影响岩石边坡稳定的因素 表18
序 号
因素
铁 路
公 路
建筑物
水利水电
冶 金
1
岩 性
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2
风 化
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3
节理(破碎程度)
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4
坡 高
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5
构造带或岩体结构特征
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6
结构面产状及延续性
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7
地 下 水
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8
地 表 水
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9
天然斜坡状况
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10
区域地质及地理条件
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11
设计施工等人为因素
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附录A Kv、Jv测试的规定
A.0.1 由于声波测试设备及工作条件的不同,岩体弹性纵波速度(Vpm)的测试方法在国内各部门间不尽相同,主要有跨孔测试法、单孔测井法、锤击法等几种。由于条件限制目前还不能规定统一的方法。不同测试方法结果略有差异,由它们计算得到的Kv值,彼此相关约为±10%,但仍可用来定量地评价岩体的完整程度。所以本附录未明确规定Vpm的测试以何种方法为主。今后通过深入的分析研究,可以确立由不同方法获得的Kv值之间的关系。为此,各工程的勘察试验报告中,应当说明测试方法。
跨孔测试方法所得的Vpm值,能较好地反映岩体的不完整性,在可能的条件下,宜首先考虑采用此测试方法。若在洞室内进行测试,应注意避开爆破影响。
A.0.2 岩体体积节理数Jv值的统计,宜选择在具有三维空间的岩体露头上或工程开挖壁面上进行。测线布置应垂直于被测的一组结构面走向,测线长度不得小于5m。结构面稀少时,测线宜适当加长。先统计与每一条测线正交的结构面条数,或每一组节理的平均间距,然后按附录A的式(A.0.2)计算Jv值。
由于被硅质、铁质、钙质充填再胶结的结构面已不再成为分割岩体的界面,因此,在确定Jv时,不予统计。对延伸长度大于1m的非成组分散的结构面予以统计,即需加上分散节理的频率Sk(条/m3),目的在于使计算的Jv值更符合实际。
附录B 岩体初始应力场评估
岩体初始应力或称地应力,是在天然状态下,存在于岩体内部的应力,是客观存在的确定的物理量,是岩石工程的基本外荷载之一。岩体初始应力是三维应力状态,一般为压应力。初始应力场受多种因素的影响,一般来讲其主要影响因素依次为埋深、构造运动、地形地貌、地壳剥蚀程度等。当然,在不同地方这个主次关系可能改变。
(1)准确地获得岩体初始应力值的最有效方法,是进行现场测试。对大型或特殊工程,宜现场实测岩体初始应力,以取得其定量数据;对一般工程,有岩体初始应力实测数据者,应采用实测值,无实测资料时,可根据地质勘探资料,对初始应力场进行评估。
①在其它因素的影响不显著情况下,初始应力为自重应力场。上复岩体的重量是垂直向主应力,沿深度按直线分布增加。
②历次发生的地质构造运动,常影响并改变自重应力场。国内外大量实测资料表明,垂直向应力值(σv)往往大于岩体自重。若用λ0=σv /γH表示这个比例系数,我国实测资料λ0<0.8者约占13%、λ0=0.8~1.2者约占17%,λ0>1.2者占65%以上。这些资料大多是在200m深度内测得的,最深达500m。A?B裴伟整理的前苏联资料,λ0<0.8者占4%、λ0=0.8~1.2者占23%、λ>1.2者占73%。
国内外的实测水平应力,普遍大于泊松效应产生的γH?υ/(1-υ),且大于或接近实测垂直应力。用最大水平应力(σH1)与σv之比表示侧压系数(λ1=σH1/σv),一般λ1为0.5~5.5,大部分在0.8~2.0之间,λ1最大达30。若用二个水平应力的平均值(σH?an)与σv之比表示侧压系数(λav=σH?an/σv),一般λav为0.5~5.0,大多数为0.8~1.5。我国实测资料λav在0.8~3.0之间,λav<0.8者约占30%,λav=0.8~1.2者约占40%,λav>1.2者约占30%。
③实测资料还表明,水平应力并不总是占优势的,到达一定深度以后,水平应力逐渐趋向等于或略小于垂直应力,即趋向静水压力场。这个转变点的深度,即临界深度,经实测资料统计,大约在1000~1500m之间。也有人提出,这个临界深度在各国不尽相同,如南非为1200m,美国为1000m,日本为500m,冰岛最浅,为200m,我国为1000余米。
这样,在目前测试技术和现有实测成果的基础上,本附录规定深度在1000~1500m为过渡段,1500m为临界深度是比较合适的。况且,就岩石工程而言,绝大部分工程的埋深远小于1500m。
④确定初始应力的方向是一个极为复杂的问题,本附录没有具体给出,在使用本附录第(2)款时,可用以下方法对初始应力的方向进行评估。
分析历次构造运动,特别是近期构造运动,确定最新构造体系,进行地质力学分析,根据构造线确定应力场主轴方向。根据地质构造和岩石强度理论,一般认为自重应力是主应力之一,另一主应力与断裂构造体系正交。对于正断层,σv为大主应力,即σ1=γH,小主应力σ3与断层带正交;对于逆断层,σv为小主应力,即σ3=γH,σ1与断层带正交;对于平移断层,σv是中间主应力,即σ2=γH,σ1与断层面成30°~45°。的交角,且σ1与σ3均为水平方向。一般地讲,断层带附近应力低,随着远离断层应力值增高,趋向稳定的初始应力值。
(2)高初始应力区的存在,已为工程实践所证实。岩爆和岩芯饼化产生的共同条件是高初始应力。一般情况下,岩爆发生在岩性坚硬完整或较完整的地区,岩芯饼化发生在中等强度以下的岩体。在我国,二摊工程的正长岩、白鹤摊工程的玄武岩、大岗工程的花岗岩、鲁布格工程的白云岩、大瑶山隧道浅变质长石石英砂岩、拉西瓦工程的花岗岩以及天生桥二级引水隧洞、渔子溪工程的引水洞、河南省故县工程、甘肃金川矿等,在勘探和掘进过程都有岩爆或岩芯饼化发生,经实测均存在高初始应力。在国外,如瑞典的Victas隧洞,升挖期间在300m长的地段发生岩爆,该洞段位于高水平应力区,最大主应力为35MPa,倾角10°,方向垂直洞轴线。美国大古力坝,厂房基坑为花岗岩,开挖中水下层状裂升,剥离一层又一层。
一定的初始应力值,对不同岩性的岩体,影响其稳定性的程度是不一样的。为此,用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)与最大主应力(σ1)的比值,作为评价岩爆和岩芯饼化发生的条件,进而计价初始应力对工程岩体稳定性影响的指标。实测资料表明,一般当Rc/σ1=3~6时就会发生岩爆和岩芯饼化,小于3可能发生严重岩爆。实际上,洞室周边应力集中系数最小为2,这样高的初始应力值(σ1),引起洞周边应力集中,从而使得部分洞壁岩体接近或超过强度极限。
考虑到空间最大主应力(σ1)与工程轴线(如洞室轴线)夹角的不同,对工程岩体稳定的影响程度也不同,只有垂直工程轴线方向的最大初始应力(σmax),对工程岩体稳定的影响最大,且荷载作用明确。所以本附录表B.0.1采用Rc/σmax作为评价“应力情况”的定量指标。
由于高初始应力对工程岩体稳定性的影响程度,尚缺乏成熟的资料,目前还不能给出更详细的规定,表B.0.1将应力情况定为两种是适宜的。
初始应力各向异性的大小,最大主应力方向与工程主要特征尺寸方位(如洞室轴线、坝轴线、边坡走向等)的关系不同,对工程岩体稳定性的影响也不同,特别是地下工程岩体。
由于目前在这方面缺乏足够的依据,无法在分级标准中作出规定,而且这类问题也不是分级工作所能解决的,应在工程设计和施工中根据具体情况给予充分地注意。
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