由于结构面产状不同,与洞轴线的组合关系不同,对地下工程岩体稳定的影响程度亦不同。如成层岩体、层面性状较差,为陡倾角且走向与洞轴线夹角很大时,对岩体稳定性无不利影响。反之,倾角较缓且走向与洞轴线夹角很小时,就容易发生沿层面的过大变形,甚至发生拱顶坍塌或侧壁滑移。再如一条小断层,当其倾角很陡,且与洞轴线夹角很大时,洞空稳定,基本无影响;反之则有很大的影响。这种不利影响在岩体基本质量及其指标中反映不出来。
为了反映这种组合关系对稳定性的影响,本附录仍采用对基本质员进行修正的方法,其修正系数K2见本附录表D.0.1-2,是根据试验并参考表24制定的。所谓“其它组合”,是指结构面倾角<30°,夹角为仟意值;倾角为任总值,夹角为30°~60°;倾角<75°,夹角>60°;倾角<30°、>75°,夹角<30°四种情况。
需指出,这里是指存在?组起控制作用结构面的情况,若有两组或两组以上起控制作用的结构面,组合情况就复杂得多,不能用修正岩体基本质量的方法,而需通过稳定分析解决。
国内对结构面影响的修正情况 表24
代表性分级
修正系数幅度
水利水电工程地质勘察规范
0~0.6
水工隧洞设计规范
限制法
国防工程锚喷支护技术暂行规定
0~0.5
坑道工程围岩分类
0~0.5
大型水电站地下洞室围岩分类
0~0.6
铁路隧道工程岩体(围岩)分级建议
0~0.6
节理化岩体地质力学分类
0~0.6
岩体结构评价
0~0.6
本 标 准
0~0.6
(3)岩体初始应力对地下工程岩体稳定性的影响是众所周知的,特别是高初始应力的存在(参见附录B说明)。岩石强度与初始应力之比(Rc/σmax)大于一定值时,可以认为对洞室岩体稳定不起控制作用,当这个比值小于一定值时,再加上洞室周边风力集中的结果,对岩体稳定性或变形破坏的影响就表现得显著,尤其岩石强度接近初始应力值时,这种现象就更为突出。采用降低基本质量指标(BQ),从而限制岩体级别的办法来处理,引入修正系K3。这里用降低BQ值,而不是直接规定降到某一级。
在极高应力地区,基本质量为Ⅲ、Ⅳ级的岩体,岩体将会发生不同程度的塑性挤压,流动变形,基本上没有自稳能力,采取较大幅度地限制岩体的级别。为此,进行了如下处理,如:当BQ=351~450和BQ=251~350时,均取岛K3=1.0~1.5,BQ值较小时取较大的修正系数(K3),反之取较小的修正系数。基本质量为Ⅰ、Ⅱ级的岩体,在极高应力区岩体未丧失自稳能力,但明显地影响了自稳性。在高应力地区,初始应力对岩体稳定性的影响大为减小,但仍影响岩体稳定性,故取较小的修正系数(K3),适当限制其级别。
对初始应力这一修正因素,采用降低岩体BQ指标的处理办法,可用于经验方法确定支护参数的设计。若用计算分析方法进行设计时,就不需作上述处理。
按照这种办法进行修正,修正前后可能仍属同一级,似无意义,其实经修正后可能由原来靠近某级上限而变为处于该级中部或接近下限。不仅如此,若单修正水的影响,由某级的上限修正到该级的中部,如果再加上另一影响因素的修正,就可能降一级了。这些对于评价地下工程岩体稳定性和选用支护等参数是有意义的,因为有关规范中的支护等参数表,每级都有一定的范围值。对BQ<250时也作修正,就是据此考虑的。
附录E 地下工程岩体自稳能力
岩体基本质量指标修正值〔BQ〕确定的地下工程岩体级别与洞室的自稳能力之间,有很好的对应关系,据对48项地下工程,416个区段,总长度12000m洞室的工程岩体质量指标〔BQ〕值和塌方破坏关系的统计。〔BQ〕>550的52段无一处塌方,其中最大跨度为18~22m无支护,至今已稳定近20年。其它情况见表25。值得注意的是,表中所列的〔BQ〕<351地段,所发生的塌方多数是没有按要求及时支护,若长期不支护,可能有100%的地段发生塌方。经工程实践统计分析,本附录给出地下工程岩体自稳能力表。
塌方情况统计表 表25
项 目
工 程 岩 体 级 别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
段数
52
80
81
108
95
发生塌方段数
0
10
14
39
59
塌方段占总段数比
0
12.5%
17.3%
36.1%
62.1%
最大塌方高度(m)
0
2
3
10
65(通天)
表E.0.1所描述的稳定性(自稳能力),包括变形和破坏两方面,是指长期作用的结果。开挖后短时间不破坏并不能说明岩体是稳定的,需通过变形观测和较长时间作用的检验。
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