CN109900564A - 长大层间错动带摩擦角测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长大层间错动带摩擦角测量方法，通过逐层开挖诱导层间错动带滑移，监测层间错动带的相对剪切滑移量，通过试验成果数据的反演计算出层间错动带的摩擦角，从而准确反应层间错动带表面突体起伏的影响，更能够准确测量长大层间错动带摩擦角。本方法步骤包括：在层间错位带处开设两条测试钻孔，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点；追踪层间错动带一侧开挖城门型的试验洞，所述试验洞分布进行开挖，试验洞每一步的开挖过程，通过测斜仪检测各测试点的错动变形，结合所对应的试验洞开挖步，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角，获得考虑层间错动带起伏效应的摩擦角。
Description
技术领域
本发明涉及一种原位试验确定长大层间错动带力学参数的方法，尤其涉及一种长大层间错动带摩擦角测量方法。
背景技术
对于长度达到数千米的层间错动带，采用岩石力学试验规程中所推荐的0.5m╳0.5m剪切试验获得的强度参数是常用的方法，但该方法无法考虑层间错动带表面突体起伏的影响，进而倾向于低估错动带的摩擦角。本方法针对长大层间错动带，通过预埋监测仪器，并设计了逐层开挖诱导滑移的试验方案，监测层间错动带的相对剪切滑移量，通过试验成果数据的反演，计算出层间错动带的摩擦角。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的层间错动带的摩擦角检测方式无法考虑层间错动带表面突体起伏的影响的不足，提供一种长大层间错动带摩擦角测量方法，通过逐层开挖诱导层间错动带滑移，监测层间错动带的相对剪切滑移量，通过试验成果数据的反演计算出层间错动带的摩擦角，层间错动带表面起伏的波长一般2m左右，该方法通过开挖可以引起层间错动带在20～30m的范围发生错动变形，因而可以准确反应层间错动带表面突体起伏的影响，也更能够准确测量长大层间错动带摩擦角。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种长大层间错动带摩擦角测量方法，所述方法包括以下步骤：
在层间错位带处开设两条测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点；
追踪层间错动带一侧开挖城门型的试验洞，所述试验洞分布进行开挖，试验洞每一步的开挖过程，通过测斜仪检测各测试点的错动变形，结合所对应的试验洞开挖步，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角，获得考虑层间错动带起伏效应的摩擦角。
作为优选，所述试验洞位于层间错动带倾斜方向上相对于测试钻孔高度较低的一侧。
作为优选，所述在层间错位带处开设两条测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各布置相同数量的测斜仪的步骤进一步包括：
在层间错动带上方布置两条平硐，通过各平硐的底板向下开设测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点。
作为优选，所述两条平硐位于层间错动带上方15～20m位置，所述两条平硐之间的岩柱间距为10m。
作为优选，所述测试点在层间错动带的上盘和下盘各设置有6个，相邻测试点之间的间隔为1m，其中位于层间错动带上盘的最下方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m，位于层间错动带下盘的最上方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m。
作为优选，所述试验洞高度为20m，宽度为12m，试验洞的长度追踪层间错动带走向的长度大于或等于30m。
作为优选，所述的试验洞的开挖面设置为4层，由上自下依次为I层开挖面、II层开挖面、III层开挖面和IV层开挖面，所述I层开挖面位于试验洞顶部，IV层开挖面位于试验洞底部，所述II层开挖面和III层开挖面的开挖部位始终和层间错动带相交。
作为优选，其中I层开挖面和IV层开挖面的开挖方式采用全断面开挖，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
作为优选，试验洞II层开挖面开挖时分为水平设置的II1层开挖区和II2层开挖区，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
作为优选，试验洞III层开挖面开挖时分为水平设置的III1层开挖区、III2层开挖区和III3层开挖区，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
本发明的技术方案通过在层间错动带一侧开挖追踪层间错动带一侧的试验洞，诱导层间错动带滑移，同时检测位于层间错动带另一侧的倾斜方向高度上布置的测试钻孔的错动变形，监测层间错动带的相对剪切滑移量，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角。本方法是对于层间错动带的整体状况进行检测，层间错动带表面起伏的波长一般2m左右，该方法通过开挖可以引起层间错动带在20～30m的范围发生错动变形，层间错动带表面突体起伏的影响也会准确反应在测量结果中，相比现有技术的岩石0.5m╳0.5m剪切试验获得的摩擦角参数，更能够准确测量长大层间错动带摩擦角。
附图说明
图1为本发明中测试钻孔和试验洞布置结构的示例图。
图中：1、层间错动带；2、测试钻孔；3、试验洞；4、测试点；5、I层开挖面；6、II层开挖面；601、II1层开挖区；602、II2层开挖区；7、III层开挖面；701、III1层开挖区；702、III2层开挖区；703、III3层开挖区；8、IV层开挖面；9平硐。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明的一种长大层间错动带摩擦角测量方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在层间错动带1上方布置两条平硐9，通过各平硐的底板向下开设测试钻孔2；所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点4。
所述两条平硐位于层间错动带上方15～20m位置，所述两条平硐之间的岩柱间距为10m。两个平硐尺寸4m╳5m(宽度和高度)，满足钻孔和仪器安装时设备操作要求。
所述测试点在层间错动带的上盘和下盘各设置有6个，相邻测试点之间的间隔为1m，其中位于层间错动带上盘的最下方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m，位于层间错动带下盘的最上方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m。
步骤2，追踪层间错动带一侧开挖城门型的试验洞3，所述试验洞分布进行开挖，试验洞每一步的开挖过程，通过测斜仪检测各测试点的错动变形，结合所对应的试验洞开挖步，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角，获得考虑层间错动带起伏效应的摩擦角。
所述试验洞高度为20m，宽度为12m，试验洞的长度追踪层间错动带走向的长度大于或等于30m。试验洞位于层间错动带倾斜方向上相对于测试钻孔高度较低的一侧。
所述的试验洞的开挖面设置为4层，由上自下依次为I层开挖面5、II层开挖面6、III层开挖面7和IV层开挖面8，所述I层开挖面位于试验洞顶部，IV层开挖面位于试验洞底部，所述II层开挖面和III层开挖面的开挖部位始终和层间错动带相交。
其中I层开挖面和IV层开挖面的开挖方式采用全断面开挖，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。试验洞II层开挖面开挖时分为水平设置的II1层开挖区601和II2层开挖区602，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。试验洞III层开挖面开挖时分为水平设置的III1层开挖区701、III2层开挖区702和III3层开挖区703，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
本发明的技术方案通过在层间错动带一侧开挖追踪层间错动带一侧的试验洞，同时检测位于层间错动带另一侧的倾斜方向高度上布置的测试钻孔的错动变形，监测层间错动带的相对剪切滑移量，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角。本方法是对于层间错动带的整体状况进行检测，层间错动带表面起伏的波长一般2m左右，该方法通过开挖可以引起层间错动带在20～30m的范围发生错动变形，层间错动带表面突体起伏的影响也会准确反应在测量结果中，相比现有技术的岩石0.5m╳0.5m剪切试验获得的摩擦角参数，更能够准确测量长大层间错动带摩擦角。
Claims (10)
1.一种长大层间错动带摩擦角测量方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
在层间错位带处开设两条测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点；
追踪层间错动带一侧开挖城门型的试验洞，所述试验洞分布进行开挖，试验洞每一步的开挖过程，通过测斜仪检测各测试点的错动变形，结合所对应的试验洞开挖步，采用有限元分析方法反演层间错动带的摩擦角，获得考虑层间错动带起伏效应的摩擦角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述试验洞位于层间错动带倾斜方向上相对于测试钻孔高度较低的一侧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述在层间错位带处开设两条测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各布置相同数量的测斜仪的步骤进一步包括：
在层间错动带上方布置两条平硐，通过各平硐的底板向下开设测试钻孔，所述测试钻孔竖直穿过层间错动带，测试钻孔在层间错动带上盘和下盘各等距布置若干用于测斜仪检测的测试点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述两条平硐位于层间错动带上方15～20m位置，所述两条平硐之间的岩柱间距为10m。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述测试点在层间错动带的上盘和下盘各设置有6个，相邻测试点之间的间隔为1m，其中位于层间错动带上盘的最下方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m，位于层间错动带下盘的最上方的测试点距离层间错动带中心的距离为0.5m～1.0m。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述试验洞高度为20m，宽度为12m，试验洞的长度追踪层间错动带走向的长度大于或等于30m。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的试验洞的开挖面设置为4层，由上自下依次为I层开挖面、II层开挖面、III层开挖面和IV层开挖面，所述I层开挖面位于试验洞顶部，IV层开挖面位于试验洞底部，所述II层开挖面和III层开挖面的开挖部位始终和层间错动带相交。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，其中I层开挖面和IV层开挖面的开挖方式采用全断面开挖，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，试验洞II层开挖面开挖时分为水平设置的II1层开挖区和II2层开挖区，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征是，试验洞III层开挖面开挖时分为水平设置的III1层开挖区、III2层开挖区和III3层开挖区，在试验洞长度方向可以按照进尺3m设置开挖步。
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