如何描述现场岩体特征?

岩体特征描述

描述岩体特征应采用标准化的地质填图和测井程序。收集到的信息的类型将取决于现场的访问,岩石露头的范围,以及拟议结构的临界性,将在岩体上或在岩体中建造。国际岩石力学学会(ISRM)提出的一种方法提供了岩体的标准化定量和定性信息。这个和其他岩体分类系统在ASTM D5878中有描述。为了介绍和解释ISRM方法,编制了若干图表和表格,主要是为了提供术语的标准化定义。图1提供岩体和13个参数这些都包含在详细的岩石描述中。这13个参数可以分为5个类别,如

  1. 岩石材料的描述
  2. 不连续的描述
  3. 填入
  4. 岩体描述
  5. 地下水

岩石材料的描述

1.岩石类型

岩石类型由岩石的起源(即沉积岩、变质岩、火成岩)、颜色(包括以浅色或深色矿物为主)、结构或织物从晶体、粒状或玻璃状,以及从卵石到粉砂/粘土大小的颗粒来定义。

2.墙的力量

结构面壁面岩石的抗压强度将影响其抗剪强度和变形能力。岩石抗压强度类别和等级从极强(> 250 MPa等级R6)至极弱(0.25至1 MPa等级R0)(见表1)。

表1(岩石材料强度)
年级 描述 字段标识 单轴抗压强度范围(MPa)
R0 极软岩 缩进的缩略图 0.25 - 1.0
R1 非常弱的岩石 地质锤点强冲击下破碎;可以用小刀削吗 1.0 - 5.0
R2 软岩 用小刀削皮困难;地质锤点用力敲打而形成的浅凹痕 5.0 - 25
R3 中强烈的摇滚 不能用小刀刮或削;用地质锤一次坚固的冲击可使试样破碎 25 - 50
R4 强劲的摇滚 试样需要多次地质锤的冲击才能造成断裂 50 - 100
R5 很强的岩石 试样需要多次地质锤的冲击才能造成断裂 100 - 250
R6 极强的岩石 试样只能用地质锤凿碎 > 250

3.风化

风化作用导致岩石强度降低,不仅会降低结构面的抗剪强度,而且由于完整岩石强度降低,也会降低岩体的抗剪强度。风化的类别和等级总结在表2

表2(风化等级)
术语 描述 年级
新鲜的 没有可见的岩石材料风化迹象;在主要的不连续表面上可能有轻微的变色
略有风化 变色表明岩石材料和不连续面风化。所有的岩石材料都可能因风化而变色,其外部表面可能比新鲜时稍弱一些。 2
中等风化 不到一半的岩石材料已分解和/或分解成土壤。新鲜或变色的岩石要么是不连续的框架,要么是核心石。 3
高度风化 超过一半的岩石材料已分解和/或分解成土壤。新鲜或变色的岩石要么是不连续的框架,要么是核心石。 4
完全风化 所有的岩石材料都被分解和/或分解到土壤中。原始的质量结构仍然基本完好。 V
残积土 所有的岩石材料都转化为土壤。整体结构和物质结构被破坏,但表面结构完好无损。体积可能会有很大的变化,但土壤并没有被显著地迁移。 6

不连续的描述

4.不连续类型

不连续面类型的范围从光滑的有限长度的拉伸节理到断层含有几厘米的粘土矿泥和许多公里的长度。不连续面类型包括断层、层理、面理、节理、解理和片理。

5.不连续面取向

不连续面的取向表示为表面的倾角和倾向。不连续面也可以用走向和倾斜来表示。不连续面的倾角是平面与水平面的最大夹角(角度)ψ图1),倾角方向为倾角线的水平轨迹方向,从北顺时针方向测量(角度α图1)。

图1-描述岩体特征的13个参数示意图
图1-描述岩体特征的13个参数示意图

6.粗糙度

粗糙度应在至少2米长的暴露表面上进行现场测量。粗糙度的程度可以用下面描述的节理粗糙度系数(JRC)来量化。墙体粗糙度是抗剪强度的重要组成部分,特别是在无位移和互锁特征的情况下(例如,未填充接缝)。

图2 JRC值范围
图2 JRC值范围

断口表面的粗糙度由节理粗糙度系数联合研究中心。Barton对大量的天然不连续面进行了直剪试验,并计算了不同剪切试样的表面粗糙度对应的JRC值。根据这些试验,制备了一组具有指定JRC值的典型粗糙度剖面(图2)。通过与这些标准断面的比较,可以估算出JRC值。

7.孔径

缝隙是将一个开放的不连续面相邻的岩壁分开的垂直距离(从而将其与一个充满水的不连续面区分开来),其中的空间是充满空气或水的。孔径范围从海绵样(> 1 m)到非常紧(< 0.1 mm)。

填入

8.填充类型和宽度

充填是指分隔不连续面相邻壁面的物质,如断层泥;相邻岩壁之间的垂直距离称为充填结构面的宽度。填充结构面可以表现出广泛的特性,因此它们对剪切强度和变形能力的影响可以有很大的不同。

岩体描述

9.间距不连续

间距可以在岩面和岩心中绘制出来;间距种类从非常宽(> 6000毫米)到非常窄(< 6毫米)。岩体各结构面的间距对岩体的渗透特性和渗流特性有很大的影响。

10.持久性

持续性是不连续点的连续长度或面积的度量;持久性范围从非常高(> 20米)到非常低(< 1米)。该参数用于定义块的大小和潜在滑动面的长度。在评价坡顶后张拉裂缝的发育过程中,边坡的持续性是非常重要的。

11.数量的集

间断面集合的数量彼此相交将影响岩体变形的程度,而不破坏完整的岩石。随着集合数量的增加和块尺寸的减小,块在施加的载荷下旋转、平移和粉碎的可能性越大。

12.块的大小和形状

块的大小和形状是由不连续的间隔,持久性和集合的数量决定的。块体形状包括块状、板状、破碎和柱状,而块体尺寸范围从非常大(> 8 m3)到非常小(< 0.0002 m3)。

地下水

13.渗流

应提供从间断面渗出的观测资料。在未填满的结构面中,渗流量的范围从非常紧密和干燥到连续流动。填满的结构面中渗透量的范围从干燥的重度固结填充材料到完全冲刷的填充材料,并经历非常高的水压力。新利客户

例子

例如描述一

使用表36中描述的术语和图93中的第一类,典型的岩石材料描述如下(wylie, 1999):

略风化,结晶,灰色,细粒,中等强度玄武岩

例子描述2

使用表36和图93中其余四类描述岩体的例子如下:

柱状节理玄武岩具有垂直柱和一组水平节理,垂直节理间距很宽,水平节理间距宽,节理长度垂直为3 ~ 5 m,水平为0.5 ~ 1 m;不连续充填物为宽度为2 ~ 5毫米的非常软的粘土。垂直柱状节理光滑,水平柱状节理粗糙。没有渗流观测。

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