CN107300611A - 一种岩体蚀变程度现场快速分带方法 - Google Patents

一种岩体蚀变程度现场快速分带方法 Download PDF

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Abstract

一种岩体蚀变程度现场快速分带方法，包括以下步骤：(1)测试范围与测试点确定：(2)选择新鲜完整岩体，确定蚀变指标的基准值：(3)现场测试：(4)岩体蚀变程度分带：本发明是基于岩石蚀变后物理力学参数的变化而建立的岩体蚀变程度评价指标，根据评价指标能够对岩体蚀变程度进行快速分带，判别方法更具科学性、合理性，对于确保工程的安全与稳定具有重要的理论意义和工程实践意义。

Description

一种岩体蚀变程度现场快速分带方法
技术领域
本发明属于地质工程技术领域，具体涉及一种岩体蚀变程度现场快速分带方法。
背景技术
地壳内部存在大量热液流体，当这些流体沿着一定的通道进入到成分和物理化学条件与其有很大差别的岩石体系后，便会与之发生化学反应，使得这些岩石的化学成分、矿物成分以及结构构造都发生很大改变，形成新的岩石，这一过程称之为交代作用或蚀变作用，所形成的新岩石称为蚀变岩或交代岩。广义的蚀变岩包括热液(压力)作用以及表生作用等引起的岩石和矿物的各种次生变化而形成的岩石。其中热液作用包括充填、升华、蒸发、交代等各种作用；表生作用主要包括沉积作用、固结成岩、地下水(包括地下热水)作用等，其中有90％以上表生作用引起的蚀变减弱了岩石强度。随着工程的建设，蚀变岩在一些大型工程的岩体中被揭露出来，在我国的水电工程中尤为严重，如二滩水电站，小湾水电站，广州抽水蓄能水电站等。我国滇西北滇藏铁路滇西北段出露的蒙脱石化蚀变岩带引起了一系列的工程问题。但目前对蚀变岩的研究主要集中在其成因、工程特性等方面。准确、快速划分蚀变程度，已成为在蚀变岩分布区进行工程规划、勘察、设计阶段需要考虑的关键问题之一，对于确保工程的安全与稳定具有重要的理论意义和工程实践意义。
鉴于目前蚀变岩研究中存在的这一问题，有必要提出一种岩体蚀变程度的现场快速分带方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种岩体蚀变程度现场快速分带方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种岩体蚀变程度现场快速分带方法，包括以下步骤：
(1)测试范围与测试点确定：
根据前期勘测资料、现场地质条件、岩体产状和岩体完整程度因素，划分蚀变岩的测试范围，选取典型剖面，在剖面上布置测试点位置，测试点间距根据工程分带精度要求确定，间距越小，蚀变分带结果越精确；在测试点处标记位置，测试点选择在完整的岩体上；
(2)选择新鲜完整岩体，确定蚀变指标的基准值：
在测试区选择新鲜完整岩体，获得测试区蚀变指标的基准值；对于测试区无新鲜完整的岩体，在邻近地区选取岩性、形成时代、构造特征相同的新鲜完整岩体进行测试；
(3)现场测试：
根据各种测试方法对岩体的损伤程度进行测试，在测试时，先进行纵波波速测试，之后进行回弹测试，最后进行点荷载测试；
(4)岩体蚀变程度分带：
基于步骤(3)测得的各点的新鲜岩体和蚀变岩体的纵波波速、回弹值、点荷载强度，计算各点的岩体蚀变系数Ka；并根据岩体蚀变系数Ka，确定各点岩体的蚀变程度，进行蚀程度分带。
所述步骤(3)中，采用岩体表面平透法进行纵波波速测试，测试时，发射器和接收器在一个平面上，发射器和接收器内边缘间的距离l等于0.5～1.0m，测出声波自发射点到达接收点的间隔时间t，按下式计算纵波波速：V＝l/t。
所述步骤(3)中，回弹测试时，选择平整干净的岩面，均匀布置回弹点，每个测试点布置的回弹点不少于10个，各回弹点之间的间距不小于3cm，每个回弹点只测试一次；在测试时，要保持回弹仪垂直要测试的岩面，记录回弹值R，并量测回弹仪与水平面的夹角θ，按下式对回弹值进行修正：
式中，R’—修正后的回弹值；
m—回弹锤的质量，kg，由回弹仪的类型确定；
g—重力加速度；
k—弹簧的刚度系数，N/m，由回弹仪的类型确定；
l—弹簧的起始拉伸长度，m，由回弹仪的类型确定；
R—回弹仪测试的回弹值；
θ—回弹仪与水平面的夹角，回弹仪垂直向上时为-90°，垂直向下时为90°，水平时为0°；
把明显不合理的测定值舍去，取其他修正值的平均值作为该测点岩体的回弹值。
所述步骤(4)中岩体蚀变系数Ka由纵波波速、回弹值、点荷载强度三种参数的衰减程度表示：
式中：Va—蚀变岩纵波波速；
Vf—新鲜岩纵波波速；
Ra—蚀变岩回弹值；
Rf—新鲜岩回弹值；
Ia—蚀变岩点荷载强度；
If—新鲜岩点荷载强度。
所述步骤(4)中，根据现场测试结果，确定岩体蚀变分带判别准则：
微蚀变岩石：Ka＞0.75；弱蚀变岩石：0.50＜Ka≤0.75；强蚀变岩石：0.25＜Ka≤0.50；全蚀变岩石：Ka≤0.25。
本发明是基于岩石蚀变后物理力学参数的变化而建立的岩体蚀变程度评价指标，根据评价指标能够对岩体蚀变程度进行快速分带，判别方法更具科学性、合理性，对于确保工程的安全与稳定具有重要的理论意义和工程实践意义。
具体实施方式
一种岩体蚀变程度现场快速分带方法，包括以下步骤：
(1)测试范围与测试点确定：
根据前期勘测资料、现场地质条件、岩体产状和岩体完整程度等因素，划分蚀变岩的测试范围，选取典型剖面，在剖面上布置测试点位置，测试点间距根据工程分带精度要求确定，间距越小，蚀变分带结果越精确；在测试点处标记位置，测试点尽量选择在完整的岩体上，因为蚀变程度评价指标是通过现场测试获得的，尤其是纵波波速测试和回弹测试是在岩体上进行的，要避免结构面对其产生影响；
(2)选择新鲜完整岩体，确定蚀变指标的基准值：
在测试区选择新鲜完整岩体，获得测试区蚀变指标的基准值；对于测试区无新鲜完整的岩体，在邻近地区选取岩性、形成时代、构造特征相同的新鲜完整岩体进行测试；
(3)现场测试：
根据各种测试方法对岩体的损伤程度进行测试，在测试时，先进行纵波波速测试，之后进行回弹测试，最后进行点荷载测试；
1.纵波波速测试
采用岩体表面平透法进行纵波波速测试，具体技术要求按照《工程岩体试验方法标准》(GBT 50266-2013)执行；测试时，发射器和接收器尽量在一个平面上，发射器和接收器内边缘间的距离l等于0.5～1.0m，测出声波自发射点到达接收点的间隔时间t，按下式计算纵波波速：V＝l/t。
2.回弹测试
回弹测试时，选择约0.5m2的平整干净的岩面，均匀布置回弹点，每个测试点布置的回弹点不少于10个，各回弹点之间的间距不小于3cm，每个回弹点只测试一次；在测试时，要保持回弹仪垂直要测试的岩面，记录回弹值R，并量测回弹仪与水平面的夹角θ，按下式对回弹值进行修正：
式中，R’—修正后的回弹值；
m—回弹锤的质量，kg，由回弹仪的类型确定；
k—弹簧的刚度系数，N/m，由回弹仪的类型确定；
l—弹簧的起始拉伸长度，m，由回弹仪的类型确定；
R—回弹仪测试的回弹值；
θ—回弹仪与水平面的夹角，回弹仪垂直向上时为-90°，垂直向下时为90°，水平时为
0°；
把明显不合理的测定值舍去，取其他修正值的平均值作为该测点岩体的回弹值。
3.点载荷测试
具体技术要求按照《工程岩体试验方法标准》(GBT 50266-2013)执行，在测试点取样时，尽量在完整岩体上采取，并保证所采取样品中无明显结构面，避免结构面对其点荷载强度的影响。
(4)岩体蚀变程度分带：
基于步骤(3)测得的各点的新鲜岩体和蚀变岩体的纵波波速、回弹值、点荷载强度，计算各点的岩体蚀变系数Ka；并根据岩体蚀变系数Ka，确定各点岩体的蚀变程度，进行蚀程度分带。
岩体蚀变系数Ka由纵波波速、回弹值、点荷载强度三种参数的衰减程度表示：
式中：Va—蚀变岩纵波波速；
Vf—新鲜岩纵波波速；
Ra—蚀变岩回弹值；
Rf—新鲜岩回弹值；
Ia—蚀变岩点荷载强度；
If—新鲜岩点荷载强度。
根据现场测试结果，确定岩体蚀变分带判别准则：
微蚀变岩石：Ka＞0.75；弱蚀变岩石：0.50＜Ka≤0.75；强蚀变岩石：0.25＜Ka≤0.50；全蚀变岩石：Ka≤0.25。

Claims (5)

1.一种岩体蚀变程度现场快速分带方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)测试范围与测试点确定：
根据前期勘测资料、现场地质条件、岩体产状和岩体完整程度因素，划分蚀变岩的测试范围，选取典型剖面，在剖面上布置测试点位置，测试点间距根据工程分带精度要求确定，间距越小，蚀变分带结果越精确；在测试点处标记位置，测试点选择在完整的岩体上；
(2)选择新鲜完整岩体，确定蚀变指标的基准值：
在测试区选择新鲜完整岩体，获得测试区蚀变指标的基准值；对于测试区无新鲜完整的岩体，在邻近地区选取岩性、形成时代、构造特征相同的新鲜完整岩体进行测试；
(3)现场测试：
根据各种测试方法对岩体的损伤程度进行测试，在测试时，先进行纵波波速测试，之后进行回弹测试，最后进行点荷载测试；
(4)岩体蚀变程度分带：
基于步骤(3)测得的各点的新鲜岩体和蚀变岩体的纵波波速、回弹值、点荷载强度，计算各点的岩体蚀变系数Ka；并根据岩体蚀变系数Ka，确定各点岩体的蚀变程度，进行蚀程度分带。
2.根据权利要求1所述的岩体蚀变程度现场快速分带方法，其特征在于：所述步骤(3)中，采用岩体表面平透法进行纵波波速测试，测试时，发射器和接收器在一个平面上，发射器和接收器内边缘间的距离l等于0.5～1.0m，测出声波自发射点到达接收点的间隔时间t，按下式计算纵波波速：V＝l/t。
3.根据权利要求1所述的岩体蚀变程度现场快速分带方法，其特征在于：所述步骤(3)中，回弹测试时，选择平整干净的岩面，均匀布置回弹点，每个测试点布置的回弹点不少于10个，各回弹点之间的间距不小于3cm，每个回弹点只测试一次；在测试时，要保持回弹仪垂直要测试的岩面，记录回弹值R，并量测回弹仪与水平面的夹角θ，按下式对回弹值进行修正：
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式中，R’—修正后的回弹值；
m—回弹锤的质量，kg，由回弹仪的类型确定；
g—重力加速度；
k—弹簧的刚度系数，N/m，由回弹仪的类型确定；
l—弹簧的起始拉伸长度，m，由回弹仪的类型确定；
R—回弹仪测试的回弹值；
θ—回弹仪与水平面的夹角，回弹仪垂直向上时为-90°，垂直向下时为90°，水平时为0°；
把明显不合理的测定值舍去，取其他修正值的平均值作为该测点岩体的回弹值。
4.根据权利要求1所述的岩体蚀变程度现场快速分带方法，其特征在于：所述步骤(4)中岩体蚀变系数Ka由纵波波速、回弹值、点荷载强度三种参数的衰减程度表示：
<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>v</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mi>a</mi> </msub> <msub> <mi>V</mi> <mi>f</mi> </msub> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
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式中：Va—蚀变岩纵波波速；
Vf—新鲜岩纵波波速；
Ra—蚀变岩回弹值；
Rf—新鲜岩回弹值；
Ia—蚀变岩点荷载强度；
If—新鲜岩点荷载强度。
5.根据权利要求1所述的岩体蚀变程度现场快速分带方法，其特征在于：所述步骤(4)中，根据现场测试结果，确定岩体蚀变分带判别准则：
微蚀变岩石：Ka＞0.75；弱蚀变岩石：0.50＜Ka≤0.75；强蚀变岩石：0.25＜Ka≤0.50；全蚀变岩石：Ka≤0.25。
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