CN105784494B - 一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法 - Google Patents

一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及岩土及水电工程领域，为解决目前尚无针对复合型蚀变岩/带综合抗压强度取值方法的问题，提供一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法.该方法包括如下步骤：首先，对蚀变岩/带宏观地质特征、内部各蚀变岩体宏观力学性状、岩石学特征进行调查与测试后，进行蚀变类型工程地质划分；然后，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试,获取各划分区域不同类型蚀变岩体点荷载及回弹仪测试值；最后，根据各划分区域不同类型蚀变岩点荷载及回弹仪测试值，结合各蚀变类型岩体区域面积，以及回弹仪与点载荷强度指数的关系计算蚀变岩/带综合抗压强度指标。本发明适用于复合型蚀变岩/带综合抗压强度取值。

Description

一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法
技术领域
本发明涉及岩土及水电工程领域，特别涉及一种应用于存在多种蚀变类型岩体的复合型蚀变岩(带)综合抗压强度取值方法。
背景技术
蚀变岩指因热液作用、表生及构造作用等引起岩石和矿物的次生变化而形成的岩石，蚀变通过改变岩体内部的部分矿物成分、结构构造类型等，改变原生岩体物理力学特性，蚀变的差异性则会造成岩体性状不均匀，甚至形成工程的软弱带等地质缺陷。长期以来，蚀变岩的研究主要应用于矿床地质学，主要通过蚀变岩特征研究其相关成矿矿物的质、量、分布规律及形成机制，而针对蚀变岩工程地质特性研究相对较少。
一定区域地质及环境条件下，部分蚀变岩受蚀变作用及程度的不同，蚀变岩内分布多种蚀变类型岩体，不同蚀变类型岩体物理力学差异较大，各蚀变类型岩体分布形态、结合形式复杂，规律性不强。
本发明的特定复合型蚀变岩(带)具备上述特征，具体指蚀变岩(带)内分布两种或两种以上蚀变岩体，各种蚀变类型岩体存在一定力学差异性，呈“耦合、混杂、包裹”式分布，从工程及技术角度而言，难以将该类蚀变岩(带)内各蚀变类型岩体较为系统的划分为独立的工程地质单元进行分类研究，需将该类蚀变岩按其分布特征考虑为统一的地质体进行适宜的工程地质概化、工程设计。该类蚀变岩抗压强度标准试件难以制取成样，受工程地质测试技术、方法及条件所限，难以通过相关勘察规范、试验规程直接进行抗压强度指标测试，就申请人所知，目前尚无针对该类复合型蚀变岩(带)综合抗压强度取值方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种特定复合型蚀变岩综合抗压强度指标取值方法，为该类蚀变岩的地质调查及测试等工作有的放矢的开展提供支持，同时也为后期针对该类复合型蚀变岩(带)工程地质分类、工程处理设计方案等提供有力依据。
本发明提供的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，包括如下步骤：
A.对蚀变岩/带宏观地质特征、内部各蚀变岩体宏观力学性状、岩石学特征进行调查与测试；
B.根据地质调查与测试结果，针对调查区内具代表性的蚀变岩/带内部蚀变岩体矿物成分、组成及含量，结合工程地质性状进行蚀变类型工程地质划分，针对具体的蚀变岩/带进行不同蚀变类型区域划分；
C.根据蚀变岩/带内不同蚀变类型地质划分结果，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试,获取各划分区域不同类型蚀变岩体点荷载及回弹仪测试值；
D.根据各划分区域不同类型蚀变岩点荷载及回弹仪测试值，结合各蚀变类型岩体区域面积，以及回弹仪与点载荷强度指数的关系计算蚀变岩/带综合抗压强度指标。
在本发明中，步骤A具体包括：
A1.对蚀变岩/带进行宏观地质性状调查，包括蚀变岩/带产状、规模、延伸、分布规律，以及内部各蚀变岩体颜色、分布规律、形态、物质成份、锤击强度及亲水性；
A2.选取调查区内各类具代表性蚀变岩/带进行岩石磨片及X粉晶衍射试验，查明蚀变岩矿物种类、组成及含量。
具体地，步骤B中进行蚀变类型工程地质划分后，若蚀变岩/带符合特定复合型蚀变岩/带条件，则对条件符合的花岗岩化-粘土岩化复合型蚀变岩/带进行蚀变类型区域划分，具体条件为：
蚀变岩/带内分布两种或两种以上蚀变类型岩体；
蚀变岩/带内各蚀变类型岩体呈“耦合、混杂、包裹”式分布，其分布形态不能划分为独立的工程地质单元进行分类研究；
蚀变岩/带内各种蚀变类型岩体存在一定的力学差异。
具体地，步骤C中，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试时，各区域点荷载、回弹仪测试点间距及数量根据各区域面积、区内蚀变岩体力学均一性、代表性确定，各区域测点数不少于6个，各个点之间的间距不大于10cm。
具体地，步骤D包括：
D1.计算蚀变岩/带各蚀变类型区域点荷载及回弹仪测试平均值作为各蚀变类型岩体的试验标准值；
D2.各蚀变类型区域的点荷载、回弹试验标准值按面积比进行权重分配，计算蚀变岩/带综合点荷载及回弹仪试验值标准值，其中各蚀变类型岩体面积与总蚀变岩体面积的比值为各蚀变类型岩体权重分配标准；
D3.通过蚀变岩/带综合点荷载试验值换算蚀变岩/带综合抗压强度，具体公式：
D4.进行回弹与点荷载强度指数相关性分析，建立两者关系式：RH＝21.277IS 0.4965，其中IS为点荷载指数标准值，RH为回弹值试验标准值,并采用大量回弹仪测试值进行蚀变岩/带综合抗压强度换，回弹值与抗压强度关系式为Rb＝8.053e0.0456RH，其中Rb为蚀变岩单轴饱和抗压强度，RH为回弹值试验标准值。
具体地，步骤D3具体包括：
当加荷点间距D为50mm：
式中：C主：千斤顶系数；D：加荷点间距；IP：压力表读数；PLS：点荷载强度；σC：单轴抗压强度；Lf：破坏面上垂直加荷轴平均长度；
当加荷点间距D不等于50mm时：
式中：Is为点荷载强度指数，IS(50)为Is修正值，De为等效岩芯直径，数值上等于D，στ为单轴抗压强度。
本发明有益效果是：目前工程地质测试技术、勘察规范及试验规程针对本专利所指特定复合型蚀变岩(带)的抗压强度取样、测试存在较大困难与盲区，本发明提出一种针对该类蚀变岩(带)主要力学指标综合抗压强度的取值方法，并通过点荷载与回弹值两者之间的统计经验关系式的建立，将测试区蚀变岩(带)的综合抗压强度最终通过简便易捷的回弹仪测试取代，为后期该类大量复合型蚀变岩(带)工程地质分类、工程处理设计方案等提供有力支持与依据。
附图说明
图1为本发明的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法的流程示意图；
图2为本发明所指特定复合型蚀变岩(带)蚀变类型及区域划分示意图；
图中标记：SA、SB(SB1+SB2)、SC(SB1+SB2)为不同蚀变类型岩体勘探(地表)揭示(出露)部位面积。
具体实施方式
本发明为解决目前尚无针对蚀变岩(带)内分布两种或两种以上蚀变岩体，各种蚀变类型岩体存在一定力学差异性，呈“耦合、混杂、包裹”式分布类复合型蚀变岩(带)综合抗压强度取值方法的问题，提供一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，如图1所示，包括如下步骤：首先，对蚀变岩/带宏观地质特征、内部各蚀变岩体宏观力学性状、岩石学特征进行调查与测试；其次，根据地质调查与测试结果，针对调查区内具代表性的蚀变岩/带内部蚀变岩体矿物成分、组成及含量，结合工程地质性状进行蚀变类型工程地质划分，针对具体的蚀变岩/带进行不同蚀变类型区域划分；然后，根据蚀变岩/带内不同蚀变类型地质划分结果，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试,获取各划分区域不同类型蚀变岩体点荷载及回弹仪测试值；最后，根据各划分区域不同类型蚀变岩点荷载及回弹仪测试值，结合各蚀变类型岩体区域面积，以及回弹仪与点载荷强度指数的关系计算蚀变岩/带综合抗压强度指标。
本发明所述的特定复合型蚀变岩(带)综合抗压强度指标获取方法，包括如下步骤：
(1)地质调查与测试：进行地质调查与测试，查明调查区内蚀变岩(带)宏观地质性状、蚀变岩体矿物组成、特征及其力学差异性，具体地包括以下步骤：
a.对勘探揭示或地表出露蚀变岩/带进行宏观地质性状调查，包括蚀变岩/带产状、规模、延伸、分布规律以及内部各蚀变岩体颜色、分布规律及形态、物质成份、锤击强度、亲水性；
b.选取调查区内各类具代表性蚀变岩带)进行岩石磨片、X粉晶衍射试验查明蚀变岩矿物种类、组成及含量；
(2)蚀变类型工程地质划分：根据地质调查与测试结果，针对调查区内具代表性的各蚀变岩体矿物成分、组成及含量，结合地质性状进行地质综合分析、归类，进而实施蚀变类型工程地质划分，根据蚀变类型工程地质划分结果确认调查区内蚀变岩(带)是否符合本发明所指特定复合型蚀变岩(带)条件，具体条件为：
a.蚀变岩(带)内分布两种或两种以上蚀变类型岩体；
b.蚀变岩(带)内各蚀变类型岩体呈“耦合、混杂、包裹”式分布，其分布形态不能划分为独立的工程地质单元进行分类研究；
c.蚀变岩(带)内各种蚀变类型岩体存在一定的力学差异；
若具备，具体地对条件符合的花岗岩化-粘土岩化复合型蚀变岩(带)进行蚀变类型区域划分，如图2所示，蚀变岩体类型A划分为区域A、蚀变岩体类型B划分为区域B(面积SB＝SB1+SB2)、蚀变岩体类型C岩体划分为区域C(面积SC＝SC1+SC2)；
(3)点荷载及回弹仪测试：根据蚀变岩(带)内不同蚀变类型地质划分结果，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试，各区域点荷载、回弹仪测试点间距(dA、dB、dC)及数量根据各区域面积、区内蚀变岩体力学均一性、代表性合理确定，满足各区域测点数不少于6个、间距不大于10cm为宜；
(4)复合型蚀变岩综合抗压强度取值：具体步骤为：
D1.计算蚀变岩/带各蚀变类型区域点荷载及回弹仪测试平均值作为各蚀变类型岩体的试验标准值；
D2.各蚀变类型区域的点荷载、回弹试验标准值按面积比进行权重分配，计算蚀变岩/带综合点荷载及回弹仪试验值标准值，其中各蚀变类型岩体面积/总蚀变岩体面积为各蚀变类型岩体权重分配标准；
D3.通过蚀变岩/带综合点荷载试验值换算蚀变岩/带综合抗压强度，具体公式：
1)加荷点间距D为50mm：
式中：C主：千斤顶系数；D：加荷点间距(cm)；IP：压力表读数(kg/cm2)；PLS：点荷载强度(kg/cm2)；σC：单轴抗压强度(kg/cm2)；Lf：破坏面上垂直加荷轴平均长度(cm)；
2)当加荷点间距D不等于50mm时：
式中：Is：点荷载强度指数；IS(50)：Is修正值(根据“布劳奇和富兰克林提出的尺寸修正曲线图”)；De：等效岩芯直径，数值上等于D；σC：单轴抗压强度(kg/cm2)；
D4.进行回弹与点荷载强度指数相关性分析，建立两者统计经验关系式：RH＝21.277IS 0.4965，其中，IS为点荷载指数标准值，RH为回弹值试验标准值,后期采用简便易捷的大量回弹仪测试值进行蚀变岩(带)综合抗压强度换算、取值，回弹值与抗压强度经验关系式为Rb＝8.053e0.0456RH，其中Rb为蚀变岩(综合)单轴饱和抗压强度，RH为回弹值试验标准值。

Claims (5)

1.一种特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
A.对蚀变岩/带宏观地质特征、内部各蚀变岩体宏观力学性状、岩石学特征进行调查与测试；
B.根据地质调查与测试结果，针对调查区内具代表性的蚀变岩/带内部蚀变岩体矿物成分、组成及含量，结合工程地质性状进行蚀变类型工程地质划分，针对具体的蚀变岩/带进行不同蚀变类型区域划分；
C.根据蚀变岩/带内不同蚀变类型地质划分结果，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试,获取各划分区域不同类型蚀变岩体点荷载及回弹仪测试值；
D.根据各划分区域不同类型蚀变岩点荷载及回弹仪测试值，结合各蚀变类型岩体区域面积，以及回弹仪与点载荷强度指数的关系计算蚀变岩/带综合抗压强度指标。
2.如权利要求1所述的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，其特征在于，步骤A具体包括：
A1.对蚀变岩/带进行宏观地质性状调查，包括蚀变岩/带产状、规模、延伸、分布规律，以及内部各蚀变岩体颜色、分布规律、形态、物质成份、锤击强度及亲水性；
A2.选取调查区内各类具代表性蚀变岩/带进行岩石磨片及X粉晶衍射试验，查明蚀变岩矿物种类、组成及含量。
3.如权利要求或1或2所述的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，其特征在于，步骤B中进行蚀变类型工程地质划分后，若蚀变岩/带符合特定复合型蚀变岩/带条件，则对条件符合的复合型蚀变岩/带进行蚀变类型区域划分，具体条件为：
蚀变岩/带内分布两种或两种以上蚀变类型岩体；
蚀变岩/带内各蚀变类型岩体呈“耦合、混杂、包裹”式分布，其分布形态不能划分为独立的工程地质单元进行分类研究；
蚀变岩/带内各种蚀变类型岩体存在一定的力学差异。
4.如权利要求3所述的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，其特征在于，步骤C中，对各蚀变类型区域范围内蚀变岩体分别进行点荷载及回弹仪测试时，各区域点荷载、回弹仪测试点间距及数量根据各区域面积、区内蚀变岩体力学均一性、代表性确定，各区域测点数不少于6个，各个点之间的间距不大于10cm。
5.如权利要求4所述的特定复合型蚀变岩/带综合抗压强度指标获取方法，其特征在于，步骤D包括：
D1.计算蚀变岩/带各蚀变类型区域点荷载及回弹仪测试平均值作为各蚀变类型岩体的试验标准值；
D2.各蚀变类型区域的点荷载、回弹试验标准值按面积比进行权重分配，计算蚀变岩/带综合点荷载及回弹仪试验值标准值，其中各蚀变类型岩体面积与总蚀变岩体面积的比值为各蚀变类型岩体权重分配标准；
D3.通过蚀变岩/带综合点荷载试验值换算蚀变岩/带综合抗压强度；
D4.进行回弹与点荷载强度指数相关性分析，建立两者关系式：RH＝21.277IS 0.4965，其中IS为点荷载指数标准值，RH为回弹值试验标准值,并采用大量回弹仪测试值进行蚀变岩/带综合抗压强度换，回弹值与抗压强度关系式为其中Rb为蚀变岩单轴饱和抗压强度，RH为回弹值试验标准值。
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