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工程地质3类地区比较适宜建设

发布时间: 2021-01-23 00:38:50

『壹』 工程地质学的主要内容(作者:石证明)

不是几字能说清的,你自己去查吧 ,推荐《专门工程地质学》

『贰』 跪求工程地质中三大岩类的工程地质性质!!!

1、沉积岩
沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用,最后形成的岩石。不论那种方式形成的碎屑物质都要经历搬运过程,然后在合适的环境中沉积下来,经过漫长的压实作用,石化成坚硬的沉积岩。
沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩的形成 1.风化侵蚀:在河流上的大石头,经年累月被侵蚀风化,逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。 2.搬运:这些碎屑被水流从上游搬运到下游。 3.堆积:下游流速减缓,搬运力减小,岩石碎屑便沉积下来。 4.压密:新的沉积物压在旧的沉积物上,时间久了,底下的沉积物被压得较紧实。 5.胶结:地下水经过沉积物的孔隙,带来的矿物质填满孔隙,使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起,形成沉积岩。 6.露出:堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面,露出地表。

2、岩浆岩

岩浆岩也叫火成岩,是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆,在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。因为它生成的条件与沉积岩差别很大,因此,它的特点也与沉积岩明显不同。
岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。 由地底岩浆冷却凝固形成,由于岩浆成分和冷却凝固方式不同,便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成: 1.安山岩:岩浆藉由火山口喷发出地面,快速冷却形成的。 2.玄武岩:岩浆经由缓和喷发漫流而出,逐渐冷凝形成的。 3.花岗岩:岩浆并不喷出地面,而是在地底下慢慢冷却形成的。

3、变质岩

在地壳形成和发展过程中,早先形成的岩石,包括沉积岩、岩浆岩,由于后来地质环境和物理化学条件的变化,在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化,而形成一种新的岩石,这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。
变质岩又分:板岩、片岩、片麻岩、大理岩。 变质岩的形成:1.为变质前的岩层:由于沉积或火山作用,堆积出一层层岩层。 2.挤压岩层:在强大挤压和摩擦力之下,产生温度和压力,使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。 3.变质成新岩石:岩石里零散分布的矿物结晶会呈规矩排列,或生出新矿物来,而变成各种新的变质岩。

『叁』 什么层状岩类中等型的三类二型的工程地质类型

井田内岩石以碎屑沉积岩为主,层状结构,岩体各向异性;力学强度变化大回,煤层顶底板岩答石的强度低,以软弱岩石为主,岩体的稳定性较差。井田内地质构造简单,岩石裸露地表后易风化破碎,第四系松散层分布广泛,厚度较大,松散,未来煤矿开采后,局部地段易发生顶板冒落及底板软化变形等矿山工程地质问题。因此,井田工程地质勘查类型划分为第三类第二型层状岩类工程地质条件中等型。

『肆』 三大类岩石的分布,组成,结构构造,工程地质性质(列表) 急!!!

岩石是一种或多种矿物的集合体,它是构成地壳的基本部分。按其成因分为三大类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩:是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的,又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层,那里温度高达1300℃,压力约数千个大气压,使岩浆具有极大的活动性和能量,按其活动又分为喷出岩和侵入岩。未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩颗粒较粗。浅成侵入岩颗粒细小或大小不均。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成,温度低,冷却快,常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,具有块状、流线、流面、气孔、流纹、条带状 构造等。岩浆岩常见的如在地壳中分布很广的中粗粒结构的侵入岩——花岗岩,气孔构造发育,黑色致密的玄武岩,流纹构造显著的酸性喷出岩——流纹岩等。
沉积岩:是地面即成岩石在外力作用下,经过风化、搬运、沉积固结等沉积而成,其主要特征是:①层理构造显著如板状层理、交错层理,互层;②沉积岩中常含古代生物遗迹,经石化作用即成化石;③有的具有波痕、石盐假晶、干裂、孔隙、结核等。常见的沉积岩有:直径大于3毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩,由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩,由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩,由方解石为其主要成分,硬度不大的石灰岩等。
变质岩:是岩浆岩或沉积岩在变质作用下形成的一类新岩石。和前两类岩石主要区别是变质岩属重结晶的岩石,颗粒较粗,不含玻璃质和有机质的残体。其主要特征是:①有的具有片理(片状)构造如片岩;②有的呈片麻构造(未形成片状),岩石断面上看到各种矿物成带状或条状等,如花岗片麻岩;③有的呈板状构造,颗粒极小,肉眼难辨,如板岩。4条带状、千枚状。常见的变质岩如由方解石或白云石重新经过结晶而成的大理岩,由页岩和粘土经过变质而形成原解理状的板岩,由片状、柱状岩石组成的片岩,多由沉积岩和岩浆岩变质而成的片麻岩,由砂岩变质而成的石英岩等。
三大类岩石具有不同的形成条件和环境,而岩石形成所需的环境条件又会随着地质作用的进行不断地发生变化。沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用形成变质岩。在地表常温、常压条件下,岩浆岩和变质岩又可以通过母岩的风、剥蚀和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩当进入地下深处后,在高温高压条件下又会发生熔融形成岩浆,经结晶作用而变成岩浆岩。因此,在地球的岩石圈内,三大岩类处于不断演化过程之中。太阳能是岩石发生演变过程的能量来源之一,它控制着外动力地质作用的进行;包含在岩石内部的放射性能量是地球内力地质作用的能量来源。此外,地球重力能和地球旋转能在各种地质作用中也是不可忽视的重要方面。其中构造运动是地球内力作用重要的表现形式,它可使地下深处的侵入岩和变质岩上升到地表遭受破坏,也可使地表岩石发生强烈拗陷而产生变质,同时,构造运动对岩浆的形成和上升也有重要影响。

『伍』 矿床开采技术条件

为确定阳山金矿床开采技术条件,分别对矿区水文地质特征、工程地质特征和环境地质特征进行了调查。

5.3.1水文地质特征

矿区地处白水江二级水系马莲河支流金昌沟水文地质单元中上部、金子山脉分水岭的北侧,地下分水岭与地表分水岭基本一致,水文地质边界条件较清楚。属侵蚀构造高中山地形,气候上属大陆性温带季风气候区。据1991~2006年资料,年平均降水量为384.3mm,其中6~9月份降雨量占全年的63%。年平均气温为15.3℃,年最低月平均气温4.3℃(1月),年最高月平均气温25.4℃(7月)。近35年来极端最低温度为-7.4 ℃,极端最高温度为38.1℃。水系主要有马莲河及其支流金昌沟,其动态受降雨控制,以暴涨暴跌为特征。

5.3.1.1地下水类型及特征

矿区地下水赋存受岩石裂隙孔隙空间、构造性质类型、地貌条件及气象水文因素等控制,主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水和构造带脉状裂隙水3种类型。第四系孔隙水主要分布于河谷及山坡地带,呈条带状分布,为孔隙潜水,局部地段受黄土等影响,含上层滞水,形成略高于正常潜水位的假象。基岩裂隙水有层状岩类裂隙水和块状岩类裂隙水两种,主要赋存于地表岩石风化层及层状裂隙中,含水层富水性较弱,多为孔隙裂隙潜水,局部含承压水。构造带脉状裂隙水赋存在有张性断裂带或压性断裂带中羽状断裂、裂隙、破劈理发育的脆性岩石裂隙中,其特征是分布与富水性都很不均匀。

区内地下水埋藏深度不一,根据施工的48个钻孔统计,埋深0~10m的有3个、10~20m的有8个、20~50m的有14个、50~100m的有21个、100m以上的有2个,地下水平均埋深为52m。地下水的补给、径流、排泄均属降水型,补给来源主要为大气降水,其次为冰雪融化水。根据多年气象及近几年的矿区长期观测资料表明,降水渗入补给主要集中于7~9月份。冲洪积、残坡积孔隙潜水其动态受大气降水控制,第四系黄土及基岩风化裂隙水则滞后降水一个月左右。区内地下水潜水面水力坡度约2°,略低于地形坡度,地下水的排泄主要以山泉及溪流形式排向下游。

5.3.1.2含水层、隔水层的分布及特征

(1)含水层的分布及特征

第四系(Q4)孔隙潜水含水层为区内主要含水层,岩性为第四系残坡积碎石及黄土,分布于山谷及山坡地带,该含水层孔隙发育,透水性能良好,但储水性能差。根据施工钻孔及野外水文地质调查,第四系厚度为7~127m,平均厚度为48m,最低水位埋深为0m(ZK001),最大埋深达100.08m(ZK1332)。含水层上部为马兰黄土,松散堆积,垂直节理发育,地下水赋水条件差,泉水流量为0.001~0.035 L/s。下部为残坡积物,主要为泥砂质、碎石和砾石等,分选性及磨圆度差,泉流量0.01~0.40 L/s。地下水平均矿化度为391.6mg/L,平均总硬度为238.4mg/L,水化学类型为重碳酸钙型水。

基岩裂隙水

含水层和构造裂隙水含水带为次要含水层。基岩裂隙水主要含于层状岩类(千枚岩、板岩等浅变质岩系)和块状岩类(斜长花岗斑岩)中,水位埋深10~108m,含水层厚度为0~155m。含水性能弱,水流量较少,泉流量一般小于0.01 L/s,风化裂隙水泉流量较小,属富水性能较差的含水层。根据钻孔资料统计,305脉群岩石风化厚度为53m左右,而360脉群岩石风化厚度为36m左右,最深处风化层深度达181m。

构造裂隙水含水带主要指区内主构造NEE向安昌河-观音坝断裂中发育的部分张性断裂具有透水性,在有补给源时形成含水层。根据坑道水文地质调查,断裂带内岩石节理裂隙率在1.0%~4.5%之间,构造裂隙出水点最大水量为0.08 L/s。

(2)隔水层的分布及特征

区内含水层与隔水层没有明显的界线,根据钻孔资料统计,区内岩石以千枚岩、灰岩及斜长花岗斑岩为主,裂隙带出露标高一般为1 520~2 290m,在该裂隙带以下,岩层完整性较好,节理裂隙不发育,局部裂隙多被钙质、硅质、粘土质等阻水物质充填,岩层富水性弱,透水性能差,可视为隔水层。

5.3.1.3水文地质评价及供水

区内地形坡度利于自然排水,矿床充水主要来源为第四系黄土、残坡积碎石孔隙潜水,其次为基岩裂隙潜水与构造裂隙带水。矿体顶板发育裂隙,在天然状态下补给条件差,富水性弱,以存储水为主。随着开采深度的加大,上部第四系孔隙潜水可通过裂隙下渗到矿坑增加涌水量,影响矿坑排水,因此该矿床为顶板直接充水的孔隙充水矿床。

区内主矿体赋存标高在1 362~2 287m之间,侵蚀基准面标高1 113m,矿井最低排泄标高为1 600m(高家山)。在最低排泄标高以上时不存在矿床充水问题,在最低排泄标高以下时,根据地表水、地下水分布特征,以及对围岩含水性等的分析,地下水对矿床充水不构成威胁,也不存在充水问题。

普查区西部3 000m处的马莲河为文县主要水系白水江的支流,据四川省地质勘查开发局成都岩土水质检测中心检测,马莲河平均矿化度为321.7mg/L,平均总硬度为199.4mg/L,水质较好,水化学类型为重碳酸钙镁型淡水;据2001~2002年近两年的观测,其最大流量为14.1m3/s(2001年10月),最小流量为2.1m3/s(2002年3月),年均流量为4.7m3/s,其水量及水质能够满足矿山生产建设需要。区内的金昌沟及泉水流量皆较小,金昌沟为马莲河的支流,其源头以泉流形式补给,流量一般小于2 000m3/d,其水量不能满足矿山生产建设需要。区内第四系及岩石表层风化破碎带虽然较厚,但含水性及储水性能差,泉水及溪沟水仅够当地居民生活用水。因此,区内供水可选择矿区西侧的马莲河作为矿山生产、生活用水水源地。

总之,矿床主要矿体位于侵蚀基准面以上,地形排泄条件良好,矿床属水文地质条件简单的矿床。

5.3.2工程地质特征

5.3.2.1工程地质岩组特征

依据地层岩性、岩石力学性质和水文地质特征(表5.7)可将矿区岩石划分为4类工程地质岩组,分述如下:

表5.7 阳山金矿钻孔简易水文地质工程地质统计表

1)第四系松散软弱岩类工程地质岩组:广泛分布于山坡,岩性为浅黄色粉质亚粘土(马兰黄土)及残坡积碎石,其堆积松散,分选性及磨圆度差,厚度为7~127m,赋存孔隙潜水。

2)较软岩类工程地质岩组:主要指断层破碎带中的岩石,岩性为破碎蚀变千枚岩夹薄层灰岩及破碎蚀变灰岩夹千枚岩,该类岩石受构造挤压作用明显,岩层破碎,力学强度低。

3)较硬岩类工程地质岩组:主要指砾岩、砂质板岩、千枚岩和薄层灰岩等,根据钻孔及坑道揭露,裂隙带出露标高多为1 520~2 290m,在裂隙发育带以上,该类岩石较破碎,稳固性差,在裂隙发育带以下该类岩石较稳固。

4)坚硬块状岩类工程地质岩组:主要指中厚层灰岩、硅质岩和斜长花岗斑岩等。该类岩组分布在风化带以上,岩石较破碎,力学强度差;在风化带以下岩石完整,力学强度高,岩石坚硬,稳固性好。

5.3.2.2构造工程地质特征

矿区大地构造位置处于秦岭EW向构造带南缘、松潘-甘孜褶皱系东侧与龙门山NE向构造带相交汇区内,多级构造发育,地质条件较为复杂。根据结构面形式、规模及其对岩石稳定性的影响方面等特征,可将区内构造划分为5级,其特征如下:

Ⅰ级构造为文县弧形构造,总的构造形迹呈NE向和NEE向。

Ⅱ级构造为安昌河-观音坝断裂,东段走向为NEE,西段走向近EW,总体N倾,局部S倾,倾角55°~70°,为一逆冲断层,走向长30km,宽0.5~3km,破碎蚀变强烈,主要岩性为钙泥质千枚岩、板岩、灰岩及斜长花岗斑岩等。该断裂为矿区主要控矿构造。

Ⅲ级构造主要为Ⅱ级构造的分支构造,多呈平行排列。

Ⅳ和Ⅴ级构造即节理、片理、裂隙等。据坑道及钻孔调查,裂隙宽度一般为0.05~0.1 cm,最大宽度1~20 cm,呈充填-半充填状态。裂隙破坏了岩体的完整性,特别近SN向的节理张裂隙,易形成地下水通道,影响岩体的力学性质及局部稳定性。

5.3.2.3矿石及围岩的物理力学性质

(1)岩矿石抗压、抗剪强度测定

矿区各类岩(矿)石的抗压强度在1.0~119.4MPa之间,其中灰岩、斜长花岗斑岩抗压强度较大,抗压强度均值分别为71MPa和70MPa。千枚岩抗压强度最差,其最低抗压强度仅为1.0MPa。

各类岩石抗剪强度根据岩性及受力角度的不同而不一致,相同角度下斜长花岗斑岩抗剪强度好于灰岩,区内岩石内摩擦角介于38°46'~42°04'之间,凝聚力在7.0~22.7MPa之间。

(2)可钻性测定

技术条件:7655D型风动凿岩机;FT160A型气腿,镶YG-15硬质合金;一字型钎头;直径40mm,刃角110°;正六角型空心钢钎,长2m,VF05-0.5/4型空气压缩机,工作现场风压为0.5~0.6MPa。

岩矿石级别为Ⅴ~Ⅵ级,炮眼平均深度为1.80m,平均钻进速度为0.28m/s。

(3)可爆性测定

爆破技术条件:2号岩石铵锑炸药,采用2.0m长导火索,纸壳火雷管起爆法,导火索燃速8mm/s,为正向装药结构,中间起爆,炮泥堵塞,掌子面规格1.8m×2.0m,炮眼平均深1.80m,每个炮眼平均装药0.75kg,累计用药量12.0kg,爆破率为83%~90%。

(4)松散系数及安息角测定

采用全巷法爆破,用容积为0.2m3的斗车计算矿石体积,测得平均松散系数为1.54。块度为2~5 cm的碎块占20%,5~10 cm占25%,10~20 cm占15%,大于20 cm占15%,其余小于2 cm。

安息角在人工矿(岩)石堆中进行多次测量,平均为39°。

(5)矿石体重测定

矿石体重测定在1.99~2.96 g/cm3之间,305脉群平均为2.52 g/cm3,360脉群平均为2.66 g/cm3

5.3.2.4矿体及其顶底板岩石的稳固性

矿脉严格受断裂构造控制,矿与非矿之间没有明显的界线,矿体顶、底板岩石多为千枚岩或斜长花岗斑岩。根据岩性的不同,其稳固性也不一样。根据施工钻孔调查,斜长花岗斑岩在360脉群中的岩石质量指标(RQD)值在66%~100%之间,而在305脉群中为0~75%。相对而言,360脉群中的斜长花岗斑岩岩石质量等级较305脉群高,即360脉群中斜长花岗斑岩岩石完整性相对好些。而千枚岩及灰岩的岩石质量指标在两脉群中基本一致(表5.7)。一般来说,斜长花岗斑岩上部风化裂隙发育,岩石稳固性差,而下部节理裂隙不发育,硅化蚀变较强,岩石致密坚硬,其稳固性较好。岩石由西向东构造影响减弱,其稳固性逐步增强。根据施工坑道调查,沿脉中大部分岩石破碎,巷道支护率在53%左右,围岩稳固性差。

5.3.2.5工程地质评价

矿区地形地貌复杂,沟谷深切,气候变化大,第四系覆盖层厚,岩石风化剥蚀强烈,局部构造带影响岩体稳定,易发生工程地质问题,尤其是随着开矿深度的增加和地下应力场的改变,某些隐蔽裂隙可能扩张而改变透水条件形成透水裂隙,从而影响矿体稳定。区内局部地段重力侵蚀活跃,多易形成崩塌、滑坡、泥石流,造成水土流失,形成地质灾害,因此该矿床属工程地质条件中等类型。

5.3.3环境地质

5.3.3.1自然地质灾害

矿区所处的甘肃省陇南地区属地质灾害多发区,区域上地质灾害较为发育,根据甘肃省环境监测院的调查分区,矿区所属位置为地质灾害次危险区(图5.3),区内目前主要的环境问题有:

(1)地震

矿区处在会宁-武都南北地震带上,并受邻近松潘-平武地震带的强烈影响,新构造运动十分活跃,属于地震多发区,其地震烈度为Ⅷ度。据史料记载,自明万历九年(1581年)到1976年,文县境内共发生16次规模不同的地震,平均26.5年发生一次,1920~1976年共发生5级以上地震4次,地震频次7.1%。以清光绪五年(1879年)震级最大,震级达8级,造成1万余人死亡。2006年6月在临江镇发生5级地震,矿区震感强烈。2008年5月12日在四川省汶川县发生8级地震,矿区建筑物损毁严重。

(2)泥石流

文县境内泥石流分布广,数量多,活动强,危害严重,是主要的地质灾害类型之一。矿区目前还未发生泥石流,在矿区的北侧金昌沟。县水土保持局在矿区中部的寺陡坪村贾那下社建有金昌沟泥石流监测点,监测流域面积20.13km2,主沟长8.5km,河床自然坡降8%~12%,水面宽0.5~2.0m,水深一般0.1~0.5m,固体物质储量79 200m3,泥石流为稀性间黏性,直接影响人口2 500人。

(3)滑坡与崩塌

区内滑坡主要有岩质滑坡、碎块石滑坡和土质滑坡3类。由于受金矿发现初期的滥采乱挖影响,区内见有多处小的滑坡点及地表塌陷点,但经过近几年的护矿与治理,现大多趋于稳定。目前与区内关系密切的有矿区西侧的葛条湾滑坡,为一古岩质滑坡,长1 400m,宽550m,厚度为25~30m,主滑方向254°,该滑坡现处于不稳定状态。

图5.3 文县地质灾害分区图

崩塌主要有基岩崩塌和黄土崩塌。受人类活动的影响,区内曾零星见有小型崩塌,现大多趋于稳定。在矿区葛条湾矿段及安坝矿段的部分山坡上残留有大量岩崩形成的滚石,滚石大小不一,分选性及磨圆度极差。矿区上部的岩石垂向风化裂隙仍在发育,仍有可能发生岩崩,影响下一步的开发及施工。

5.3.3.2开发中的环境地质问题预测及防治

除上述可能发生的自然地质灾害外,在矿山开发建设后,还应注意以下问题。

1)井巷冒顶、塌帮及采空区地面塌陷等问题:矿体上下盘岩石挤压破碎强烈,除硅化灰岩较稳固外,大部分巷道开拓后需要支护。岩体稳固性差。矿床开拓后,矿区水环境状态的改变,地表或地下水对区内节理裂隙面的重新渗透等易引起巷道冒顶和井巷壁垮塌。矿体开采放顶后,上部矿体围岩的崩落易引起地面塌陷,若崩落区延伸到上部含水层,使含水层的水直接进入矿坑,则会加速地面滑坡与崩塌的形成。建议加强第四系及区内水文地质、工程地质调查,为顶板冒落带的计算提供较详细的数据。

2)不良岩体及滚石危害问题:在矿区开采后,人为造成的山体悬崖和陡坎特别容易在雨后形成崩裂性滚石。同时,堆积在作业平台边的特大块矿石,在某种因素的作用下,也存在松弛滚动危害的可能性。建议加强对区内边坡的调查,为边坡稳定性计算提供依据。

3)废石堆放场及尾矿库的建设有可能诱发或加剧地质灾害问题:矿床开采时坑口每天排出的废石(以变质成因的千枚岩为主)及废石尾矿如果不能得到妥善处理,一方面受雨水淋滤,会污染地表水及地下水;另一方面,将会促使泥石流的发生。另外,阳山金矿中有害元素As,Hg,Pb,Sb等含量较高,当矿区开采后,受风化侵蚀、雨水冲淋及各种不确定因素影响,尾矿及废石中溶出有毒有害的重金属和微量元素的量将可能增加。一旦尾矿坝因暴雨、泥石流等灾害性活动影响,尾矿库上游设截洪沟、坝外回水池及选厂高水位池满载崩溃而导致溃坝,浮选尾矿浆、氰化尾矿浆、尾矿水等泄入沟谷,流入马莲河,将对下游生态环境造成严重后果。因此,建议加强区内环境及水动态的监测,防止水环境的污染及各类地质灾害的发生。

5.3.3.3环境地质评价

矿区属于地震多发区,平均烈度为Ⅷ度,滑坡、泥石流等外力地质灾害发育。区内山高坡陡,松散堆积层厚度不一,采矿可能产生局部的地表变形,但对地质环境影响不大。岩石中砷等有害元素含量较高,根据近几年观测,地下水未受到污染,其矿石和废石化学成分基本稳定。矿区属高中山区,空气透明度高,周围无大的工业,地下水及地表水水质较好。区内无其他环境地质隐患,因此,该矿床环境地质质量中等。

综上所述,阳山金矿矿床大致确定为开采技术条件中等(Ⅱ)类型中复合问题的矿床(Ⅱ-4)类型。

『陆』 什么层状岩类中等型的三类二型的工程地质类型

井田内岩石以碎屑沉积岩为主,层状结构,岩体各向异性;力学强度变化大,煤层顶底板岩石的强度低,以软弱岩石为主,岩体的稳定性较差。井田内地质构造简单,岩石裸露地表后易风化破碎,第四系松散层分布广泛,厚度较大,松散,未来煤矿开采后,局部地段易发生顶板冒落及底板软化变形等矿山工程地质问题。因此,井田工程地质勘查类型划分为第三类第二型层状岩类工程地质条件中等型。

『柒』 崩塌调查评价的技术方法

崩塌地质灾害的调查评价涉及很多技术方法,主要有:遥感图像解译、工程地质测绘、地球物理勘探、钻探、山地工程、室内试验及现场试验、模型试验和模拟试验、动态监测等。

(一)遥感图像解译

1.基本要求

1)遥感图像解译应在搜集资料阶段完成,并编制工程地质解译图,为野外踏勘和设计编写服务。

2)区域性解译采用1∶50000~1∶67000的航片,崩塌体部分选用大比例尺(1∶10000~1∶1000)航片。有条件时,宜采用多时相的彩红外、红外、彩色、黑白、侧视雷达等多种航片进行综合解译。

3)一般采用目视解译,尽可能对航片进行光学处理和数字处理,突出有效信息,提高解译水平和效果。

4)建立不同航片的直接解译标志(形态、大小、阴影、灰阶、色调、花纹图形等)和间接解译标志(水系、植被、土壤、自然景观和人文景观等);进行室内解译,编制解译地质图和像片镶嵌图,规划调查工作和要解决的重点问题。

5)进行解译验证,建立准确的解译标志,同时建立健全解译卡片和验证卡片,以积累详细准确的地质资料。

6)提交的成果为:①解译灾害地质图;②解译卡片;③验证卡片;④典型相片集;⑤解译报告;⑥调查所需的其他解译图件。

2.解译内容

1)划分地貌单元,确立地貌形态、成因类型、微地貌形态及发育特征;确定地貌与地质构造、地层岩性与工程地质条件之间的关系;确定崩塌体产出的地貌单元,分析判断崩塌与地貌的关系。

2)解译崩塌体产出的地层岩性特征。

3)解译崩塌与构造的关系。确定主要构造形迹(褶皱、断层)的分布和规模,与崩塌形成的关系。

4)解译地表水、地下水对崩塌形成及其堆积物稳定性的作用及影响。判定大泉、泉群、地下水溢出带,确定洼地、漏斗、落水洞、天坑等岩溶现象的分布,圈定地表水体分布范围,了解水系发育特征。

5)解译崩塌体边界,推测其厚度和体积,判译其形成机制和类型。根据崩塌区地貌形态、植被情况及彩红外影像特征等,初步分析崩塌的形成时间和稳定状况。

6)推断危岩体将来发生崩塌的体积、范围、方位、位移距离,圈定成灾范围,分析派生灾害,初步进行灾情评估。

(二)工程地质测绘

1.基本要求

1)比例尺的确定:综合区域工程地质测绘为1∶25000~1∶50000;崩塌灾害环境地质测绘初步调查为1∶10000~1∶1000,可行性研究阶段测绘为1∶2000~1∶500。

2)测绘范围:外围环境地质调查,以查明与崩塌体成生有关的地质环境和小区域内崩塌发育规律为准;崩塌体的测绘范围应为其初步判断长宽的1.5~3倍,并应包含其可能造成危害及派生灾害成灾的范围。

3)使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于测绘比例尺的地形图。

4)实测地质体的最小尺寸一般为相应图上的2mm。特别重要的,不足2mm可扩大表示,但须注明实际数据。地质点位与地质界线的误差不应超过图上的2mm。

5)开展测绘之前,应实测地层剖面,建立地层岩性柱状图,确定填图单元。

6)测绘方法采用穿越和追索相结合。重要边界要追索。覆盖地段应采取人工揭露。

7)观测点布置应目的明确、密度合理,崩塌边界、地质构造、裂缝等要有足够的点控制。观测点的类型分为:岩性点、地貌点、地质构造点、裂隙统计点、水文地质点、外动力地质现象点、裂缝调查点、崩塌壁调查点、崩塌体调查点、崩塌变形点、灾情调查统计点、人类工程活动调查点、采样点、试验点、长观点、监测点等。

8)观测点的测量要求:测绘比例尺小于1∶5000时,采用目测和罗盘交会法定位,高程可根据地形图和气压计估算。测绘比例尺大小1∶5000时,必须用仪器测量。重要的观测点、勘探点、监测点,不管比例尺多大,均须用仪器测量。

9)野外记录要求:①采用专门的卡片记录观测点,分类系统编号,卡片编号与地点号一致;②记录须与野外草图相符;③描述应全面又突出重点;④进行点与点之间的路线描述和记录。

10)采集具代表性的岩土样、水样进行鉴定和室内试验。

11)测绘过程应经常校对原始资料,及时进行分析,及时编制各种分析图表,及时进行资料整理和总结,及时发现问题和解决问题,指导下一步工作。

12)测绘工作结束,原始资料整理完毕,应组织野外验收。在全面系统的资料整理和初步分析研究的基础上,应提出以下原始成果:①实际材料图;②野外地质草图;③实测地层柱状图;④实测地层剖面图;⑤观测点记录卡片;⑥山地工程记录表及素描图;⑦长观记录和监测记录;⑧岩土、水样试验成果一览表;⑨照片册;⑩文字总结;瑏瑡数据化的资料。

2.测绘内容

1)岩体工程地质测绘:查明岩体的地质时代、成因类型、岩性、接触关系等。

2)土体工程地质测绘:查明土的粒度成分、矿物成分、密实度或稠度、空隙性、土体结构、成因类型及地质年代等。

3)地貌和斜坡结构调查:①以微地貌调查为主,包括分水岭、山脊、斜坡、谷肩、坡脚、悬崖、沟谷、河谷、河漫滩、阶地、剥蚀面、岩溶微地貌、塌陷地貌和人工地貌等。调查描述各地貌单元的形态特征(面积、长度、宽度、高程、高差、深度、坡度、形体特征及其变化情况)、微地貌的组合特征、过渡关系及相对时代;②重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的调查,查明斜坡的结构类型与坡面特征;③分析岩溶地貌、流水地貌与崩塌的关系;④调查人工地貌(采场、水库大坝、道路、人工边坡等)与崩塌的关系。

4)地质构造调查:理清调查区构造轮廓、构造形迹特点,调查褶曲、断层、节理裂隙的位置、产状、规模、力学性质及其与崩塌的关系。

5)新构造运动和地震调研:以收集资料为主。

6)水文地质调查:调查地表水体的位置、范围、动态与地下水的关系,地下水的补、径、排条件,地下水露头的位置、出流特征、动态变化等。在此基础上,综合分析地表水、地下水对崩塌的作用。

7)人类活动调查:调查人类工程活动的现状与规划、人类活动诱发的不良地质现象或地质灾害。

8)崩塌区的调查:①查明崩塌区的地质结构:包括地层岩性、地貌、地质构造、岩土体结构类型、斜坡组构类型及其对崩塌形成的控制和影响。岩土体结构要重点记录软弱夹层、断层、褶曲、裂隙、裂缝、岩溶、采空区、临空区、侧边界、底边界;②查明崩塌区的水文地质特征,包括地表水入渗及产流情况,崩塌体内地下水水量、水质及侵蚀性;③早期崩塌的运移和堆积;④未来崩塌成灾条件下可能的运移和堆积;⑤本次崩塌灾害可能派生的灾害类型(如泥石流、滑坡、涌浪等)和规模、成灾范围、灾情预评估。

9)环境地质体调查:调查崩塌区外的地质体的稳定性,为防治工程持力层选择提供依据。

10)孕灾因素调查:调查与崩塌形成有关的孕灾因素(如降雨、地表水冲蚀、地下水活动、人工爆破、地下开采、水渠渗漏等)的强度与周期。

(三)地球物理勘探

物探技术要求按现行的专业标准执行,主要物探剖面应与工程地质剖面一致。

(四)钻探

1.基本要求

1)要编制钻孔设计书(包括钻孔的目的、类型、深度、结构、钻探工艺等)。

2)钻孔深度应穿过崩塌体底界。进入稳定岩(土)体3m(土体)至5m(岩体)。

3)孔径应满足取心及测试要求。

4)要进行钻空简易水文地质观测。

5)钻孔结束后应作封孔处理,按要求保留岩心。

2.钻孔地质编录

这是最基本的第一手成果资料,应在现场及时地分回次进行记录;要注意残留岩心的分配和岩心采取率的计算;钻孔地质编录应使用统一的表格。

1)岩心的描述:坚硬岩层,应描述岩石名称、颜色、成分、结构、构造、节理裂隙、风化及破碎程度、岩心长度和完整性等;卵、砾层,应描述其名称、颜色、岩性、成分、大小、形状、充填物含量及胶结情况;砂类土层,应描述其名称、颜色、成分、粒度、干湿状态、夹杂物等;粘性土,应描述其名称、颜色、成分、结构特征、可塑性、稠度等。

2)节理裂隙描述:确定节理裂隙类型、成因、连续性、张开程度、充填物、裂隙率;断层描述:断层性质、破碎带宽度(深度)、擦痕、构造岩、岩心完整性、漏水和涌水情况等。

要重视岩溶、裂缝、滑带及软弱夹层的描述和地质编录,水文地质观测记录和钻进异常记录,取样记录。

3.钻探成果

钻孔终孔后,要及时整理并提交钻探成果,包括钻孔设计书、钻孔柱状图、岩心素描图、岩心照片、简易水文地质观测记录、取送样单、钻孔报告书等。

钻孔柱状图的比例尺一般为1∶100至1∶200,以能清楚表示主要地质现象为准。图的内容、样式、标注等应符合相应的规范。

4.钻探方法解决的主要问题

1)查明崩塌体的岩性、地质构造、岩土体结构、风化带、岩溶、边界条件和崩塌体的形态特征、规模。

2)查明崩塌区的水文地质条件,采取地下水样。

3)探测隐伏裂隙、地表裂隙的深度、发育特征、充填情况、充水情况和连通情况。

4)采取岩土体物理力学室内试验样品,进行水文地质野外试验(压水、抽水、注水、扩散试验等)和长期观测,确定水文地质参数,查证崩滑带位置和特征。

5)进行物探综合测井和跨孔测井,扩展探测范围。

6)进行崩塌变形长期监测和施工期变形监测。

(五)山地工程

1.山地工程解决的问题

1)试坑:深度小于3m。用于剥除浮土,揭露基岩,了解岩石及风化情况,或用作载荷试验及渗水试验。

2)探槽:深度一般不超过3m。用于剥除浮土,揭示基岩,多垂直于岩层走向布设。用于追索构造线、断层、崩滑体边界,了解残坡积层的厚度、岩性等。

3)浅井、竖井:浅井深度小于15m,竖井深度大于15m。用于探查风化岩体的划分、岩土体的结构构造、软弱夹层、裂缝和溶洞等,进行原位试验及变形监测。

4)平斜硐:一般断面为1.8m×2m,适用于岩层倾角较陡以及斜坡地段。用于勘查地层岩性、岩体结构构造、断层、裂缝和溶洞等,并用于取样、现场原位试验及现场监测。

5)平巷、石门:没有直接地表出口而与竖井相连接的近水平坑道,不常用。

2.山地工程的地质工作

(1)地质编录内容

1)揭露的岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层面特征、厚度、接触关系、地质时代、成因类型、产状。软弱夹层应放大比例尺进行素描,并注意其延伸性和稳定性。

2)岩石风化特征及风化卸荷带的划分,风化与裂隙、裂缝的关系。

3)断层:产状、规模、断距、断层形态与展布特征、破碎带的宽度、构造岩、两盘岩性、断层性质等。

4)裂缝、裂隙:逐条描绘裂缝及贯穿性较好的节理,记录其性质、壁面特征、成因、裂缝张开、闭合情况、充填情况、连通情况、相互切割关系、错动变形情况、渗漏水情况。

5)崩滑带及重力变形带作为描述的重点,放大表示。要描述其厚度、岩性、物质组成、构造岩、产状、含水情况等。

6)水文地质现象:注意滴水点、涌水点、渗水点、连通试验出水点、临时出水点。关注其产出位置、水量,与裂缝、裂隙、岩溶及老窿的关系,水量与降雨的关系。

7)记录各种试验点、物探点、长观点、取样点、拍照点、监测点的位置、作用、层位、岩性及有关的地质情况。

(2)地质素描图的有关规定

1)比例尺一般为1∶20~1∶100。

2)探槽的素描绘制一壁一底的展示图。若两壁地质现象不同,则绘制两壁素描图。槽底长度可用水平投影,槽壁按实际长度和坡度绘制,也可采用壁与底平行展开法。

3)浅井、竖井的素描,展示图一般作相邻的两壁,平行展开,注明壁的方位。圆井展示图以90°等分分开,取相邻两壁平行展开绘制,斜井展示图需注明其斜度。

4)平硐素描展示图绘制洞顶和两壁。展开格式为以洞顶为准,两壁上掀的俯视展开法。当洞向改变时,需注明转折前进方向,洞顶连续绘制,两壁转折时凸出侧呈三角形撕裂叉口。洞深计算以洞顶中心线为主。洞顶坡度一般用高差曲线表示。

5)开挖过程中的编录:及时记录掘进中遇到的裂缝、滑带、出水点、水量、顶底板变形等现象。一般隔5m作一个掌子面素描图。对于围岩失稳而必须支护的地段,应及时进行素描、拍照、录像、采样及埋设监测仪器。

(3)取样及原位试验

按有关规定和设计要求,原位试验硐段视需要进行地质素描及试件素描。

(4)录像

有条件应对重型山地工程进行录像。录像时要记录方位及主要地质内容。

3.山地工程提交的成果

地质素描图、重要地段施工记录、照片集、录像、取样送样单、各种点位记录、重型山地工程勘查小结等。

(六)试验

目的是查明崩塌地质体及其赋存环境,为稳定性评价、模型试验、模拟试验和防治工程设计提供必须的岩土物理力学参数和水文地质参数。

1.试验工作布置原则

1)岩土成分鉴定和基本物理性质、水理性质测试,宜以岩性层或工程地质组、段为基本单元,每单元各取3~5组。

2)测试工作的重点应放在崩滑带。崩滑带的力学属性具有不均一性,应重点测试主要软弱面(最弱面)。要对崩滑带进行面上的控制。参与统计的力学指标数不宜小于6个。

3)实验工作应与其他工作紧密结合,充分利用其他手段进行取样和试验。如标准贯入试验、旁压试验、深部采样和水文地质试验可充分利用钻探;表层采样和原位试验可充分利用山地工程。

4)试验工作的布置应室内、现场相结合,现场试验耗资大且限制条件多,不宜过多投入,要根据工作阶段及实际需要合理安排。

5)对于初步选定的防治工程持力层的岩、土体,可根据防治工程的类型、荷载、受力方式和可能产生的变形形式选择测试项目。如评价持力层的抗滑稳定性、岩体抗拉稳定性、地基承载力和抗滑定性等。

2.试验内容和方法

试验的对象、内容和方法,取决于工作阶段及其精度要求。

1)初勘阶段:对崩塌—危岩体,试验要能满足评价其变形破坏特征和稳定性计算。对于相关的环境岩体(周边岩体、崩塌位移作用的地质体、防治工程持力岩土体、可能危及崩塌体的其他灾害岩土体等),试验以能满足其稳定性和环境地质问题的定性评价为主。这个阶段以收集资料和室内试验为主。

2)预可行阶段:对崩塌—危岩体要进行分析和稳定性计算所需的测试。对相关环境岩体要进行稳定性评价等所需的简要测试。对持力岩体要进行定性或半定量分析评价所需的有关简要试验。方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。

3)可行性研究阶段:对崩塌体要进行较为详细的试验,为变形分析、稳定性计算、模型试验和模拟试验提供所需的参数。对相关环境岩体,进行简要试验,以满足稳定性定性评价和环境地质问题定性研究的需要。对于持力岩体,进行一定的试验,为稳定性计算和防治工程方案设计提供所需的参数。试验方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。

3.试验项目的选择

应根据崩塌的失稳机制和变形破坏的力学机制分析,选择必须的试验项目。

1)滑移式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③弱面抗剪强度;④水文地质试验。

2)倾倒式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部弱面抗拉强度;④岩块间岩面摩擦强度;⑤岩体抗拉强度。

3)拉裂式崩塌的测试项目为:①岩土体成分和物理性质;②抗拉强度。

4)鼓胀式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部软弱层无侧限抗压强度。

5)错断式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部岩土体抗剪强度。

4.测试方法和测试条件的选择

要根据崩塌岩土体的特征和赋存环境选择适宜的测试方法和测试条件。

1)室内渗透试验适用于砂性土、粘性土。混合土和碎石土应考虑现场试验。

2)室内压缩试验适用于粉土和粘性土,其他土类应选择现场试验。

3)室内直剪试验适用于粘性土和砂土类(样品中大于2mm的砾、块石均要捡出)。角砾状滑带土或级配混杂的碎屑状滑带土宜考虑现场试验。

4)土样中粒径大于10mm的颗粒较多时,不宜做室内三轴剪切试验。宜选择现场实试验。

5)砂类土、粘性土和黄土类宜采用静力触探。

6)浅埋防治工程选用的地基土,可采用承压板压缩试验;埋深较大(5~15m)的地基土,宜采用螺旋板荷载试验或旁压试验。

7)土体崩塌不能采用钻孔压水试验;崩塌体内有一定水位和水量时,可进行提水试验或适当的抽水试验;崩塌体内无水或微含水条件下,稳定条件允许时可采用控制性钻孔注水试验或地表渗水试验。

8)在岩体中进行现场试验难度极大,应根据弹性波观测和室内试验作选择。

9)风化岩体和软岩土可作预钻式旁压试验。

10)尚未形成贯通性弱面的危岩体应进行现场直剪试验;沿一定弱面滑移的危岩体应进行现场直剪试验。

11)水库型岩崩-危岩体,岩体裂隙发育时,考虑水库高水位淹没部分危岩体,可作抽水试验或钻孔压水试验。作压水试验前,须论证其是否影响危岩体稳定性。

12)人工快速对开裂岩土崩塌体裂缝内注水进行充水试验和连通试验,是十分危险且有害的,任何情况下都不能进行。

5.试验成果的分析应用

承担试验工作的单位应提交对崩塌地质体的综合测试报告,内容包括:①测试对象、试验方案、试验项目的确定及依据;②试验要求及有关规范;③试验技术及试验过程(试验概述、试件制备、试件数量及特征、试验仪器、试验程序、成果整理);④试验成果及综合分析;⑤试验成果建议值。

试验成果只能作为稳定性计算和防治工程设计的参考。计算参数及设计参数取值应在反演分析及其他分析的基础上,结合试验成果、模型试验、模拟试验和专家经验等予以综合确定。

(七)动态监测

1.动态监测的目的和任务

1)动态监测的目的:①评价地质灾害的活动性及稳定性;②通过监测崩滑变形块体变形的分布、规模、位移方式、方向和速率等,为分析崩塌体的变形特征、变形机制,进行稳定性评价服务,同时为防治工程设计提供重要依据;③为勘查施工安全提供预警预报,对重型山地工程施工对崩塌体的扰动及时反馈,控制勘查施工部位和施工强度,为防治工程设计提供参考;④为今后建站进行长期监测奠定良好的基础。

2)动态监测的任务:①查明崩塌体正在变形破坏的主要块体、主要部位、主要破坏方式、主要变形方向和变形速率;②进一步认识崩滑体的形体特征,分析其变形规律、发展趋势、形成机制,分析评价崩塌体的稳定性和论证防治工程设计;③监测崩塌相关成灾因素(如降雨、地表水、地下水和人类活动等)及其强度,分析评价它们对崩塌体稳定性的影响。

2.动态监测的内容与方法

(1)绝对位移监测

1)监测内容:崩塌体测点的三维坐标监测,得出测点的三维变形位移量、位移方法与位移速率。

2)监测方法:大地测量法、GPS测量法、近景摄影测量法、激光全息摄影法和激光散斑法。

(2)相对位移监测

1)监测内容:相对位移监测是设点量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升和错动等)的一种常用变形监测方法。主要用于裂缝、崩滑带和采空区顶底板等部位的监测,是崩塌监测的主要内容。

2)监测方法:简易监测法(作标记或埋桩,用钢尺等定期直接测量)、机测法(采用机械式仪表对裂缝、滑带和顶底板进行位移或沉降监测)、电测法(常用电感调频式位移计监测)。

(3)倾斜监测

地面倾斜监测:监测内容为崩滑体地面倾斜方向和倾角变化。监测仪器有盘式倾斜仪、杆式倾斜仪和T字形倾斜仪。

深部倾斜监测:利用钻孔倾斜仪测量崩滑体内钻孔倾斜变形反求各孔段水平位移。

(4)声发射监测

1)监测内容:检测岩体破裂时产生的声发射信号,用以判断岩体变形及稳定状况,并进行预测预报。

2)监测方法:采用进口或国产的声发射仪、地音仪等进行监测。

(5)地应力观测

1)观测内容:测量崩滑体内地应力的变化情况,分辨拉力区、压力区及压力变化,用以推断岩体变形。

2)监测方法:常用WL-60型应力计,YJ-73型三向压磁应力计等仪器监测。

(6)地下水监测

1)监测内容:对测区内的地下水露头进行系统的水位、水量、水温和水质等项目的长期监测。掌握区内地下水变化规律,分析地下水与地表水及大气降水的关系,进行地下水的动态特征与崩塌体变形的相关分析,为稳定性评价和防治工程设计提供水文地质资料。

2)监测方法:利用监测盅、水位自动记录仪、孔隙水压计、钻孔渗压计、测流仪、水温计、测流堰和取样等,监测泉、井、坑、钻孔、平斜硐与竖井等地下水露头。

3)适用范围:当崩塌变形破坏与地下水具有相关性,在雨季或地表水位抬升时崩塌体内具有地下水,应予以监测。

(7)地表水监测

1)监测内容:监测与崩塌相关的沟、溪、河的水位、流速、流量,分析其与地下水的联系、与降雨量的联系。

2)监测方法:利用水位标尺、水位自动记录仪、测流堰等进行监测。

(8)常规气象监测

1)监测内容及仪器:利用常规气象监测仪器(温度计、雨量计、蒸发仪等)进行以降雨量为主的气象监测。

2)适用范围:一般情况下均要进行气象监测,进行地下水监测的崩塌体则必须进行。

(9)地震监测

1)监测内容:地震力是作用于崩塌体上的特殊荷载之一,对崩塌体的稳定性起着重要作用,应采用地震仪等仪器监测区内及外围发生的地震的强度、发震时间、震中位置和震源深度,分析区内的地震烈度,评价地震作用对崩塌体稳定性的影响。

2)适用范围:适用于所有的崩塌调查评价。根据我国地震监测的现状,不宜自行设站监测,应以收集地震资料为主。

(10)人类活动监测

应针对调查区内对崩塌有影响的项目,监测其范围、强度、速度等与崩塌变形的关系。

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