岩体质量q指标主要考虑哪些地质参数
❶ 坝址区地质概况
8.1.1.1 地形地貌及地层岩性
该水电站枢纽区河道总体流向基本为SN方向。枯水期河水面高程800.0m,河谷呈“V”形,两岸岸坡陡峻;两岸边坡在高程1550m以下,两岸山坡平均坡度39°~40°,局部地段为悬崖峭壁;高程1550m向上地势渐变平缓;形成了高山、峡谷、陡坡的地貌景观。岸坡大部分地段基岩裸露,冲沟发育。枢纽区分布的基岩主要为中等风化—未风化的花岗岩。
8.1.1.2 构造与岩体质量分级
图8.1 某水电站坝址区构造地质图
枢纽区构造主要顺近EW和近SN两个方向发育,大多数倾角陡立。主要断层的产状基本与岩层一致,为一横河走向(近东西向)、陡倾上游的单斜构造(图8.1)。Ⅳ级结构面以走向近SN和NWW陡倾角为主,还有极少量中缓倾角Ⅳ级结构面发育。Ⅴ级结构面为节理,其产状近似于Ⅳ级结构面,但两岸还各发育一组顺坡倾斜的中缓倾角节理。
岩体风化以表层均匀风化为主,风化程度较浅,局部由于构造发育等原因风化较深,在断层和厚层片岩部位存在夹层风化现象。但岩坡岩体卸荷、岸坡卸荷作用强烈,一般深度为20~50m,在山梁部位岩体卸荷深度更大,大于100m。
根据水电站枢纽区地层岩性组合、岩体完整程度、结构面发育程度、形状及岩块嵌合情况综合考虑,结合岩体力学试验成果,参照水利水电工程岩体分类标准,岩体质量共分为3个大级、5个亚级。
❷ 跪求!地质学上关于RQD的经验公式
RQD是是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法,该法是利用钻孔的修正岩芯专采取率来评价岩石质量的属优劣。即用直径为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。显然RQD主要反映岩石完整程度,即裂隙在该地段地层中的发育程度。按RQD值的高低,将岩石质量划分为五类:
类别 RQD(%) 岩石质量
1 90~100 好
2 75~90 较好
3 50~75 一般
4 25~50 差
5 <25 很差
计算公式为RQD=Lp(大于10cm的岩芯断块累计长度)/ Lt(岩芯总长度)×100%
❸ 岩石质量指标的体系以及评价方法
岩石复按坚硬程度可分为不同制的等级,主要有硬质岩石和软质岩石。见下表
类别 亚类 饱和单轴抗压强度(MPa) 代表性岩石
极硬岩石 >60 花岗岩,花岗片麻岩,石灰岩
硬质岩石 次硬岩石 30~60
次软岩石 5~30 粘土岩,页岩,千枚岩,云母岩片
软质岩石 极软岩石 <5
岩石的鉴定极评价方法:
颜色+物理性质(光泽,条痕色,硬度,解理,断口)+力学性质+结构构造+其他性质。
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❹ 各种岩石的泊松比的经验值是多少
其实,波松比和岩石类别没有太大关系,和岩石的实际强度、风化程度、回节理裂隙发育程度有答关系。一般按岩体考虑比较合理,如V类岩石0.3-0.35、IV类0.3-0.25、III类0.25-0.2、II类或更好0.2花岗岩石强度很高,但如果破碎不堪,泊松比也会很大,因此,强烈建议按岩体质量分类考虑,而不是简单的岩石风化程度或单一指标。
❺ 我国工程岩体质量评价方法
岩体质量评价,有着丰富的经验方法,如RQD法,节理岩体质量评价的RMR,Q值法等。在我国,岩体质量评价方法也得以广泛应用,并形成了统一的国家标准,更符合我国实际工程条件。
依照我国通用的国家标准——工程岩体分级标准,岩体基本质量按岩石坚硬程度和岩体完整程度确定。其划分兼有定性与定量的方法,如表4.4、表4.5、表4.6、表4.7及表4.8。
表4.4 岩石坚硬程度的定性划分
(据GB50218—94)
表4.5 岩体完整程度的定性划分
续表
(据GB50218—94)
表4.6 σc与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系表
注:σc为岩石饱和单轴抗压强度
(据GB50218—94)
表4.7 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系
注:Kv为岩体完整性系数
(据GB50218—94)
表4.8 Jv与Kv对照表
注:Jv为岩体体积节理数,系指单位岩体体积内的节理(结构面)数目
(据GB50218—94)
采用公式计算岩体基本质量指标(Q),计算公式如下:
Q=90+3σc+250Kv (4-16)
其限制条件为:
当σc>90Kv+30时,应以σc=90Kv+30和Kv代入公式计算Q值;
当Kv>0.04σc+0.4时,应以Kv=0.04σc+0.4和σc代入公式计算Q值。
岩体基本质量级别是根据定性特征和岩体基本质量指标(Q)二者相结合确定的,如表4.9所示。
表4.9 岩体基本质量分级表
续表
(据GB50218—94)
❻ 影响围岩有哪些参数
岩体质量来(强度和不连续结构源面)、地下水、开挖跨度、稳定性、隧道埋深等
围岩分类,实际就是岩体质量分类,岩体=岩石+不连续结构面(节理、裂隙等),同时考虑围岩所处的岩土环境,如地下水、地应力、洞室线路方向等。总之,岩体质量分类不是单一因素决定的,也就是说岩石强度,如UCS很大,岩体质量分类不一定就高,还要看其它东西!Hoek先生的核心,就是通过岩石的UCS(单轴抗压)+GSI(地质强度指标,与结构面有关)+岩石类别来确定岩体的一系列参数
一定要建立起这个概念,搞岩石才有希望!不同分级之间的差异是很明显的,所以才把它定为标准,也就是说有经验的地质人员可以区分开不同类别。这个分类途径主要是有经验的地质人员野外观测来确定,勘探手段有钻探、探洞等,并结合岩石试验结果(如UCS单轴抗压或点荷载、物探纵波波速等),目前国际分类主要是RMR或Q分类法。如果是在勘察现场还是比较困难的,仅能判定个大概,那就是看地形地貌和岩性,陡坎较多,说明岩石硬度大,围岩相对就好,地形比较平缓,围岩等级也高不了。
你可以参看《铁路隧道设计规范》《公路隧道设计规范》以及《水工隧道设计规范》有关围岩分类的规定。
❼ 岩体力学参数选取方法
岩体的力学性质,取决于结构体(岩石)性质与结构面的特征。FLAC应用中,一些经验的方法被广泛采用。
依据Singh(1973)、Gerrard(1982)和Fossum(1985):
岩体变形模量可以由下式确定:
煤层开采顶板导水裂隙带高度预测理论与方法
式中:Em为岩体的杨氏模量;E为完整岩石的杨氏模量;Kn为节理法向刚度;S节理间距。
岩体剪切模量可以由下式确定:
煤层开采顶板导水裂隙带高度预测理论与方法
式中:Gm为岩体的杨氏模量;G为完整岩石的杨氏模量;Ks为节理剪切刚度;S节理间距。
Bienawski(1978)得到一个关于Em的经验公式:
Em=2(RMR)-100 RMR>55(4-14)
Serafim和Pereira(1983)提出一个更吻合的经验公式:
Em=10(RMR-10)/401<Em<10(GPa)(4-15)
此外,霍克 布朗(1997)基于节理特征和块体连接的岩石质量指标(GSI)也可以用于确定摩尔 库仑摩擦角与黏聚力。由式(4-14)、(4-15)与霍克 布朗岩石质量指标(GSI)可见,以对岩体各方面因素的定性认识为基础,对其工程特征一定程度加以定量化,即岩体质量评价,是被广为接受的确定岩体力学参数思路之一,得到了良好的应用。
❽ 岩体基本质量指标的介绍
岩体基本质量指标(BQ),根据分级因素的定量指标岩石单轴饱和抗压强度Rc(MPa)和岩体的完整性系数Kv,按下式计算:BQ=90+3Rc+250Kv计算得出的指标。
❾ 岩石力学参数分布特征
岩石是岩体的组成物质,它的工程地质特性一般不直接决定岩体的稳定性,但它是影响岩体稳定性的重要因素之一。在完整块状结构的岩体与松软岩体中,结构面对岩体变形破坏不起主导作用,岩石的特性与岩体的特性并无本质的区别。岩体的工程地质特性包括物理性质、水理性质与力学性质三大方面,但最重要的是力学性质。表征岩石的基本力学性质有弹性、塑性、硬化、强度、刚度和韧性等等。岩石种类不同,变形程度不同,所显现出来的力学性质也不一样。有的性质是相对而言的,如脆性和韧性。现在一般是以破裂后残余应变或临近破裂前总应变量的大小来度量,如按破裂前的最大应变小于 3% 定为脆性,大于 5%为韧性,介于 3%~5%是过渡性的。因此,在进行工程地质和顶板岩体质量及稳定性评价时,要对沉积岩石的变形力学特性进行专门研究。
岩石的力学性质主要指岩石的变形与强度特性。为了研究岩石强度和变形特性及岩石发生破裂的发展过程,利用岩石力学试验机对圆柱形岩石试件进行单轴或三轴压缩试验是基本手段之一。岩石的变形特征最直观的表达方法是通过应力 - 应变关系曲线来表示( 图6.1) 。在刚性实验机上获得的岩石应力 - 应变曲线较好地再现了岩石的应变强化和应变软化特性,对于大多数岩石,当应力超过岩石的抗压强度时,由于内部微裂纹扩展,岩石表现为渐进破坏,强度逐渐降低 ( 应变软化) ,同时伴随着体积膨胀 ( 扩容) ,直至达到一个残余强度值。因此,由峰值强度至残余强度这一区段可以看作岩石由完整发展到破碎的过程。
理想岩石的变形过程大体上可分为 3 个阶段 ( 图6.1) : 弹性变形阶段、塑性变形阶段与破坏阶段。弹性阶段即应力与应变之间成直线关系,当外力除去后,变形即可完全恢复。塑性阶段是随应力的增大,应变急剧增大,二者之间呈凸形的曲线关系,而且除去外力之后变形也不能完全恢复。当外力增大到一定限度之后,试件将发生破坏。
图6.1 理想岩石的应力 - 应变曲线
然而,实际的岩石具有不同的矿物成分与结构,甚至还可以具有一定的微小裂隙,其变形过程远比理想岩石复杂。R.P.米勒对 28 种岩石进行了大量的单轴抗压试验之后,归纳出 6 种类型的应力 - 应变关系 ( 图6.2) 。
第Ⅰ类: 弹性,应力 - 应变曲线具有非常接近直线的变形特点,主要为弹性变形,变形不大时突然破裂,多属脆性岩石。属于这一类型的有玄武岩、石英岩、辉绿岩、白云岩和较硬的石灰岩等。
策Ⅱ类: 弹 - 塑性,应力 - 应变曲线呈简单函数关系,卸载时显示出较大的残余变形。属于这一类型的有较软的石灰岩、粉砂岩、凝灰岩等。
图6.2 在单轴压缩下岩石直至破坏时典型的应力 - 应变曲线
第Ⅲ类: 塑 - 弹性,应力 - 应变曲线开始凹向上微弯,而后逐渐变成凹向下微弯,不表现屈服,而以脆性断裂的形式破坏。属于这一类型的有砂岩、花岗岩、平行于片理方向受力的片岩和一些辉绿岩等。
第Ⅳ类: 塑 - 弹 - 塑性,应力 - 应变曲线开始凹向上弯,中间有一段接近直线段,接着是凹向下弯,从总体上看,曲线呈陡挺的 S 型。属于这一类型的有变质岩、大理岩和片麻岩等。
第 V 类: 弹 - 塑 - 弹性,应力 - 应变曲线呈舒缓的 S 型。属于这一类型的有垂直于片理方向受力的片岩等。
第Ⅵ类: 弹 - 塑 - 蠕变,即岩石试件变形到一定阶段之后变形随时间而增大。应力 -应变具有一段不长的初始直线部分,随后进入塑性变形阶段,可以产生较大的塑性变形。属于这一类型的有岩盐、钾矿石和其他蒸发岩类等。
这 6 种类型中,第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类曲线都是在开始阶段有凹向上弯的部分,实验证明:这是由于实验岩石具有较大的孔隙率、微裂隙或片理组织,随着应力作用加大,微孔隙、微裂隙被封闭或压密,开始阶段的应力 - 应变曲线正反映这一过程。
岩石的变形特性可以用一系列变形参数来表达。对于拉伸或压缩变形来说,最主要的变形参数有变形模量 ( E) 和泊松比 ( μ) 。
兖州煤田山西组主采 3 煤层及其顶板岩层均形成于浅水三角洲沉积,沉积岩性由陆源碎屑岩的砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质岩及粘土岩和煤层组成。由于顶板岩性及其组合的差异,顶板稳定性不同,生产实践表明,一般砂岩顶板稳定性高,初次垮落步距大,而泥岩顶板稳定性差,初次垮落步距较小。
表6.1 3 层煤物理力学性质
表6.2 不同岩性的直接顶、老顶、底板物理力学性质
从力学角度出发,沉积岩性对顶板稳定性的影响主要取决于岩石的力学强度。试验表明 ( 表6.1,表6.2) ,任何一种岩石力学性质的变化范围都很大,并与其他岩石有较大范围的交叉,如兖州煤田中砂岩的单轴抗压强度为 48.7~ 76.8MPa,粉砂岩为 34.0~57.0MPa,泥岩为 29.5~ 40.1MPa,煤层为 11~ 18MPa,其他参数也具有类似的特点,反映出相同类型的岩石,其力学性质差异较大,也说明影响沉积岩石力学性质的因素之多,如沉积岩石的成分、结构、胶结成分、胶结类型和支撑类型都影响着岩石力学性质。尽管同一岩性的岩石力学性质变化较大,但仍可以看出,单轴抗压强度和抗拉强度以及岩石质量指标以砂岩类最大,粉砂岩次之,泥岩较小,煤层最小。因此岩性类型对岩石强度和岩石质量均有重要的影响。