工程地质岩组是什么
Ⅰ 地层岩性及岩土工程地质背景
西南地区地质构造复杂,地层出露齐全,自元古宇至新生界均有出露,总厚度回可达58433m(表1-5)。工程地答质岩土类型可划分为岩浆岩、碎屑岩、碳酸盐岩和变质岩4种类型。根据岩石性质、岩体结构、岩石强度及岩性组合特征划分岩组,其工程特征与岩组见表1-6。
土体主要按颗粒级别划分为黏性土、砾卵石土及砂砾,特征见表1-7。
表1-5 西南地区地层
续表
表1-6 岩体工程地质类型及特征
图1-3 青藏高原及邻区主要断裂带及强震分布图
(据焦淑沛,1985)
Ⅰ—喜马拉雅山前陆壳俯冲带;Ⅱ—西昆仑—阿尔金山前陆壳俯冲带;Ⅲ—祁连山前陆壳俯冲带;Ⅳ—龙门山山前陆壳俯冲带
(1)喜马拉雅主断裂活动带;(2)雅鲁藏布江—印度河主断裂活动带;(3)班公湖—澜沧江主断裂活动带;(4)约基台错—金沙江主断裂活动带;(5)昆仑山南缘主断裂活动带;(6)祁连山主断裂活动带;(7)阿尔金主断裂活动带
表1-7 土体工程地质类型及特征
Ⅱ 工程地质勘探
3.3.2.1 勘探工作综述
(1)勘探点的布设及测量
勘察工作共布置6个工程地质勘察孔,其中北端帮4个,南端帮2个,钻孔坐标及钻孔深度见表3-5,钻孔平面位置见图3-7。
表3-5 钻孔坐标及钻孔深度
图3-7 钻孔位置
图3-8 KT1-1钻孔柱状图
(2)钻探施工
钻探严格控制回次进尺,采用套管护壁、干钻、单动双管金刚石钻进等钻探及取芯工艺,确保岩芯采取率。并按采取的岩土芯结合钻进情况进行地层鉴定、分层与描述。钻进深度和岩土层分层深度的测量误差低于±5cm,同时严格控制非连续取芯钻进的回次进尺,以保证分层精度符合要求。钻孔口径不小于108mm,并满足取样的要求。钻孔施工及探井完成后,均采用水泥砂浆封闭,封孔方法采用泥浆泵注入法,并对场地进行了清污。
(3)取样工作
原状土样采用标准厚壁敞口式取土器以重锤少击法采取;岩样从岩芯管内或边坡上直接采取。取样具体操作方法严格按现行有关标准规范,结合岩土性质分布特征执行。
3.3.2.2 勘探成果
本次勘察工作共采集土样720组,岩样640组,绘制钻孔柱状图6张,其中KT1-1钻孔柱状图见图3-8,工程地质剖面图见图3-9至图3-11。
图3-9 剖面1工程地质模型
图3-10 剖面2工程地质模型
图3-11 剖面3工程地质模型
3.3.2.3 钻孔窥视成果
(1)工作原理
钻孔窥视仪主要由地面部分和井下部分组成。地面部分包括控制器、电脑、三脚架、绞车、滑轮和深度计数器;地下部分包括摄像探头和电缆,摄像探头由CCD摄像机、LED灯、玻璃罩和锥形镜组成。钻孔孔壁经LED光源照亮,CCD摄像机摄取由锥形镜反射的孔壁图象,图象信息经电缆传送至控制器和电脑,整个采集过程由图象采集控制软件系统完成,此系统把采集的图象展开和合并,记录在电脑上。
图3-12 智能钻孔窥视仪及原理
(2)钻孔窥视成果
本次勘察共设立了5个钻孔窥视监测孔,其中北帮3个,南帮2个。
钻孔KT1-1位于安家岭矿北帮西部,其孔内4m以上区域较为破碎(图3-13)。2014年2月,受2号井工矿影响,安家岭矿北帮1310和1280两个弱面发生错动,钻孔KT1-1位于1280弱面下缘,故其完成性较差。其余部分局部破碎,整体完整性较好,说明下部岩层没有发生大规模错动。
图3-13 KT1-1孔内情况
钻孔KT2-1、KT2-2位于安家岭矿北帮东部,目前受2号井影响较小,孔内岩层整体性较好,局部见裂隙发育,见图3-14和图3-15。
图3-14 KT2-1孔内局部裂隙发育
图3-15 KT2-2孔内整体完整性较好
钻孔KT3-1、KT3-2位于安家岭矿南帮中部,工程地质条件好于北帮,通过钻孔电视观察,钻孔KT3-1、KT3-2整体完整性较好,局部裂隙发育,钻孔KT3-2在101.3m处有出水点,见图3-16、图3-17。
图3-16 KT3-1孔内整体完整性较好
图3-17 KT3-2孔内出水
Ⅲ 矿体及围岩的工程地质条件
总的来说,矿物资源有三大类
(1)气体矿物资源——天然气;
(2)液体矿物资源——石油、地下水;
(3)固体矿物资源——煤炭、各类金属矿物等。
这里讨论的重点是与固体矿物资源开发有关的矿山地质工程问题,故对气体和液体矿物资源开发的地质工程工作有关的问题暂且不论,但不等于这类矿产开发时没有问题,实际上,目前已经出现了不少问题,如地下水开发引起地面沉降;石油开采中注水驱油进行强化开采中出现大量井损事故等。这些事故如果事先进行适量的工程地质勘察、研究,采取适当措施,大部分是可以避免的。
就固体矿体来说,其矿床地质构造,从工程地质角度来看,可分为三大类
(1)层状矿床:煤、磷等矿床,埋藏于层状沉积岩体内;
(2)层控矿床:铜、铁、镍等,以似层状产状埋藏于变质岩或岩浆岩、火山岩等块状岩体内;
(3)脉状矿床:铅、锌、钨等脉状矿体侵入到各类岩体内。
各类矿床与其成矿条件相伴随的有其自己的工程地质条件规律。地质工程工作者掌握了这些特点后会对所研究的对象具有一定的预见性。举例如下。
1.煤矿
煤矿是典型的层状矿床。主要为陆相、海陆交互相(湖相、沼泽相、冲积相等)。从成煤时代上来说,从石炭纪到第三纪都有;
第一石炭—二叠成煤期主要为滨海及海陆交互相及湖相建造。其建造特点是粘土岩、砂岩、页岩、砾岩互层存在,有的地区还存在有石灰岩。岩相比较稳定,除因构造断裂破坏外,相变不大,其主要的地质工程问题为:
(1)软岩:特别是铝土页岩,不仅软,而且易风化、膨胀,巷道变形极为常见;
(2)地应力:由于地应力比较高,随着采深加大,冲击地压及巷道收敛变形极为显著;
(3)地下水:这些煤矿下部一般直接与奥陶纪石灰岩接触。中国奥陶纪石灰岩中喀斯特比较发育,地下水比较丰富,即俗称奥灰水。煤炭开采中由于底板隔水层薄、断层切割、陷落柱连通等原因,极易引起突水,这些问题在华北地区极为常见。
第二个成煤期为侏罗及白垩纪,主要为内陆盆地相碎屑岩建造。随着构造作用强度不同,有的平缓展布,岩体结构完整;有的褶皱剧烈,层间错动发育,构成板裂结构岩体。水平地应力一般大于垂直地应力,距主要含水层奥陶纪石灰岩较远,突水威胁不大。而白垩纪砂砾岩常构成坚硬难冒顶板,成为采煤过程中的难题。
第三纪煤炭在我国分布也是相当广泛,东北、新疆、内蒙古、云南、贵州及台湾都有分布。它们主要为内陆湖相沉积,岩性为粘土岩、砂岩及砾岩互层产出。在构造作用下,层间错动极发育,多具板裂结构特征。因埋藏较浅,成岩作用很低,极易风化和在地下水作用下极易泥化,强度软化系数很低。
2.菱铁矿
菱铁矿分布极为广泛,从地质时代上来说,除新生代外,从古生代到太古宙都有分布。从建造上看,主要为沉积的和变质的碎屑岩—泥质岩—碳酸岩建造及火山—沉积岩系和陆相碎屑—泥质岩—有机岩建造。从成因来说,大体可分为沉积型、火山—沉积型、沉积—热液改造型、变质沉积型和接触交代—热液型矿床。由此决定了这类矿体大部分呈层状和层控结构特征,矿床与围岩整合产出,局限于含矿围岩中顺层延伸,与围岩同步褶皱和错断,少部分与热液活动有关的呈脉状、束状和透镜体状。这类矿床在沉积—改造和变质过程中,由于后期热液活动和构造作用的影响,形成了一些不规则矿体,交切原生沉积层状矿体和围岩层(片)理发育,甚至某些呈矿巢、矿瘤和不规则矿体。层状及层控矿床构成的矿山在开发过程中遇到的问题与煤炭矿山工程地质问题比较类似;脉状、束状、透镜体状等不规则矿体的矿床尽管具有热液作用特征,但近矿体围岩蚀变很弱或没有蚀变,矿体与围岩呈硬接触。除由采矿形成架空结构使岩体恶化外,原岩体的工程地质条件还是比较好的。
3.与火山岩有关的铁矿
对地质工程来说,我们最关心的是矿体形状与围岩接触和蚀变关系,前者控制着矿山工程特征;后者对矿山工程稳定性影响极大。根据国内外资料统计,这类铁矿体约有80%为层状或似层状与围岩整合产出,少部分为透镜体状,穿插于裂隙中的脉状,围岩有的破碎,有的完整,大部分围岩遭受蚀变,也有的无蚀变现象;围岩蚀变作用主要为矽卡岩、绢云母化、黑云母化、高岭土化,一般强度低,它们构成的接触带为软弱结构面或软弱夹层,岩体易产生失稳现象;另外还有硅化、方柱石化、钠长石化,岩体有强化作用,但范围不大。蚀变带厚度一般不大,约为数米至数十米,它们构成一种特殊的工程地质岩组。
4.围岩蚀变
在金属矿山工程地质研究中,这是一个极为重要的工程地质问题。有色金属及与火山岩有关的黑色金属矿床绝大部分都伴有围岩蚀变作用,实际上,这是岩浆活动的伴生产物。早期形成的岩石在气化—热液作用下,两者之间产生新的化学平衡发生的一系列旧物质为新物质所代替的交代作用。围岩蚀变是多种多样的,是由许多因素决定的,其中主要的因素有:①围岩成分;②气化—热液成分和浓度、酸碱度;③温度;④压力。由于形成条件所决定,常见的围岩蚀变方式和类型有两种:
(1)气化高温热液蚀变:矽卡岩化、云英岩化、白云母化、电气石化、黑云母化、方柱石化、阳起石化、绿帘石化、黝帘石化、钾长石化、钠长石化、霞石化、霓石化、萤石化等。
(2)中低温热液蚀变有:绢云母化、硅化、石髓化、绢英化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化、白云石化、粘土化、赤铁矿化、蛇纹石化、钠黝帘石化、泡沸石化、石膏化等。
上列蚀变产物下划有“
上述有限资料表明,在研究矿山工程地质条件时必须认真研究矿床形成给地质体带来的特殊条件和对地质体改造形成的特殊条件。
Ⅳ 有一门“岩体工程地质力学”。我没搞明白研究的主题是什么内容能介绍一下吗
研究内容
1.工程地质岩组的划分及其特征;
2.岩体结构及其类型划分;回
3.褶皱断裂系统和构造应力场的答地质力学分析;
4.软弱结构面的形成过程及其特性;
5.岩石和岩体的基本力学特性;
6.岩体的裂隙渗透特性;
7.岩体的变形,破坏机制;
8.岩体的应力状态和稳定性分析;
9.岩体动力学特性;
10.测试技术及方法研究。
岩体工程地质力学研究的最终目的
评价和研究岩体的稳定性。岩体稳定性是个相对概念,即不同的工程建筑所要求的稳定标准是不一样的。稳定性研究涉及范围很广,稳定性评价研究工作还包括预测预报的研究。
Ⅳ 岩土体工程地质类型分区
平原区广泛分布以冲洪积成因为主的第四系堆积物,低山丘陵区出露多种类型的岩组,沂沭断裂带西侧的鄌郚-葛沟断裂、沂水-汤头断裂纵贯南北,总体看工程地质条件较复杂(图1-8-3)。
图1-8-3 昌乐县岩土体工程地质类型分区略图
(一)岩体工程地质类型
1.坚硬的块状侵入岩岩组
分布于营邱—河头一带,为古元古代吕梁期侵入岩,岩性以弱片麻状中粒含角闪二长花岗岩、弱片麻状中粒含黑云二长花岗岩,岩石坚硬,力学强度高,工程地质性质良好,山区风化带厚度<3m,丘陵及准平原区20~30m,fc=130~170MPa,fr=90~130MPa(fc为岩石极限干抗压强度,fr为岩石饱和极限抗压强度)。
2.坚硬的块状-似层状喷出岩岩组
主要分布在南郝—崔家埠—五图一线以南、鄌郚-葛沟断裂以西地区,为新近纪临朐群牛山组、尧山组火山喷出岩,岩性为玄武岩。岩石坚硬,柱状节理发育,工程地质性质良好。风化带厚20~30m,fc=140~160MPa。
3.坚硬的块状变质岩岩组
主要分布在鄌郚—阿陀一带,为新太古代泰山岩群山草峪组黑云变粒岩,岩石坚硬,风化带厚度30~40m,fc=180~200MPa。
4.坚硬较坚硬的中厚-厚层状灰岩岩组
仅分布于朱刘街道、五图街道一带,主要为寒武纪长清群朱砂洞组、馒头组、九龙群张夏组、崮山组和炒米店组白云质灰岩、泥灰岩、泥质条带灰岩和生物碎屑灰岩等,局部夹细砂岩。灰岩坚硬,力学强度高,泥灰岩强度低。白云质灰岩fc=50~190MPa;灰岩fc=90~160MPa,fr=70~120MPa。
5.较坚硬的中厚—厚层碎屑岩岩组
主要分布在鄌郚-葛沟断裂带与沂水-汤头断裂带,以及五图煤矿一带,岩性为白垩纪淄博群三台组砂岩、砾岩,莱阳群城山后组角砾岩、砂砾岩、砂岩,青山群八亩地组凝灰岩、集块角砾岩、粉砂岩,大盛群马郎沟组粉砂岩、细砂岩,田家楼组泥质粉砂岩、细砂岩、黏土岩,古近纪五图群朱壁店组砾岩、砂砾岩、砾岩,李家崖组黏土岩、砂岩、黏土岩、油页岩等。风化带厚度<40m,砂岩和砾岩fc=30~80MPa,fr=20~50MPa。
6.较坚硬的薄层状页岩夹灰岩岩组
局限分布在阿陀东北部,岩性为中寒武系、下寒武系及元古宇土门群页岩、博层灰岩、泥灰岩。页岩夹泥灰岩fc=30~40MPa,fr=10~15MPa。
(二)土体工程地质类型
1.北部冲洪积上层黏性土多层或双层结构
分布于北部山前平原地区,以上层黏性土多层结构为主,上层黏性土厚<5m或5~10m,仅局部>10m,黏性土岩性以粉质黏土、黏土为主,中等压缩性。砂性土为粉细砂、中细砂,其次粗砂、砾石,砂层颗粒自北至南变粗,工程地质性质良好。黏性土fk=120~180kPa,砂性土fk=140~200kPa(fk为地基承载力标准值)。
2.山前及河谷平原冲洪积上层黏性土双层、多层结构及黏性土单层结构
分布于山前坡麓、山间河谷地区,上部黏性土为粉质黏土、粉土、黏土,厚度5m左右,中等压缩性。下部砂性土为中粗砂、细砂、砂砾石,紧密状态,厚>5m。黏性土fk=140~220kPa,砂性土fk=160~250kPa。
3.山麓地区坡洪积及残坡积黏性土单层结构或上层黏性土双层结构
分布于南部低山丘陵坡麓地带,以黏性土单层结构或上层为黏性土双层结构为主。黏性土厚<5m或5~10m,以黄褐色至棕红色粉质黏土及黏土为主,含铁锰质及钙质结核,可塑—硬塑,中等压缩性,部分地区分布湿陷性黄土。下部夹透镜体状碎石土及泥钙质胶结砾岩,紧密状态,工程地质性质良好。黏性土fk=160~220kPa,碎石土fk=200~500kPa。
总之,昌乐县工程地质主要问题是沂沭断裂带的活动性,其次是地面沉陷、岩溶塌陷、局部黄土湿陷等问题。
Ⅵ 中华人民共和国 《工程岩体分级标准》(GB —)
1 总则
1.0.1 为建立统一的评价工程岩体稳定性的分级方法;为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于各类型岩石工程的岩体分级。
1.0.3 工程岩体分级,应采用定性与定量相结合的方法,并分两步进行,先确定岩体基本质量,再结合具体工程的特点确定岩体级别。
1.0.4 工程岩体分级所必需的地质调查和岩石试验,除应符合本标准外,尚应符合有关现行国家标准的规定。
2 术语、符号(略)
3 岩体基本质量的分级因素
3.1 分级因素及其确定方法
3.1.1 岩体基本质量应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。
3.1.2 岩石坚硬程度和岩体完整程度,应采用定性划分和定量指标两种方法确定。
3.2 岩石坚硬程度的定性划分
3.2.1 岩石坚硬程度,应按表3.2.1进行定性划分。
表3.2.1 岩石坚硬程度的定性划分
3.2.2 岩石坚硬程度定性划分时,其风化程度应按表3.2.2确定。
表3.2.2 岩石风化程度的划分
3.3 岩体完整程度的定性划分
3.3.1 岩体完整程度,应按表3.3.1进行定性划分。
表3.3.1 岩体完整程度的定性划分
注:平均间距指主要结构面(1~2组)间距的平均值。
3.3.2 结构面的结合程度,应根据结构面特征,按表3.3.2确定。
表3.3.2 结构面结合程度的划分
3.4 定量指标的确定和划分
3.4.1 岩石坚硬程度的定量指标,应采用岩石单轴饱和抗压强度(R c)。R c 应采用实测值。当无条件取得实测值时,也可采用实测的岩石点荷载强度指数(Is(50))的换算值,并按下式换算:
地质工程学原理
3.4.2 岩石单轴饱和抗压强度(R c)与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系,可按表3.4.2确定。
表3.4.2 R c 与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系
3.4.3 岩体完整程度的定量指标,应采用岩体完整性指数(K v)。K v 应采用实测值。当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数(Jv),按表3.4.3确定对应的Kv值。
表3.4.3 J v 与K v 对照表
3.4.4 岩体完整性指数(K v)与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表3.4.4确定。
表3.4.4 K v 与定性划分的岩体完整程度的对应关系
3.4.5 定量指标K v、J v的测定,应符合本标准附录A的规定。
4 岩体基本质量分级
4.1 基本质量级别的确定
4.1.1 岩体基本质量分级,应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合,按表4.1.1确定。
表4.1.1 岩体基本质量分级
4.1.2 当根据基本质量定性特征和基本质量指标(BQ)确定的级别不一致时,应通过对定性划分和定量指标的综合分析,确定岩体基本质量级别。必要时,应重新进行测试。
4.2 基本质量的定性特征和基本质量指标
4.2.1 岩体基本质量的定性特征,应由表3.2.1和表3.3.1所确定的岩石坚硬程度和岩体完整程度组合确定。
4.2.2 岩体基本质量指标(BQ),应根据分级因素的定量指标Rc的兆帕数值和Kv,按下式计算:
地质工程学原理
注:使用(4.2.2)式时,应遵守限制条件:①当Rc>90Kv+30 时,应以Rc=90Kv+30 和Kv 代入计算BQ值。②当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc 代入计算BQ值。
5.工程岩体级别的确定
5.1 一般规定
5.1.1 对工程岩体进行初步定级时,宜按表4.1.1规定的岩体基本质量级别作为岩体级别。
5.1.2 对工程岩体进行详细定级时,应在岩体质量分级的基础上,结合不同类型工程的特点,考虑地下水状态、初始应力状态、工程轴线或走向线的方位与主要软弱结构面产状的组合关系等必要的修正因素,其中边坡岩体,还应考虑地表水的影响。
5.1.3 岩体初始应力状态,当无实测资料时,可根据工程埋深或开挖深度、地形地貌、地质构造运动史、主要构造线和开挖过程中出现的岩爆、岩心饼化等特殊地质现象,按本标准附录B作出评估。
5.1.4 当岩体的膨胀性、易溶性以及相对于工程范围,规模较大、贯通性较好的软弱结构面成为影响岩体稳定性的主要因素时,应考虑这些因素对工程岩体级别的影响。
5.1.5 岩体初步定级时,岩体物理力学参数,可按本标准附录 C中表C.0.1选用。结构面抗剪断峰值强度参数,可根据岩石坚硬程度和结构面结合程度,按本标准附录C中表C.0.2选用。
5.2 工程岩体级别的确定
5.2.1 地下工程岩体详细定级时,如遇有下列情况之一时,应对岩体基本质量指标(BQ)进行修正,并以修正后的值按表4.1.1确定岩体级别。
5.2.1.1 有地下水;
5.2.1.2 岩体稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;
5.2.1.3 存在本标准附录B表B.0.1所列高初始应力现象。
5.2.2 地下工程岩体基本质量指标修正值([BQ]),可按附录D计算。
5.2.3 对跨度等于或小于20m的地下工程,当已确定级别的岩体,其实际的自稳能力,与本标准附录E相应级别的自稳能力不相符时,应对岩体级别作相应调整。
5.2.4 对大型的或特殊的地下工程岩体,除应按本标准确定基本质量级别外,详细定级时,尚可采用有关标准的方法,进行对比分析,综合确定岩体级别。
5.2.5 工业与民用建筑地基岩体应按表4.1.1规定的基本质量级别定级。
5.2.6 工业与民用建筑地基岩体基岩承载力可按下列规定确定:
5.2.6.1 各级岩体基岩承载力基本值(f 0)可按表5.2.6-1确定。
表5.2.6-1 基岩承载力基本值(f 0)
5.2.6.2 考虑基岩形态影响时,基岩承载力标准值(f k)可按下式确定。
地质工程学原理
5.2.6.3 基岩形态影响折减系数(η),可按表5.2.6-2选用。
表5.2.6-2 基岩形态影响折减系数η
注:基岩内结构面倾向与基岩面坡向大致相同为顺坡型,相反为反坡型。
5.2.7 边坡工程岩体详细定级时,应按不同坡高考虑地下水、地表水、初始应力场、结构面间组合、结构面的产状与边坡面间的关系等因素对边坡岩体级别的影响进行修正。
附录A K V、J V 测试的规定
A.0.1 岩体完整性指数(KV),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的点、段,测定岩体弹性纵波速度,并应在同一岩体取样测定岩石弹性横波速度。Kv值应按下式计算:
地质工程学原理
式中:Vpm为岩体弹性纵波速度(km/s);Vpr为岩石弹性横波速度(km/s)。
A.0.2 岩体体积节理数(J v),应针对不同的工程地质岩组或岩性段,选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理(结构面)统计。除成组节理外,对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积,不应小于2×5m2。岩体Jv 值,应根据节理统计结果,按下式计算:
地质工程学原理
式中:Jv为岩体体积节理数(条/m3);Sn为第n组节理每米长测线上的条数;Sk为每立方米岩体非成组节理条数。
附录B 岩体初始应力场评估
B.0.1 在无实测成果时, 可根据地质勘察资料, 按下列方法对初始应力场作出评估:
(1)较平缓的孤山体,一般情况下,初始应力的垂直向应力为自重应力,水平向应力不大于γH·ν/(1-ν)。
(2)通过对历次构造形迹的调查和对近期构造运动的分析,以第一序次为准,根据复合关系,确定最新构造体系,据此确定初始应力的最大主应力方向。
当垂直向应力为自重应力,且是主应力之一时,水平向主应力较大的一个,可取(0.8~1.2)γH或更大。
(3)埋深大于1000m,随着深度的增加,初始应力场逐渐趋向于静水压力分布,大于1500m以后,一般可按静水压力分布考虑。
(4)在峡谷地段,从谷坡至山体以内,可区分为应力释放区、应力集中区和应力稳定区。峡谷的影响范围,在水平方向一般为谷宽的1~3倍。对两岸山体,最大主应力方向一般平行于河谷,在谷底较深部位,最大主应力趋于水平且转向垂直于河谷。
(5)地表岩体剥蚀显著地区,水平向应力仍按原覆盖厚度计算。
(6)发生岩爆或岩心饼化现象,应考虑存在高初始应力的可能,此时,可根据岩体在开挖过程中出现的主要现象,按表B.0.1评估。
注:H为工程埋深(m),γ为岩体重力密度(kN/m3),ν为岩体泊松比。
表B.0.1 高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象
注:σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。
附录C 岩体及结构面物理力学参数
C.0.1 岩体物理力学参数可按表C.0.1选用
表C.0.1 岩体物理力学参数
C.0.2 岩体结构面抗剪断峰值强度参数可按表C.0.2选用
表C.0.2 岩体结构面抗剪断峰值强度
附录D 岩体基本质量指标的修正
D.0.1 岩体基本质量指标修正值([BQ]),可按下式计算:
地质工程学原理
式中:[BQ]为岩体基本质量指标修正值;BQ为岩体基本质量指标;K1 为地下水影响修正系数;K2 为主要软弱结构面产状影响修正系数;K3 为初始地应力状态影响修正系数。
K1、K2、K3值,可分别按表D.0.1-1、D.0.1-2、D.0.1-3确定,无表中所列情况时,修正系数为零。[BQ]出现负值时,应按特殊问题处理。
表D.0.1-1 地下水影响修正系数K 1
表D.0.1-2 主要软弱结构面产状影响修正系数K 2
表D.0.1-3 初始应力状态影响修正系数K 3
附录E 地下工程岩体自稳能力
E.0.1 地下工程岩体自稳能力,应按表E.0.1确定。
表E.0.1 地下工程岩体自稳能力
续表
①小塌方:塌方高度<3m,或塌方体积<30m3;
②中塌方:塌方高度3~6m,或塌方体积30~100m3;
③大塌方:塌方高度>6m,或塌方体积>100m3。
Ⅶ 工程地质和岩土工程有什么区别
工程地质和岩土工程的区别:
1、工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。
2、从事工程地质工作的是地质专家(地质师),侧重于地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。
工程地质:
工程地质学是一门应用地质学的原理为工程应用服务的学科,主要研究内容涉及地质灾害,岩石与第四纪沉积物,岩体稳定性,地震等。工程地质学广泛应用于工程规划,勘察,设计,施工与维护等各个阶段。
工程地质的目的是为了查明各类工程场区的地质条件,对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价,分析、预测在工程建筑作用下,地质条件可能出现的变化和作用,选择最优场地,并提出解决不良地质问题的工程措施,为保证工程的合理设计、顺利施工及正常使用提供可靠的科学依据。
工程地质研究的主内容有:
确定岩土组分、组织结构(微观结构)、物理、化学与力学性质(特别是强度及应变)及其对建筑工程稳定性的影响,进行岩土工程地质分类,提出改良岩土的建筑性能的方法;
研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡,以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施;
研究解决各类工程建筑中的地基稳定性,如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室,以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等,制定一套科学的勘察程序、方法和手段,直接为各类工程的设计、施工提供地质依据;
研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响,制定必要的利用和防护方案;
研究区域工程地质条件的特征,预报人类工程活动对其影响而产生的变化,作出区域稳定性评价,进行工程地质分区和编图。
随着大规模工程建设的发展,其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外,一些新的分支学科正在逐渐形成,如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。
岩土工程:
岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包括地基与基础、边坡和地下工程等问题,作为自己的研究对象。
地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
岩土工程专业是土木工程的分支,是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分,工作内容可以分为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
岩土工程主要研究方向:
①城市地下空间与地下工程:以城市地下空间为主体,研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题,地下空间资源的合理利用策略,以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术(如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等)及其优化措施等等。
②边坡与基坑工程:重点研究基坑开挖(包括基坑降水)对邻近既有建筑和环境的影响,基坑支护结构的设计计算理论和方法,基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术,边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。
③地基与基础工程:重点开展地基模型及其计算方法、参数研究,地基处理新技术、新方法和检测技术的研究,建筑基础(如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等)与上部结构的共同作用机理和规律研究等。
Ⅷ 煤矿工程地质勘察工作
煤矿工程地质勘察工作应尽量收集已有的地质、水文地质及邻近矿区的生产资料,充分利用地质孔、水文地质孔来满足工程地质调查的要求。在详查阶段,勘探孔间距一般500~1000m,用于工程地质目的一般不需增加勘探孔数,孔径一般采用89mm或108mm,对松散层、软弱岩层及煤层采用双层管取芯以减少扰动。须安排一定数量的孔全孔取芯。取芯深度一般要求从煤层之上30m至煤层以下10m。
3.1.3.1 钻孔编录工作
(1)在钻进过程中,每一岩层分层的钻进速度、钻杆振动以及冲洗液消耗量的变化、水位变化等均应作仔细观察、记录。
(2)取样或破坏岩芯之前,擦净岩芯表面的泥浆进行彩色拍照,这可提供一个持久良好的记录,而且可通过这些相片给出节理、自然岩层分层、软弱岩层及软弱夹层。
(3)对于取芯的每一岩(土)层,取芯后应立即观察描述。
黏土类土:首先根据黏土颗粒含量多少(借助于搓条、刀切等手段)划分为黏土和亚黏土,再描述其颜色、成分、层理、结核包裹体、化石、滑面及其倾角、接触面、温度和可塑性等。
砂类土:首先根据颗粒粒组的百分含量划分为砾石,粗、中、细、粉砂,再描述其颜色、颗粒成分及含量、分选性、滚圆度、层理、接触面、化石、结核、湿度和密实程度等。
岩石:要描述每一岩石分层的岩石名称、颗粒成分及含量、分选性、滚圆度、胶结物成分及含量、胶结方式、层理、接触类型、该层的岩石质量标志(RQD)、强度、不连续面的密度及崩解、膨胀特性等。
野外可按以下简易标志描述:
1)RQD:某一地层分层>10cm长的岩芯之和与该分层岩芯总长度的比值(%)。
2)折断强度:从岩层中取出150mm岩芯,试着用手将其折断。折断强度可用下列标准予以估计:高的——手折不断,中等的——很少折断,低的——经常折断。
3)不连续面密度:以每分层中每米节理或不连续面的数量分级。
高的:>10,结构面极发育,岩体破碎;
较高的:2~10,结构面发育,岩体破裂;
中等的:0.5~2,结构面较发育,岩体呈块状;
低的:<0.5,结构面不发育,岩体完整。
4)崩解性:将有代表性的风干的长25cm的岩芯放入水中10min,据以下标准评价确定。
高的:完全崩解;中等的:有些崩解;低的:很少或没有崩解。
(4)取样方法:根据煤层和岩石物理力学性质试验的要求,对岩(土)层分层依次采取尺寸和数量均符合实验要求的完整试样,经包装、蜡封后运往实验室,如果是土样、湿度敏感性较大的岩石均应在取芯后立即取样,以保持湿度和不被风化。
(5)每个钻孔应进行物探工作。
(6)钻孔编录的综合成果必须反映在钻孔工程地质柱状图上,该图应包括下述项目:地层岩性、柱状、RQD、折断强度、不连续面密度、崩解性质、综合评价等。这一图件对评价地层的冒落特性,查明潜在的地层控制问题,估计平均支护载荷密度都是非常有用的。
1)节理和不连续面的密度和方向,它们之间的接触关系及充填情况。利用这一资料可评价顶、底板岩层变形性质及分析残余构造应力的方向。
2)直接顶板地层的厚度和力学特性。这些性质会大大影响工作面后方地层的冒落性、变形特征、工作面支护载荷、顶底板移近、煤巷支护及岩层移动。
3)详细调查岩芯丢失的层段,以查明软弱岩层。
4)黏土岩和砂岩位置及厚度的变化,由此可查出古河床或河漫滩的标志,预计可能出现的地层控制问题。
5)每一地层单位的RQD、强度、崩解性、各岩层间出现离层的可能性。据此可确定平均支护密度及煤巷支护。
3.1.3.2 专门工程地质工作
下面讨论更为详细的工程地质资料的获得方法。这些资料包括节理和不连续面的性质、原岩应力状态、岩土层的强度指标、崩解性、岩体变形性质等。
(1)节理和不连续面的密度、间距、形状和延伸等,这些可在岩石露头上进行节理裂隙统计得到;也可通过岩心直接测绘,如此需考虑使用双管钻进,取得定向岩芯;还可使用物探技术或钻孔电视于孔内直接测得节理裂隙图像。
(2)可在邻近矿井中使用应力解除法,或在钻孔中通过水力破裂法测定原岩应力状态。水力破裂法适应于较深处的应力测量,且只能得到水平面上的两个应力的大小和方向,垂直方向的应力则需按深度和上覆岩层的容重计算得到。以上测量必须在定性分析的基础上,认为该区有构造应力存在时才进行,否则即按自重应力场计算原岩应力。
(3)实验室测定的岩(煤)块强度变形指标有变形模量、泊松比、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、岩块和节理面的粘聚力与内摩擦角值。这些参数应尽量在较大直径的岩样上测定,以便更接近岩体指标。
在进行岩移预计或留设防水煤柱时,尚需得到松散层的变形和强度指标,它们是土的压缩系数、无侧限变形模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角、无侧限抗压强度,黏土的抗拉强度、固结系数、先期固结压力,还要得到其他常规的物理性质指标,如含水量、黏土的塑限及液限、砂土的相对密度、颗粒成分等。
(4)水理性质:在水或湿气作用下,顶、底板岩石的恶化对地层控制是极其不利的。岩石的水理性质可由膨胀和崩解指标表示,决定这一性质的内因是它所含黏土矿物的性质及含量,如含蒙脱石的黏土类岩石最易崩解和膨胀,因此还必须进行岩石的矿物成分分析。
(5)岩体的变形性质:在钻孔内设置钻孔膨胀仪以测量直接顶、底板横向变形性质,通过声波测井可得到垂直层理方向的岩体变形性质。
3.1.3.3 水文地质调查
包括松散层含水层中的地下水和基岩含水层中的地下水的调查。这些调查应提供以下信息:(1)地下开挖时潮湿的区域;(2)开挖区地下水量的预计;(3)采矿引起的地面及岩层移动对地表和地下水变化的影响。为此,必须进行野外钻孔抽水、注水试验,以查明地下水水位、水流方向,岩层的渗透性,各主要含水层间的水力联系等。
3.1.3.4 图件的编制
工程地质工作的成果应反映在以下图件上,可便于开采设计和生产使用:
(1)工程地质柱状图。在综合钻孔编录及专门工程地质工作的基础上编制,并需将各岩层划分为工程地质岩组(指工程地质性质相近的岩层的组合)。它包括以下内容:地层单位、深度、厚度,各岩组岩性描述,岩石(体)的变形指标、强度指标、膨胀崩解特性,节理裂隙的密度和方向,可能离层的部位和岩层的渗透系数等。
(2)工程地质剖面图。着重反映沿勘探线工程地质条件的变化,包括工程地质岩组、风化带界线、各岩组主要物理力学性质、地下水位、岩层渗透性等内容。
(3)工程地质问题平面预测图。根据顶、底板岩性岩相、岩石物理力学指标、岩体变形性质,节理、裂隙、断层的产状和密度,地下水活动情况,瓦斯集中的可能性等,对顶、底板岩层进行稳定性评价,预测可能出现的地层控制问题,为选择采煤设备和顶、底板管理方法提供依据。
Ⅸ 地质工程与岩土工程有什么区别
一、性质不同
1、地质工程:)是研究地质问题,并利用工程手段来解决问题的科学。
2、岩土工程:是以求解岩体与土体工程问题。
二、研究对象不同
1、地质工程:侧重于对地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究。
2、岩土工程:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测等。
(9)工程地质岩组是什么扩展阅读:
岩土工程专业的主要研究方向:
1、城市地下空间与地下工程:以城市地下空间为主体,研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题,地下空间资源的合理利用策略,以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术(如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等)及其优化措施等等。
2、边坡与基坑工程:重点研究基坑开挖(包括基坑降水)对邻近既有建筑和环境的影响,基坑支护结构的设计计算理论和方法,基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术,边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。
3、地基与基础工程:重点开展地基模型及其计算方法、参数研究,地基处理新技术、新方法和检测技术的研究,建筑基础(如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等)与上部结构的共同作用机理和规律研究等。
Ⅹ 我国工程地质的研究现状
我国的工程地质学经过近50年的发展,今天已成为一门研究内涵丰富、理论体系严谨,具有中国特色的综合性学科,并且是国际工程地质界的重要一员。
纵览中国工程地质学的研究领域,是相当广阔的。主要的有以下几方面:
一、岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立
大量的岩体工程实践遇到的是地基、边坡和地下工程围岩的变形破坏问题,促使工程地质学家与岩石力学家、土木工程师们关注对岩体介质特性的研究,认识到岩体与岩石是既有着本质区别又相互联系的介质。著名工程地质学家谷德振和他的同事们在一系列岩体工程勘察中,发现岩体的力学性质和行为主要受控于软弱结构面的展布,包括层面、断裂面、节理、片理等,使岩体成为非连续、非均质、各向异性的介质。他们首先从地质建造着手,划分工程地质岩组,运用地质力学理论方法,研究结构面的形成机制和空间分布规律,进而研究岩体结构特性,划分岩体结构类型。再按不同结构类型和工程建筑要求进行岩体力学试验及测试,最后再根据岩体结构特征和力学属性,建立力学模型作数学模拟和稳定性分析。将工程地质学与地质力学、岩石力学有机地结合起来,创立了岩体工程地质力学。它的理论体系、研究思路和方法,在国际上独树一帜。
20世纪80年代中期以来,在中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室,吸收国内学者共同协作,开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作,每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心,推动着我国工程地质学的不断发展。
二、区域工程地质和区域地壳稳定性研究
我国地域辽阔,受地质和自然地理条件制约,区域工程地质条件复杂。因此,区域工程地质研究对国土资源开发利用,工程规划布置以及地质环境保护等意义重大。早在20世纪50年代末,老一辈工程地质学家刘国昌、张咸恭、姜达权等就开展了此项研究工作,出版专著和编制全国工程地质分区图。几十年来,各大河流域、部分省区和西南、西北山区都开展了较系统的区域工程地质和环境地质研究,积累了丰富的资料。经过数年的努力,于1990年首次出版了由任国林主编的1∶400万《中国工程地质图及说明书》,并附有全国工程地质分区图;1992年出版了由段永侯主编1∶600万《中国环境地质图系》,图系以工程地质内容为主。标志着我国区域工程地质环境研究取得了丰硕的成果。
“区域地壳稳定性”的术语是由原苏联工程地质学家最早提出的,但未作说明和专门研究。在20世纪50年代末,我国学者谷德振和刘国昌倡导此项研究工作。它的涵意是指岩石圈内正在进行的地质、地球物理作用对地壳表层及工程建筑安全的影响,即地壳现代活动对工程安全的影响程度。其研究思路是以地质力学理论为指导,强调以地质构造研究为基础,以断裂活动性、现代地应力场和地震活动性为主要研究内容,最终进行区域稳定性分级,分区和评价。在该研究领域,胡海涛等依据李四光的“安全岛”思想,指导重大工程场址的选择,取得了重要成果。例如,二滩水电站和大亚湾核电站的成功选址即是。区域地壳稳定性研究对我国工程地质勘察来说,具有特殊的意义,这也是具有中国特色,且在国际上处于领先地位的研究领域。
三、环境工程地质和地质灾害的研究
环境工程地质是现代工程地质学的一个分支,是研究由于人类工程—经济活动所引起的区域性和危害人类及工程安全的工程地质作用。这些有害的工程地质作用是诱发地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它们常导致地质灾害。环境工程地质就是研究这些作用(或问题)产生的机制和条件,进行预测和防治,其目的为了合理利用和保护地质环境。我国正式研究环境工程地质始自20世纪60年代的新丰江水库诱发地震和上海的地面沉降。80年代初以来,共召开了四次全国性的环境工程地质学术讨论会,涉及的内容丰富多采。有些研究成果在国际上处于先进地位。例如,上海地面沉降的防治,区域性滑坡预测模型。1995年出版了第一本由刘传正著的《环境工程地质学导论》,全面论述了环境工程地质理论体系,基本研究内容以及各类环境工程地质作用研究的内容和方法,展示了环境工程地质的前景。
与环境工程地质相关的地质灾害的研究,也主要由工程地质界承担的。近十多年来,对危及人类和工程安全的各种地质灾害,都进行了广泛而深入的研究。在1989年1月召开的全国地质灾害防治工作会议期间,成立了主要由工程地质学家参加的全国地质灾害研究会,次年又创办了《中国地质灾害及防治学报》,对地质灾害的研究起了促进作用,对地质灾害的分类,形成机制、分布规律,预测方法及防治对策与措施等研究成果,及时在学报上开展交流。90年代还编制了中国地质灾害类型图,出版了段永侯等的专著《中国地质灾害》。众多的研究成果及著作,还有具体防治工程的成功,确立了我国在这一领域的国际地位。
四、特殊土结构和工程特性的研究
藉助于测试技术的现代化,我国在特殊土的微观结构及其工程特性的研究方面也有了长足的发展。所谓特殊土,指的是成分和结构特殊,其工程(地质)性质也特殊的土类。我国几乎所有的特殊土皆有分布,诸如淤泥土、黄土类土、膨胀土、盐渍土、红粘土,多年冻土等,它们的分布都具地域性,因此也可称之为区域性土。由于特殊的不良工程性质,对当地工程建设以及生命财产的安全意义重大,因而促使学者们开展了这方面的研究。这里需要特别指出的是,张宗祜、高国瑞、黄熙龄、孔德坊、李生林等学者长期以来对黄土类土、膨胀土和淤泥类土所进行的卓有成效的研究成果,有关它们的微结构特征和分类、物质成分、工程特性及指标,建筑稳定性评价以及处理措施等,都进行了深入的研究。
五、工程地质勘察的理论和技术方法
工程地质学为工程建设服务是通过勘察工作来实现的。工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互作用和相互制约的矛盾关系,要通过工程地质勘察才能搞清楚。50年来,难以计数的大大小小各类工程建筑通过勘察,积累了十分丰富的经验和教训。总地说,我国的工程地质勘察经历了三个历史阶段:第一阶段是1966年以前,勘察工作体制由全盘学习苏联到自主独立发展,勘察工作严格按规范要求进行,为国家基本建设的一批重大工程项目提供了地质依据。当时在工程选址和场地评价中,着重于工程地质条件的阐明和定性评价为主。第二阶段是1966年到1978年,“文革”期间工程地质勘察受到严重干扰而很不正常,破坏了基本建设程序,一些大工程搞了边勘察、边设计、边施工的“三边”方针,盲目简化勘察程序,有的重大工程实际上搞了一次性勘察,造成严重损失。如葛洲坝水利枢纽、焦枝铁路、第二汽车制造厂等工程即是。第三阶段1978年以来,以经济建设为中心的改革开放年代,形成了较完整的工程地质勘察体制,制定新的勘察规范,与国际接轨,勘察质量大大提高。在土木工程中又引进欧美国家的岩土工程技术体制,两种技术体制并存。一些重大工程采取国际招标方式,以引进国外先进的勘察技术和资金。工程地质勘察工作进入了一个新的历史阶段。
经过数十年实践和理论研究,逐渐形成和完善了我国工程地质勘察的理论体系,即“以工程地质条件的研究为基础,以工程地质问题的分析为核心,以工程地质勘察技术方法为手段,以工程地质评价决策为目的。”这一理论体系在由张咸恭、王思敬和张倬元主编的《中国工程地质学》中得到了充分体现。可以无愧地说,我国的工程地质勘察事业在上述勘察理论体系的指引下取得了巨大成就,令世人嘱目。例如,三峡、小浪底、二滩、刘家峡、龙羊峡等一批巨型水利枢纽和水电站工程;大亚湾、秦山核电站;宝成、兰新、成昆、南昆、大秦、京九等铁路干线;还有许多新兴的城市、矿山等等。所取得的优质勘察成果,保证了工程的顺利设计、施工和运行,也得到了国际同行们的赞许。在勘察基础上,形成了“水利水电工程地质”、“铁路工程地质”、“矿山工程地质”和“城市及房屋建筑工程地质”等专门工程地质系列。
当前,新技术方法在工程地质勘探中被推广应用,已取得了较好效果。例如,遥感图像(航卫片)在工程地质测绘填图中的应用;大口径钻进和小口径金刚石钻进在水电工程地质勘探中的采用,砂卵石层钻探与取样新技术,套钻和岩芯定向钻进技术;声波探测、地质雷达、地球物理层析成像技术(CT)、钻孔彩色电视录像及图像处理系统等物探技术的使用;计算机技术在工程地质勘察中普遍采用,各种专用软件的开发等。
50年来我国的工程地质教育一直兴旺不衰。至今全国有十余所高等学校设置有培养工程地质专业人才的院系,为国家培养输送了大批研究生和本科生。此外,在中国科学院地质研究所等多所科研机构专门培养工程地质专业研究生。形成了一支宏大的工程地质专业队伍。在教学实践中,编写出了各具特色的系列工程地质专业教材。高校和科研院所还承担了一些重大的生产和科研课题,既完成了生产、科研任务,又培养了优秀专业人才。
中国工程地质界与国际工程地质协会的联系密切,在20世纪80年代初不少同行加入了国际工程地质协会,建立中国国家小组,随工程地质专业委员会一起活动。中国工程地质界积极参加国际工程地质协会组织的学术活动。自1983年起我国组团参加了历届国际工程地质大会,所提交的论文数都位居前列。现任国际工程地质与环境协会主席,是我国工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷兰阿姆斯特丹举行的第8届国际工程地质大会上被推选担任此职的,这是中国工程地质界的骄傲!