 級。這兩種方案的共同點(diǎn)在于，他們都充分考慮了土體的存在和影響。在上述兩種工程的實(shí)際施工過程中，開挖位置處于地下水位上方，因此，施工人員挖出的巖土特點(diǎn)為飽水性差、干燥等。在其分級分類過程中，需要將巖土的單軸飽和和抗壓強(qiáng)度數(shù)值作為參考依據(jù)。（ 3） 工程地質(zhì)巖組與巖體質(zhì)量分級之間的區(qū)別。就工程地質(zhì)巖組而言，其重點(diǎn)部分為巖性與控制性結(jié)構(gòu)的組合。

　　這種方法更加適合被應(yīng)用在較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中。就巖體質(zhì)量分級而言，其運(yùn)算方法主要包含積商法以及多指標(biāo)和差法等。在這些方法的應(yīng)用過程中，需要從相關(guān)數(shù)據(jù)中選出幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)對其進(jìn)行成績運(yùn)算。就實(shí)際的巖石工程而言，由于不同巖石工程所處的地質(zhì)環(huán)境不同，所選指標(biāo)以及因素的權(quán)重之間存在一定的差異，因此可能存在同等質(zhì)量級別巖體程度差異較大的問題。巖體質(zhì)量分級的應(yīng)用過程包含巖石工程的環(huán)境特征、巖體結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度等，因此，當(dāng)巖體質(zhì)量分級所應(yīng)用的巖石工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜時(shí)，會產(chǎn)生方向問題以及尺度分辨率問題等。雖然巖體質(zhì)量分級更加適宜被應(yīng)用在地質(zhì)條件簡單的巖石工程中，但將巖體質(zhì)量分級與工程地質(zhì)巖組結(jié)合起來能夠?qū)崿F(xiàn)巖體質(zhì)量分級在復(fù)雜地質(zhì)條件工程中的應(yīng)用，此外，這種結(jié)合能夠?qū)⑾嚓P(guān)地質(zhì)要素對巖體穩(wěn)定性的影響更好地區(qū)分開來，進(jìn)而通過實(shí)際變形破壞模式的區(qū)分保證巖石工程的順利進(jìn)行。

　　2 巖石工程概況

　　這里以某巖石工程為例，對工程地質(zhì)巖組與巖體質(zhì)量分級的應(yīng)用進(jìn)行研究： 該工程的巖體總體構(gòu)造為花崗巖 - 綠巖帶，該格架屬于由折離斷層以及韌性剪切帶等分割開來的一種構(gòu)造片體。就該巖石工程的破裂結(jié)構(gòu)而言，破碎狀是結(jié)構(gòu)體的主要狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)面為斷層、巖脈以及多個(gè)組結(jié)構(gòu)面劈理發(fā)育而成。該部分是巖石工程中圍巖穩(wěn)定性的主要影響因素之一。就該工程的層狀結(jié)構(gòu)而言，其發(fā)育特點(diǎn)較為明顯。楔形是該結(jié)構(gòu)體的主要形狀，包含薄互層以及中層等。節(jié)理以及片麻理為該巖石工程層狀結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)面[1].

　　3 工程地質(zhì)巖組在該巖石工程中的應(yīng)用

　　就該巖石工程而言，這里將工程現(xiàn)場地層巖性分布特點(diǎn)及相關(guān)地質(zhì)力學(xué)特性作為主要的參考依據(jù)，將該工程的巖體分成以下幾個(gè)不同的工程地質(zhì)巖組： （ 1） 角閃云母片地質(zhì)巖組。該部分巖組的組成部分主要包含云母片以及綠泥石片巖等。其組成部分的特點(diǎn)使得該部分巖組很容易形成軟弱夾層，進(jìn)而逐漸演化為泥化夾層。對于巖石工程而言，泥化夾層的敏感水作用、低抗剪強(qiáng)度等特點(diǎn)，會為巖石工程建設(shè)帶來一定的危險(xiǎn)。就下界面而言，當(dāng)泥化夾層遇水時(shí)，在軟化作用下，很容易引發(fā)巖石工程的塌方和滲水事故。（ 2） 斷層破碎帶地質(zhì)巖組。該巖組的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)為散體 - 熱液蝕變帶等破碎。由于巖體的破碎程度較高，使得巖組中包含富水區(qū)與導(dǎo)水區(qū)兩種不同的區(qū)域。該巖組中還包含具有較為發(fā)育的斷層泥，其不同泥化夾層的特點(diǎn)為規(guī)模之間差異較大。就大規(guī)模的泥化夾層而言，其通常具有斷層泥、自邊緣至中心的影響帶、破碎帶這種三帶區(qū)分現(xiàn)象。當(dāng)該部分巖組的破碎狀況達(dá)到一定程度時(shí)，可能會發(fā)生巖屑流現(xiàn)象。（ 3） 花崗片麻地質(zhì)巖組。該部分巖組的主要組成成分包含斜長角閃巖以及英云閃長片麻巖等。該部分巖組中發(fā)育出的節(jié)理數(shù)量范圍通常處于 2 -5 之間。對于該部分巖組而言，裂隙的不斷發(fā)育會產(chǎn)生富水層和導(dǎo)水層兩種模式。由于受到地下水的影響，花崗片麻巖組的結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度會發(fā)生相應(yīng)的下降。除此之外，花崗片麻巖的特點(diǎn)是化學(xué)效應(yīng)很容易對其產(chǎn)生影響（ 4） 薄互層地質(zhì)巖組。在該巖石工程中，薄互層巖組為表殼巖金崗庫巖組中的基性以及中酸性等特點(diǎn)火山沉積變質(zhì)巖的薄層狀結(jié)構(gòu)巖體。與其他巖組相比，薄互層巖組的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為導(dǎo)水性和富水性較差，各向異性較為明顯。在自然環(huán)境中，這種薄層狀結(jié)構(gòu)巖體更容易轉(zhuǎn)化成為綠泥石以及高嶺土等礦物，其轉(zhuǎn)化形成的黏土礦物具有水敏感特點(diǎn)。從巖性的角度來講，在基性巖脈基礎(chǔ)上逐漸發(fā)育出的蝕變巖沒有明顯的構(gòu)造痕跡，這種巖體的顏色是暗綠灰色。相比之下，蝕變巖的特點(diǎn)在于其中黏土礦物的含量較多。（ 5） 上述巖組與巖體結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。就角閃云母片地質(zhì)巖組而言，該巖組的對應(yīng)巖體結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)； 就斷層破碎帶地質(zhì)巖組而言，其對應(yīng)巖體結(jié)構(gòu)包含鑲嵌結(jié)構(gòu)與破碎結(jié)構(gòu)這兩種不同的巖體結(jié)構(gòu)； 就花崗片麻地質(zhì)巖組而言，其分別對應(yīng)鑲嵌結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)以及層狀結(jié)構(gòu)這三種不同的結(jié)構(gòu)； 就薄互層地質(zhì)巖組而言，其對應(yīng)巖體結(jié)構(gòu)主要包含層狀結(jié)構(gòu)和破碎結(jié)構(gòu)兩種。該巖石工程巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為層狀結(jié)構(gòu)、碎裂 - 層狀結(jié)構(gòu)以及塊狀 - 層狀結(jié)構(gòu)。這種特點(diǎn)使得該巖石工程施工現(xiàn)場的不同位置呈現(xiàn)出不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，其具有相應(yīng)的變形破壞特點(diǎn)。

　　4 巖體質(zhì)量分級在該巖石工程中的應(yīng)用

　�。� 1） 該巖石工程的巖體質(zhì)量分級結(jié)果。這里將該巖石工程中的地應(yīng)力、鉆探巖芯以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的因素進(jìn)行分析，通過上述因素的分析得出的斷面不同情況下不同巖體質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果。從 0 - 3 隧道點(diǎn)號范圍來看，上端第一條線條為巖石工程設(shè)計(jì)單位提供的施工開挖變更后的圍巖級別； 第二條線條的出現(xiàn)建立在鐵路規(guī)范的基礎(chǔ)上，按照該規(guī)范中的 6 級對巖石工程中的 12 個(gè)不同的地質(zhì)觀測點(diǎn)圍巖級別分別進(jìn)行確定。第三條則為該工程施工之前的地質(zhì)勘察工作中的相應(yīng)圍巖級別[3].（ 2） 巖體質(zhì)量分級結(jié)果分析。施工階段與地質(zhì)勘查階段的圍巖別判斷結(jié)果之間的差距為 2 級。這種現(xiàn)象表明： 如果地質(zhì)條件較為復(fù)雜，隨著使用施工工藝、巖石工程類型等因素的變化，工程施工現(xiàn)場的圍巖穩(wěn)定性受到的影響也會產(chǎn)生一定的差異，因此這兩個(gè)階段中的圍巖穩(wěn)定性判斷分級存在差異。為了保證該工程圍巖分級判斷的準(zhǔn)確性，應(yīng)該充分考慮工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件以及相關(guān)地質(zhì)特征。

　　5 結(jié)論

　　為了更好對工程地質(zhì)巖組以及巖體質(zhì)量分級的應(yīng)用進(jìn)行分析，這里將某巖石工程作為研究對象。從實(shí)際應(yīng)用中可以看出，工程地質(zhì)巖組更加側(cè)重地質(zhì)體結(jié)構(gòu)、巖組與巖體結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系等方面； 相比之下，巖體質(zhì)量分級具有為巖石工程提供有效巖體質(zhì)量結(jié)果的作用，但巖體質(zhì)量分級不適合被應(yīng)用在復(fù)雜地質(zhì)條件中。為了解決該問題，可以將巖體質(zhì)量分級與工程地質(zhì)組合起來，通過巖體質(zhì)量關(guān)系以及相應(yīng)巖組的提供保證巖石工程規(guī)劃的有效性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]尚彥軍，陳明星，王開洋，孫元春，楊樹俊，李坤。 工程地質(zhì)巖組與巖體質(zhì)量分級在巖石工程中應(yīng)用對比[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013（ S2） : 3205 - 3214.

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