软弱夹层工程地质
1. 矿山地质工程问题及工程地质条件
矿山地质工程研究的主要任务是对矿山建设中将要遇到的地质工程问题和工程地质条件进行预报,这项工作是非常重要的。这项工作做好了,不仅可为国家节省大量资金,且可加快矿山建设速度。矿山建设中经常遇到的地质工程问题有:①露天矿边坡稳定性问题;②井巷及采场围岩稳定性问题。
控制上列地质工程问题的关键性工程地质条件有四项:①软弱、破碎岩体及软弱夹层;②软弱结构面,包括断层带、层间错动带及贯通较长的大节理;③地下水;④地应力。这四项工程地质条件是控制上列矿山地质工程问题的关键,在矿山地质工程研究中必须查明。
地质因素是有规律的,工程地质条件是可以查清和作出预报的,我国矿山建设中有许多成功的实例,淮南煤矿成功地强行通过潘集三井下部含水层便是一例,潘集矿区位于淮河中游,冲积层厚139~463m,含有孔隙水,属于水下采煤,涌水、突水是该矿基建中遇到的大问题。调查报告提出可能遇到17个含水层,需做5次注浆处理,需耗费工期9个月,投资246.28万元。淮南指挥部地质测量处在施工过程中不断总结经验,找出地质规律,修正原地质勘察资料,在施工过程中不断作出预报,保证顺利地完成了建井任务。他们对矿井出水点进行了统计分析,发现该地区基岩裂隙水主要从NWW及NNE组裂隙及断裂中涌出。前者为淋水,水量不大,时间长;后者为突水方式出现,出水集中,而时间短。基岩裂隙水主要通道是区域性活动断裂,裂隙水具有垂直分带规律,它与岩层中的砂岩密切有关。测量结果分析表明,裂隙水的补给源是有限的。因为该地区煤系地层均上覆有较厚的新生界松散盖层。其中有较厚的粘土层分布,特别是底部有一层较厚的粘土层将上层水隔开,下部煤系中断裂不发育,且有粘土层分隔,水力联系差,突水条件极小,且在其附近的潘集一主井在323m处发生突水,开始时漏水量为151m3/h,突水点集中在井筒9m段内。第二天减为99m3/h,三五天减为74t,64t,48t。停工17d就复工了。据此判断,三井不会产生严重突水,故决定不进行注浆止水,而做好准备采取强行通过。结果表明,施工工程地质预报是正确的,共节约注浆费326.49万元,提前工期两个月,超进尺一倍,三个井筒原计划进尺450m,而年末实际进尺为922.8m。
兖州煤田兴隆庄东翼皮带大巷穿过巨王林断层的地质预报是又一个成功的实例。兴隆庄矿精查报告划定的巨王林断层是影响井田设计开拓的主要断层之一,同时是东翼皮带大巷施工的一大障碍。原精查报告指出,该断层落差为25~110m,断层附近岩石中裂隙发育,破碎带较宽,导水性强,施工时将面临断层突水和顶板难于支护等困难。第一工程处地质组对精查报告重新进行了分析,发现原勘察中对巨王林断层仅有一个钻孔控制,而对皮带大巷将穿过的地方断层落差未予确定。他们根据断层性质、断层面向深部延展时断距变化规律及施工中获得的资料分析,提出:巨王林断层为一扭性断层,落差较小,应在1~17m之间,具有尖灭的可能性。岩层不会太破碎,且导水性不会好。皮带大巷遇到断层时,预计断层两盘以塑性泥质岩、粘土岩为主,断层泥充填应较密实,亦预示导水性差,阻水可能性大。鉴于上述对断层导水性和临近含水层的分析认识,预计皮带大巷遇到断层时可能出现的最大涌水量为80m3/h,或者不出现涌水,不必停工注浆处理。在施工过程中施工人员取消了原施工组织设计中的注浆堵水措施,采取强行通过的方法通过。掘进实际情况表明,这一预报是正确的。结果井筒施工提前10个月左右完成,为国家节约投资240余万元。
上面两个实例表明,工程地质工作在适量的勘察工作量配合下,充分利用地质原理,完全可以作出正确的地质预报。关键在于矿山工程地质工作者不仅要掌握一般的地质原理,而且还要掌握与矿体埋藏条件有关的地质规律,特别是小构造及小小构造,断层、节理、蚀变带等规律,这样才能主动地去查明具体矿山工程地质条件,预报矿山建设及施工过程中可能出现的地质工程问题。
2. 软弱夹层的工程地质意义~
位于地壳岩体中的软弱夹层,是工程地质性质1最差的不连续面,也是控制岩体稳定专性的重要边1界 .软弱夹属层的工程地质性质既与岩体应力、1地下水等环境条件有关,也与其成因性质、粘粒含量和粘土矿物成分等有关.在软弱夹层形成后的地质1历史中,地应力使其压密、固结,且延缓地下水的渗1流,从而改善其工程地质性质.因此,研究软弱夹层1的工程地质性质时,应充分考虑地应力这一环境因1素.但对于成因相同、粘土矿物成分一致、粘粒含量1变化不大的软弱层带而言,在受到不同压应力作用1时,其物理力学参数必然与之有一定的对应关系.1而受降雨和水文地质条件的影响,软弱夹层的饱水1状态是不一样的.在非雨季,地下水位线低,软弱夹1层常处于非饱和状态;在雨季,地下水位线升高,地1下水渗流加剧,软弱夹层多处于饱和状态.
3. 花岗岩、大理岩、石灰岩、页岩、玄武岩的工程地质性质及工程中遇到的地质问题
本人了解一点,叙述如下:
(新鲜)花岗岩,属于酸性侵入岩,强度极大,单轴抗压强度一般超过100MPa,可达200-300MPa,属于极硬的岩石,耐风化能力强,抗腐蚀能力强,比较适合作为各种大型工程的围岩或基座,但是在节理较为发育特别是三组垂直节理将岩石切割成豆腐块时,岩体的强度较差,另外,在深埋状况下或极高地应力存在情况下,隧洞开挖容易引起应力集中,产生强烈的岩爆;
大理岩,属于变质岩,原岩多为灰岩,强度较大,单轴抗压强度一般在60-100MPa之间,属于硬岩,耐风化能力和抗腐蚀能力较强,作为各种大型工程的围岩或基座,而在深埋状况下或高地应力存在情况下,隧洞开挖容易引起应力集中,产生强烈的岩爆,例如,在锦屏二级水电站引水隧洞中,应变型岩爆较为常见;
石灰岩,应该是灰岩吧?灰岩,属于沉积岩,可能属于中等强度的岩石(具体强度自己去查把),容易发生溶蚀现象,即在二氧化碳和水的作用下发生溶解、迁移和沉淀,这就是喀什特地貌的形成原因,因此,在建设水工建筑物时,应该注意溶洞等引起的渗漏问题;
页岩,一种低级变质岩,原岩多为泥岩,由于页理的存在,页岩表现出明显层状岩石的特性,即垂直于页理方向的单轴抗压强度较大,平行于页理方向的单轴抗压强度较小,岩石的抗风化能力较弱,容易以软弱夹层的形式导致一些地质问题,不宜作为各种大型工程的围岩或基座;
玄武岩,属于基性喷出岩,具有较多的喷出相,不同相之间差距极大,这种差距对工程地质性质的影响主要表现在气孔和杏仁体(气孔中存在充填物)方面,气孔和杏仁体的含量一般可以在0-50%范围内变化,所以,其单轴抗压强度变化范围较大,总的来说,无气孔或杏仁体的玄武岩的单轴抗压强度较大,可能跟大理岩差不多,属于硬岩范畴,可以作为各种大型工程的围岩或基座。
4. 工程地质条件的要素是什么
(1) 地层的岩性:是最抄基本的工程地质因素,包括它们的成因、时代、岩性 相关书籍 、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。 (2) 地质构造:也是工程地质工作研究的基本对象,包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征、地质构造,特别是形成时代新、规模大的优势断裂,对地震等灾害具有控制作用,因而对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义。 (3) 水文地质条件:是重要的工程地质因素,包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分等。 (4) 地表地质作用:是现代地表地质作用的反映,与建筑区地形、气候、岩性、构造、地下水和地表水作用密切相关,主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等,对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大。 (5) 地形地貌:地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等;地貌则说明地形形成的原因、过程和时代。平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出露情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征,这些因素都直接影响到建筑场地和路线的选择。
5. 一、什么是工程地质条件,包括哪些方面
工程地质抄学是地质学的一门分支学袭科,是工程科学与地质科学相互渗透、交叉形成的边缘学科,从事人类工程活动与地质环境相互作用关系的研究,是服务于工程建设的应用科学。
工程地质问题:工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。研究内容如:工业与民用建筑物的主要工程地质问题是地基承载力和地基变形问题;地下洞室的主要工程地质问题是围岩稳定性问题;人工边坡的主要工程地质问题是边坡稳定性问题;岩溶区水库的主要工程地质问题是水库渗漏问题。主要通过查明工程建设区域的工程地质条件(包括岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、工程动力地质条件、天然建筑材料等),为工程建设的设计提供坚实的基础地质资料。学生毕业后可在国土资源、水利水电、建筑、能源、交通、煤炭、海洋、国防、科研院所、高等院校等部门从事勘察、设计、施工、管理、科研、教学等工作。
6. 含软弱夹层的岩层地区如何布置工程建筑,可能存在的工程地质问题有哪些
(1)抄 褶皱核部岩层由于受水平挤袭压作用,产生许多裂隙,直接影响到的完整性和强度,在石灰岩地区还往往岩溶较为发育。所以在核部布置各种建筑工程,如厂房,路桥,堤坝,必须注意岩层的坍落,漏水及涌水问题
(2) 在褶皱翼部布置工程时,如果开挖坡的走向近于平行岩层走向,且边坡倾向于岩层
倾向一致,边坡角大于岩层倾角,则容易造成顺层滑动现象
(3) 对于隧道等埋藏地下工程,一般布置在褶皱的翼部。因为隧道通过均一岩层有利稳
定,而背斜顶部岩层受张力作用可能坍落,向斜核部则是储水较丰富的地方。
7. 如何采取岩石的工程地质物理力学样
RQD:岩石质量指标,用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进,连续取芯,回次钻进所取岩芯中,长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值,以百分比表示。5.4.2 钻孔工程地质编录5.4.2.1 钻孔工程地质编录内容包括:统计与描述岩芯块度,绘制岩芯块度柱状图;统计节理裂隙;确定钻孔中流砂层、破碎带、裂隙密集带、风化带与软弱夹层、岩溶发育带、蚀变带的位置和深度;并可按工程地质岩组用点荷载仪测定岩石力学指标。5.4.2.2 按钻进回次测定岩石质量指标(只RQD),确定不同岩组RQD值的范围和平均值。RQD值一般按公式(2)计算确定; (2)式中:Lp——某岩组大于10cm完整岩芯1)长度之和,m; Lt——某岩组钻探总进尺,m。 注:1)小于10cm岩芯若为钻进过程中机构破碎,则应上、下对接,其长度大于10cm时应参与计算;当钻头内径小于54.1mm时,RQD值作适当降低,根据经验降低20%~50%。5.4.2.3 根据RQD值,按附录E划分岩石质量等级和岩体质量等级。5.4.3 坑道工程地质编录5.4.3.1 对矿区的勘探坑道应全部进行工程地质编录,工程地质条件简单的矿区可适当减少,有生产坑道时可选择典型坑道进行。5.4.3.2 坑道工程地质编录内容包括:对坑道所揭示的岩层划分岩组,重点观察描述软弱夹层、风化带、构造破碎带、蚀变带、岩溶发育带的特征,分布、产状、溶蚀现象;系统采取岩(矿)石物理力学试验样;统计节理裂隙;详细描述地下水活动对井巷围岩稳固性的影响及工程地质问题发生的位置不稳定地段掘进与支护方法。坑道变形地段必要时设置工程地质观测点,进行长期观测。5.4.4 工程地质钻探 5.4.4.1 钻探深度:露采矿区宜控制到最终坡脚或坑底以下30—50m;井下开采矿区控制到矿床主要储量标高以下30—50m。5.4.4.2 钻孔孔径以满足采取岩、土物理力学试验样规格为准。5.4.4.3 要求全部取芯钻进。岩芯采取率,可根据不同的目的确定。5.4.4.4 应进行物探测井,结合钻探地质剖面,确定岩石风化带深度、构造破碎带、岩溶发育带及层间软弱夹层的分布部位。5.4.5 工程地质测试5.4.5.1 勘探矿区应选取代表性岩、土室内试样,测定其物理力学性质。工程地质条件中等—复杂的矿区,除选取代表性室内试样外,还可应用点荷载仪、携带式剪切仪进行钻孔及野外现场测试。5.4.5.2 室内岩(土)样试验项目,按开采方式、矿区实际情况,结合工程地质评价要求参照附录J选作。5.4.5.3 岩(土)样采样要求a. 井采矿区对一期开拓水平以上矿体及其围岩按不同岩石分别采样;露采矿区应在边坡地段自上而下分组采样。b. 块状、层状岩类按不同岩石采样;松散软弱岩类,若岩性较均一,厚度大于10m时,每10m采一组样;岩性不均一时,根据岩性结构特征分层采样。c. 块状、层状岩类可直接从岩芯采样;松散软弱岩类应利用坑道或山地工程采样,如在钻孔中取样,则应采取专门取芯工具,砂砾石样应保持原级配。d. 采样规格与数量可根据实验室的具体要求确定。
8. 何谓工程地质条件包括那些方面
工程地质条件包括:地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水条件、地球物理条件、物理地质环境和天然建筑材料7项。工程地质学里面第一页就有提到。
再看看别人怎么说的。
9. 常见的工程地质问题有哪些
风化、破碎岩层。风化一般在地基表层,可以挖除。破碎岩层有的较浅,可以挖除。有的埋藏较深,如断层破碎带,可以用水泥浆灌浆加固或防渗;风化、破碎处于边坡影响稳定的,可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面,必要时配合注浆和锚杆加固。
断层、泥化软弱夹层。对充填胶结差,影响承载力或抗渗要求的断层,浅埋的尽可能清除回填,深埋的注水泥浆处理;浅埋的泥化夹层可能影响承载能力,尽可能清除回填,深埋的一般不影响承载能力。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面。
松散、软弱土层。对不满足承载力要求的松散土层,如砂和砂砾石地层等,可挖除,也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆或水泥黏土浆,或地下连续墙防渗;对于影响边坡稳定的,可喷射混凝土或用土钉支护。
滑坡体。斜坡内可能沿滑动面下滑的岩体称为滑坡体。滑坡发生往往与水有很大关系,渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和黏聚力,要注重在滑坡体上方修筑截水设施,在滑坡体下方筑好排水设施。防止滑坡,经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重,未经论证不要轻易扰动滑坡体。
地下水发育地层。当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时,要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水,降低地下水位。
对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩,地下工程开挖后,要及时采用支撑、支护和衬砌。支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架,拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。
岩溶与土洞。当建筑工程不可能避开时,可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。不方便挖填的,可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶,也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆,对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾,或做桩基处理。
10. 导读:名词:工程地质学,不良地质现象,1,工程地质条件包括哪些因素
工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。地质学的一个分支。工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件,分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害,提出防治不良地质现象的措施,为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用,提供可靠的地质科学依据。
不良地质现象:对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等,它们既影响场地稳定性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。不良地质包括滑坡地区、崩塌地区、岩堆地区、泥石流、溶洞地区、瓦斯地区、地下水。
工程地质条件是指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。
这些因素包括:
(1) 地层的岩性:是最基本的 工程地质因素,包括它们的成因、时代、岩性 、 产状、 成岩作用特点、 变质程度、风化特征、 软弱夹层和接触带以及 物理力学性质等。
(2) 地质构造:也是工程地质 工作研究的基本对象,包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征、地质构造,特别是形成时代新、规模大的优势断裂,对地震等灾害具有控制作用,因而对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义。
(3) 水文地质条件:是重要的 工程地质因素,包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分等。
(4) 地表地质作用:是现代地表地质作用的反映,与建筑区地形、气候、岩性、构造、地下水和 地表水作用密切相关,主要包括滑坡、 崩塌、 岩溶、 泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等,对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大。
(5) 地形地貌:地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等;地貌则说明地形形成的原因、过程和时代。平原区、丘陵区和山岳地区的地形起伏、土层厚薄和基岩出露情况、地下水埋藏特征和地表地质作用现象都具有不同的特征,这些因素都直接影响到建筑场地和路线的选择。
(6)天然建筑材料:结合当地具体情况,选择适当的材料作为建筑材料,因地制宜,合理利用,降低成本。