CN117538508B - 蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法，涉及工程岩体质量分析技术领域，包括：S10，查明黏土化蚀变岩体发育特征；S20，划分黏土化蚀变岩体完整性等级；S30，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度；S40，划分黏土化蚀变岩体强度等级；S50，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa；S60，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度；S70，基于完整性等级、强度等级与结构劣化程度，进行黏土化蚀变岩工程岩体质量分级。本发明针对蛇绿岩带岩体存在的黏土化蚀变现象，建立“快速、便捷、实用”的质量等级划分体系，对黏土化蚀变岩体进行快速判别与评价，对边坡与地下工程施工具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及工程岩体质量分析技术领域，尤其涉及蛇绿岩带斜坡与地下工程施工过程中遇到的黏土化蚀变岩体质量测试与等级划分，具体为一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法。
背景技术
蛇绿岩是在板块缝合带发育的一种独特的基性－超基性岩石组合，从下向上包括构造岩化的橄榄岩、堆晶橄榄岩、由层状辉长岩覆盖的辉石岩、席状辉绿质岩墙、火山岩系和沉积盖层。受板块碰撞、俯冲增生等构造作用，蛇绿岩多分布于构造缝合带内，构成汇聚板块或增生地体之间的主要边界。保留于缝合带内的蛇绿岩均以被构造强烈肢解的蛇绿岩残块形式存在。此外，缝合带也是地下热液活动的强烈区域，热液作用导致岩体的成分、结构和物理力学特性等发生不同程度的改变，甚至局部形成软弱的黏土化蚀变岩带。黏土化蚀变岩体具有极差的工程地质特性，是构造缝合带孕生重大地质灾害与制约工程建设的重要因素之一。
青藏高原在长期地质演化过程中形成了20余条构造缝合带，尤其是横断山区构造演化异常复杂，曾经历多期强烈的构造岩浆作用并伴随发生岩浆热液成矿和热液蚀变作用，这导致缝合带内地层岩性的工程地质特性极差，地质灾害频发且危害极大。例如，发育于金沙江构造缝合带的白格滑坡2018年先后两次发生滑坡－堵江－溃坝洪水事件，其重要诱发因素之一便是构成斜坡体的基性－超基性岩发生了黏土化蚀变，形成蚀变软弱带，大大降低了斜坡的稳定性。随着更多的重大工程不断向青藏高原等西部地区规划建设，水利水电工程和铁路工程等都面临着与构造缝合带蚀变软岩相关的复杂工程地质难题。例如，位于滇藏铁路滇西北段穿越了蒙脱石化蚀变岩带，其中大理－丽江段的禾洛山隧道在黏土化蚀变岩发育段发生多次围岩大变形，严重威胁了施工人员安全并阻碍了铁路建设进度。然而，目前工程建设有关规范尚无专门针对黏土化蚀变岩体质量分级的技术要求，勘察设计人员在工程规划期间常将蛇绿岩体作为工程性质较好的硬岩，在现场遇到该类岩体时，仅作为节理化岩体或断裂破碎带来进行处置，忽略了黏土化蚀变岩体富含亲水性矿物及其可能对工程稳定性的重要影响。
因此，对工程建设中遇到的黏土化蚀变岩体进行快速判别与划分岩体质量等级，不仅可为工程选址、设计、施工以及运营提供指导，而且对工程建设相关规范的完善也可起到重要推进作用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法。本发明根据蛇绿岩带黏土化蚀变岩这一特殊岩土体的特性，考虑黏土化蚀变对岩体结构与强度的影响，综合工程岩体质量分级指标“岩体结构”与“岩体强度”，同时引入“结构劣化程度”指标，对蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量进行评价。本方法具有操作简单、周期短、易实施的特点，可为蛇绿岩带黏土化蚀变岩体工程区的岩体质量分级提供重要依据和参考。
为实现以上目的，本发明首先通过区域资料收集与分析、现场调查等手段，查明黏土化蚀变岩体发育特征；其次基于现场调查、现场强度测试与水理试验等手段查明黏土化蚀变岩体结构劣化程度；然后根据黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级和结构劣化程度等三方面指标建立黏土化蚀变岩工程岩体评价体系；最后基于该评价体系划分其工程岩体质量等级。
具体而言，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法，包括如下步骤：
S10，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征；
S20，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级；
S30，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度；
S40，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级；
S50，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa；
S60，基于黏土化蚀变岩体评分值GSIa，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度；
S70，基于黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级与结构劣化程度，建立黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系，并进行黏土化蚀变岩体质量分级。
作为一个较佳实施例，步骤S10中，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征包括如下步骤：
S101，收集区域地质资料，开展区域现场调查；
S102，基于区域地质资料分析，结合区域现场调查成果，圈定黏土化蚀变岩体发育区域；
S103，对黏土化蚀变岩体发育区域开展现场精细调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征。
作为一个较佳实施例，步骤S20中，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级包括如下步骤：
S201，通过现场调查结果，查明黏土化蚀变岩体结构面发育程度与结构面结合程度；
S202，根据黏土化蚀变岩体结构面发育程度与结构面结合程度进行打分，划分黏土化蚀变岩体完整性等级。
作为一个较佳实施例，所述黏土化蚀变岩体结构面发育程度包括如下特征：结构面类型、结构面组数及平均间距；
和/或，所述黏土化蚀变岩体结构面结合程度包括如下特征：结构面的张开度、粗糙度、填充物及其胶结程度；
和/或，所述黏土化蚀变岩体完整性等级分为五级：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
作为一个较佳实施例，步骤S30中，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度包括如下步骤：
S301，开展现场点荷载试验；
S302，基于现场点荷载试验，测试黏土化蚀变岩点荷载强度Is(50)。
作为一个较佳实施例，步骤S40中，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级包括如下步骤：
S401，利用如下公式换算黏土化蚀变岩饱和单轴抗压强度Rc：
Rc=22.82·Is(50) 0.75；
S402，基于点荷载强度Is(50)与饱和单轴抗压强度Rc，结合现有规范中岩体强度划分标准，划分黏土化蚀变岩体强度等级。
作为一个较佳实施例，所述黏土化蚀变岩体强度等级分为五级：坚硬Rc≥60、Is(50)≥3.630，较坚硬30≤Rc＜60、1.815≤Is(50)＜3.630、较软15≤Rc＜30、0.908≤Is(50)＜1.815，软5≤Rc＜15、0.303≤Is(50)＜0.908、极软Rc＜5、Is(50)＜0.303。
作为一个较佳实施例，步骤S50中，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa包括如下步骤：
S501，基于现场调查结果，对黏土化蚀变岩体宏观特征指标分别进行现场测量、统计与评分；
S502，基于黏土化蚀变岩体宏观特征指标，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR：
SR=R1+R2+…+Rn-1+Rn；
式中，R1-Rn为黏土化蚀变岩体各项宏观特征指标得分；
S503，现场取样，开展黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体蚀变指数Id：
，i=n，ki∈(1,1.5]；
式中，n为黏土化蚀变岩体进行浸水崩解试验的总块数，ki为第i块黏土化蚀变岩样浸水初崩时间修正系数，m0i为试验初第i块黏土化蚀变岩样质量，m1i为试验后第i块黏土化蚀变岩样未崩解质量；
S504，基于蚀变指数Id与黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR，建立黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系；
S505，参照黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系或利用如下公式计算，得到黏土化蚀变岩体的评分值GSIa：
GSIa=70·(1-Id)+SR。
作为一个较佳实施例，所述黏土化蚀变岩体宏观特征指标包括黏土化蚀变岩体宏观特征和黏土化蚀变岩体节理性质，其中黏土化蚀变岩体宏观特征包括蚀变厚度、锤击特征、节理特征，黏土化蚀变岩体节理性质包括粗糙度、连贯性、填充物。
作为一个较佳实施例，所述黏土化蚀变岩体浸水崩解试验包括如下步骤：
（1）同一位置采取不同分布点位的天然状态黏土化蚀变岩样若干，编号并烘干，不同编号的岩样选取质量为m0i；
（2）不同取样点黏化蚀变岩样分别装入烧杯或者其他透明容器内，注水直至浸没蚀变岩样，浸水时长12h，观察不同编号岩样的崩解过程及现象，记录其初崩时间，确定ki值；
（3）到达浸泡时间后，过5mm的标准筛网，获得不同编号岩样浸水后的崩解残留物；
（4）将崩解残留物风干2h后置于托盘内，放入烘箱，在100-110℃下烘至恒重，且烘干时间不小于12h，称重记录未崩解的蚀变岩样质量m1i。
作为一个较佳实施例，步骤S60中，所述基于黏土化蚀变岩体评分值GSIa，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度分为五级：微劣化GSIa∈(80,100]、弱劣化GSIa∈(60,80]、中等劣化GSIa∈(40,60]、较强劣化GSIa∈(20,40]、强劣化GSIa∈(0,20]。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法，该方法具有“快速、便捷、实用”的优点，可用于施工现场对黏土化蚀变岩体进行快速判别与评价，对目前青藏高原重大工程建设广泛遇到的蛇绿岩带边坡工程与地下工程等的施工设计、工程支护等具有重要指导意义，并可进一步补充完善相关工程建设规范，其至少具备如下有益效果：
（1）本发明针对蛇绿岩带，根据蛇绿岩带黏土化蚀变岩这一特殊岩土体的特性，考虑黏土化蚀变对岩体结构与强度的影响，综合工程岩体质量分级指标“岩体结构”与“岩体强度”，同时引入“结构劣化程度”指标，提出了基于完整性、强度与结构劣化程度等三方面指标开展蛇绿岩带黏土化蚀变岩体质量等级划分的方案，该方案贴合实际，对工程施工具有重要指导意义。
（2）本发明基于现场点荷载试验确定黏土化蚀变岩体强度等级，具有快速、高效、准确的优点，适用于工程穿越蛇绿岩带等特殊地段时开展快速工程地质条件评价。
（3）本发明采用黏土化蚀变岩体宏观特征指标与蚀变指数等指标，可现场迅速开展黏土化蚀变岩体快速识别与结构劣化程度划分。评价方法简单实用，采用定性与半定量化结合或定量化的方式进行评分，大大降低了人为主观因素的干扰，结果较为合理与精确。
（4）本发明通过现场调查、测量、统计与试验，即可快速获取黏土化蚀变岩体识别、结构劣化程度划分与岩体质量分级的相关指标参数，设计试验简捷可行，各指标参数易于获取与计算。操作流程简化，操作步骤较少。
（5）本发明工作成果可直接用于指导与优化工程规划设计、施工超前预报和工程支护，对区域防灾减灾措施的采取具有重要参考意义。
（6）本发明所提出的蛇绿岩带黏土化蚀变岩体现场快速判别与岩体质量分级方法，填补了现有规范的空白，对完善相关规范具有一定的参考价值。
应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
图1为本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法流程示意图；
图2为本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法技术路线图；
图3为本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法详细介绍示意图；
图4为本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩体节理粗糙程度示意图，其中（a）-（e）分别代表Ⅰ-Ⅴ级粗糙程度的节理轮廓线；
图5为本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩体节理连贯性示意图，其中（a）-（e）分别代表Ⅰ-Ⅴ级节理连贯性；
图6为本发明黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系示意图。
在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
蛇绿岩是一类特殊的超基性-基性岩组合，赋存于构造缝合带内，在与低温热液作用下易发生蚀变交代作用而产生次生矿物，这类矿物与黏土矿物具有相似的特性—亲水性，通常将这类矿物归为黏土化矿物。这类黏土化蚀变岩体是蚀变岩体中工程地质性质最差，遇水容易软化泥化，对工程建设具有极其不利影响。
基于此，本发明提供一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法，参见图1所示的流程框图以及图2所示的技术路线图，包括如下步骤：S10，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征；S20，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级；S30，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度；S40，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级；S50，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa；S60，基于黏土化蚀变岩体评分值GSIa，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度；S70，基于黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级与结构劣化程度，建立黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系，并进行黏土化蚀变岩体质量分级。本发明提供的方法具有“快速、便捷、实用”的优点，可用于施工现场对黏土化蚀变岩体进行快速判别与评价，对目前青藏高原重大工程建设广泛遇到的蚀变蛇绿岩带边坡工程与地下工程等的施工设计、工程支护等具有重要指导意义，并可进一步补充完善相关工程建设规范。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合附图以及具体的实施方式介绍本发明一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法的具体步骤，具体可参见图3。
步骤S10中，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征。
步骤S10具体包括如下子步骤：
在步骤S101中，收集区域内地质资料，开展区域现场调查。
需要说明的是，黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，具体包括：区域地质图、气象资料、水文地质资料、工程钻探资料、勘察资料等。
水文地质资料一般包括了研究区域地下水类型、状态、水文地质图等；工程钻探资料主要是指研究区域钻孔地质编录资料，如钻孔柱状图等。区域地质资料包括前两者，但不限于此，更侧重的区域尺度，如构造资料、地层资料等。
区域现场调查，一般指野外踏勘，即野外地质调查工作。
资料收集是本发明的基础性工作，也是开展工程区域现场调查的前提，野外地质调查工作一般建立在一定的野外地质资料收集的基础之上进行开展。
在步骤S102中，基于区域地质资料，结合区域现场调查成果，圈定黏土化蚀变岩体发育区域。
发育区域更多是依据地质图岩性、水文资料、野外踏勘等判定某地区存在黏土化蚀变现象及存在的大致范围。在这个步骤中，通过上述方法初步圈定黏土化蚀变岩体发育区域。
在步骤S103中，对黏土化蚀变岩体发育区域开展现场精细调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征。
需要说明的是，这里的黏土化蚀变岩体发育特征包括岩体蚀变厚度、锤击声特征、结构面发育特征与结合程度。
步骤S20中，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级。
步骤S20具体包括如下子步骤：
在步骤S201中，通过现场调查结果，查明黏土化蚀变岩体结构面的发育程度与结合程度。
需要理解的是，结构面也称不连续面，切割岩体的各种地质界面统称结构面。它们是一些具有一定方向、延展较广、厚度较薄的二维地质界面，如层面、沉积间断面、节理、断层等，也包括厚度较薄的软弱夹层。结构面在空间按不同组合，可将岩体切割成不同形状和大小的块体。
这里所指的黏土化蚀变岩体结构面的发育程度包括如下特征：结构面类型、结构面组数及平均间距。
黏土化蚀变岩体的结构面类型包括：节理、裂隙、层面、小断层等。黏土化蚀变岩体中可能同时包括多组结构面。结构面间距是指同一组结构面的平均间距，它反映了岩体的完整性，决定了岩体变形和破坏的力学机制，实际中经常用结构面的平均间距表征黏土化蚀变岩体的完整程度。通过现场调查工作，可以获取区域内黏土化蚀变岩体的结构面发育程度的相关特征的具体数据。
这里所指的黏土化蚀变岩体结构面的结合程度包括如下特征：结构面的张开度、粗糙度、填充物及其胶结程度。
结构面的张开度是指结构面两壁间的垂直距离。结构面的粗糙度是指结构面表面粗糙程度，结构面的抗剪强度随粗糙度减小而降低。当结构面完全张开时，其抗剪强度取决于填充物及其胶结程度。结构面常见的填充物成分有黏土质、砂质、角砾质、钙质及石膏质沉淀物和含水蚀变物等，其相对强度不同。结构面经胶结后，结构面的抗剪强度会提高。未胶结的填充物强度低，填充物的厚度不同时，结构面的变形和强度也不同。
通过认真细致的现场调查工作，结构面的上述发育特征在这个步骤中查明。
在步骤S202中，根据黏土化蚀变岩体结构面发育程度与结构面结合程度进行打分，划分黏土化蚀变岩体完整性等级。
在结构面发育特征被查明的情况下，进行数据的测量和统计。主要结构面结合程度的划分参考现有规范《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014），详细统计结果参见表1。
表1 黏土化蚀变岩体完整性等级划分：
如表1，依据现有技术规范，黏土化蚀变岩体完整性等级分为五级：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
步骤S30中，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度。
步骤S30具体包括如下子步骤：
在步骤S301中，开展现场点荷载试验，点荷载试验流程参照现有规范《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014）中相关规定。
这里所指的点荷载试验是一项测定黏土化蚀变岩强度的试验，主要用于岩体强度分类及岩体各向异性的测定，并可计算其单轴抗压强度。
在步骤S302中，基于现场点荷载试验，测试黏土化蚀变岩点荷载强度Is(50)。
步骤S40中，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级。
步骤S40具体包括如下子步骤：
在步骤S401中，利用如下公式换算黏土化蚀变岩饱和单轴抗压强度Rc：
Rc=22.82·Is(50) 0.75。
在步骤S402中，基于点荷载强度Is(50)与饱和单轴抗压强度Rc，以及现有规范《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014）中强度划分标准，划分黏土化蚀变岩体强度等级。具体参见表2。
表2 黏土化蚀变岩体强度等级划分：
如表2，依据现有技术规范，黏土化蚀变岩体强度等级分为五级：坚硬、较坚硬、较软、软、极软。
步骤S50中，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa。
步骤S50具体包括如下子步骤：
在步骤S501中，基于现场调查结果，对黏土化蚀变岩体宏观特征指标分别进行现场测量、统计与评分。
需要说明的是，在这个步骤中，主要是基于精细现场调查进行，特别是基于黏土化蚀变岩体节理性质有关的工作成果。黏土化蚀变岩体节理性质有关的工作成果主要是指黏土化蚀变岩体结构面的粗糙度、连贯性及填充物等方面。
黏土化蚀变岩体宏观特征指标包括：蚀变厚度、锤击特征、节理特征，具体统计结果见表3；以及与黏土化蚀变岩体节理性质有关的指标：粗糙度、连贯性、填充物，具体统计结果见表4。
表3 黏土化蚀变岩体宏观特征指标与等级划分：
*节理特征（R3）等级评分详见表5。
表4 黏土化蚀变岩体节理特征指标与等级划分：
**节理粗糙度（R4）等级评分详见表6；***节理连贯性（R5）等级评分详见表7。
表5 黏土化蚀变岩体节理发育等级评价（R3）：
表6 黏土化蚀变岩体节理粗糙程度等级评价（R4）：
表6中Ⅰ-Ⅴ级黏土化蚀变岩体节理粗糙程度如图4所示，图4中（a）-（e）分别代表Ⅰ-Ⅴ级粗糙程度的节理轮廓线，粗糙程度由粗糙到光滑。
表7 黏土化蚀变岩体节理连贯性等级评价（R5）：
表7中Ⅰ-Ⅴ级黏土化蚀变岩体节理连贯性如图5所示，图5中（a）-（e）分别代表Ⅰ-Ⅴ级节理连贯性，连贯性由差到好。
在步骤S502中，基于步骤S501的黏土化蚀变岩体宏观特征指标的测量统计评分结果，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR：
SR=R1+R2+…+Rn-1+Rn；
式中，R1-Rn为黏土化蚀变岩体各项宏观特征指标得分。
在本发明的实施例中，黏土化蚀变岩体宏观特征指标共计6个。黏土化蚀变岩体宏观特征指标得分为：蚀变厚度R1、锤击特征R2、节理特征R3；以及与黏土化蚀变岩体节理性质有关的指标：粗糙度R4、连贯性R5、填充物R6。上述指标的具体得分可以基于现场精细调查结果结合表3至表7的描述给出。此时，将6个宏观特征指标求和即可求得黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和，即SR=R1+R2+R3+R4+R5+R6。因每个宏观特征指标得分最高为5分，故6项得分之和SR最高为30分。
在步骤S503中，现场取样，开展黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体蚀变指数Id：
，i=n，ki∈(1,1.5]；
式中，n为黏土化蚀变岩体进行浸水崩解试验的总块数，ki为第i块黏土化蚀变岩样浸水初崩时间修正系数，m0i为试验初第i块黏土化蚀变岩样质量，m1i为试验后第i块黏土化蚀变岩样未崩解质量。
在一些实施例中，黏土化蚀变岩体浸水崩解试验流程如下：
（1）同一位置采取不同分布点位的天然状态黏土化蚀变岩样若干，编号并烘干，不同编号的岩样选取质量为m0i。本发明实施例初选取的岩样质量m0i以80~100g为宜，形状为或近似为球状或块状的干燥黏土化蚀变岩块，总数10块左右为宜。
（2）不同取样点黏化蚀变岩样分别装入烧杯或者其他透明容器（例如烧杯等）内，注水直至浸没岩样观察崩解过程及现象，浸水时长12h，记录不同编号岩样的初崩时间，确定其ki值，见表8。
（3）到达浸泡时间后，分别过5mm的标准筛网，获得不同编号黏土化蚀变岩样浸水后的崩解残留物。
（4）试验结束后，将崩解残留物风干2h后置于托盘内，放入烘箱，在100-110℃下烘至恒重，且烘干时间不小于12h，称重记录（m1i）。本发明实施例以105℃烘干。
通过黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，可以得到黏土化蚀变岩体蚀变指数Id，用来表示黏土化蚀变岩体的崩解程度，如表8所示。
表8 黏土化蚀变岩体崩解程度定性与定量特征描述：
在步骤S504中，基于蚀变指数Id与黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR，建立黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系。
在步骤S505中，参照黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系得到黏土化蚀变岩体的评分值GSIa，亦可利用如下公式计算：
GSIa=70·(1-Id)+SR；
步骤S60中，基于黏土化蚀变岩体评分值GSIa，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度。
继续参见图6，图6为基于SR与蚀变指数Id得到的黏土化蚀变岩体评分值GSIa的等值图，横轴得分为黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR，纵轴得分为黏土化蚀变岩体浸水蚀变指数Id，通过给出计算公式与图谱，开展黏土化岩体结构劣化程度快速评估，当技术人员得到了相应的数据时可通过图6或者公式即可容易地得到GSIa分值，根据黏土化蚀变岩体的评分值GSIa的大小，据此划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度。具体情况如表9所示，黏土化蚀变岩体结构劣化程度分为五级：微劣化、弱劣化、中等劣化、较强劣化、强劣化。
表9 黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速评价表：
步骤S70中，基于黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级与结构劣化程度，建立黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系并进行工程岩体质量分级。
黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系如图2所示。本发明充分结合前述步骤中黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级与结构劣化程度的结果，综合评价建立分级体系。
基于黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系，进行黏土化蚀变岩工程岩体质量分级。黏土化蚀变岩工程岩体质量分级共分为六级，具体情况如表10所示。
表10 黏土化蚀变岩工程岩体质量分级情况：
在本发明提供的方法实施的过程中，黏土化蚀变岩体宏观指标R1~R6均可从现场调查、测量、计算与统计获得。而黏土化蚀变岩体蚀变指数Id指标则需通过现场黏土化蚀变岩体浸水崩解试验获得。宏观指标分值的获取方法均是通过现场调查与统计，判别黏土化蚀变岩体宏观指标的发育程度得来，而黏土化蚀变岩体浸水崩解指标蚀变指数Id则根据相关试验进行定量计算而得。由此可见，评价方法简单实用，采用定性与半定量化结合或定量化的方式进行评分，大大降低了人为主观因素的干扰，结果较为合理与精确。
虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种蛇绿岩带黏土化蚀变岩工程岩体质量测试与分级方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征；
S20，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级；
S30，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度；
S40，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级；
S50，开展现场调查与黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，得到黏土化蚀变岩体评分值GSIa；包括：
S501，基于现场调查结果，对黏土化蚀变岩体宏观特征指标分别进行现场测量、统计与评分；
S502，基于黏土化蚀变岩体宏观特征指标，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR：
SR=R1+R2+…+Rn-1+Rn
式中，R1-Rn为黏土化蚀变岩体各项宏观特征指标得分；
S503，现场取样，开展黏土化蚀变岩体浸水崩解试验，利用如下公式计算黏土化蚀变岩体蚀变指数Id：
，i=n，ki∈(1,1.5]；
式中，n为黏土化蚀变岩体进行浸水崩解试验的总块数，ki为第i块黏土化蚀变岩样浸水初崩时间修正系数，m0i为试验初所取第i块黏土化蚀变岩样质量，m1i为试验后第i块黏土化蚀变岩样未崩解质量；
S504，基于蚀变指数Id与黏土化蚀变岩体宏观特征指标各项得分之和SR，建立黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系；
S505，参照黏土化蚀变岩体结构劣化程度现场快速判别与评价体系或利用如下公式计算，得到黏土化蚀变岩体的评分值GSIa：
GSIa=70·(1－Id)+SR；
S60，基于黏土化蚀变岩体评分值GSIa，划分黏土化蚀变岩体结构劣化程度；
S70，基于黏土化蚀变岩体的完整性等级、强度等级与结构劣化程度，建立黏土化蚀变岩工程岩体质量等级划分体系，并进行黏土化蚀变岩工程岩体质量分级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S10中，收集黏土化蚀变岩体发育相关地质资料，开展区域现场调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征包括如下步骤：
S101，收集区域地质资料，开展区域现场调查；
S102，基于区域地质资料，结合区域现场调查成果，圈定黏土化蚀变岩体发育区域；
S103，对黏土化蚀变岩体发育区域开展现场精细调查，查明黏土化蚀变岩体发育特征。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S20中，基于黏土化蚀变岩体发育特征，划分黏土化蚀变岩体完整性等级包括如下步骤：
S201，通过现场调查结果，查明黏土化蚀变岩体结构面发育程度与结构面结合程度；
S202，根据黏土化蚀变岩体结构面发育程度与结构面结合程度进行打分，划分黏土化蚀变岩体完整性等级。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述黏土化蚀变岩体结构面发育程度包括如下特征：结构面类型、结构面组数及平均间距；
和/或，所述黏土化蚀变岩体结构面结合程度包括如下特征：结构面的张开度、粗糙度、填充物及其胶结程度；
和/或，所述黏土化蚀变岩体完整性等级分为五级：完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S30中，开展现场黏土化蚀变岩强度测试，得到黏土化蚀变岩强度包括如下步骤：
S301，开展现场点荷载试验；
S302，基于现场点荷载试验，测试黏土化蚀变岩点荷载强度Is(50)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S40中，基于黏土化蚀变岩强度，划分黏土化蚀变岩体强度等级包括如下步骤：
S401，利用如下公式换算黏土化蚀变岩饱和单轴抗压强度Rc：
Rc=22.82·Is(50) 0.75；
S402，基于点荷载强度Is(50)与饱和单轴抗压强度Rc，结合现有规范中岩体强度划分标准，划分黏土化蚀变岩体强度等级。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述黏土化蚀变岩体强度等级分为五级：坚硬Rc≥60、Is(50)≥3.630，较坚硬30≤Rc＜60、1.815≤Is(50)＜3.630、较软15≤Rc＜30、0.908≤Is(50)＜1.815，软5≤Rc＜15、0.303≤Is(50)＜0.908、极软Rc＜5、Is(50)＜0.303。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黏土化蚀变岩体宏观特征指标包括黏土化蚀变岩体宏观特征和黏土化蚀变岩体节理性质，其中黏土化蚀变岩体宏观特征包括蚀变厚度、锤击特征、节理特征，黏土化蚀变岩体节理性质包括粗糙度、连贯性、填充物。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黏土化蚀变岩体浸水崩解试验包括如下步骤：
（1）同一位置采取不同分布点位的天然状态黏土化蚀变岩样若干，编号并烘干，不同编号的岩样选取质量记为m0i；
（2）不同取样点黏土化蚀变岩样分别装入不同的透明容器内，注水直至浸没蚀变岩样，浸水时长12h，观察不同编号岩样的崩解过程及现象，记录其初崩时间，确定ki值；
（3）到达浸泡时间后，分别过5mm的标准筛网，获得不同黏土化蚀变岩样浸水后的崩解残留物；
（4）将崩解残留物风干2h后置于托盘内，放入烘箱，在100-110℃下烘至恒重，且烘干时间不小于12h，称重记录每一个容器中未崩解的蚀变岩样质量记为m1i。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S60中，所述黏土化蚀变岩体结构劣化程度划分为五级：微劣化GSIa∈(80,100]、弱劣化GSIa∈(60,80]、中等劣化GSIa∈(40,60]、较强劣化GSIa∈(20,40]、强劣化GSIa∈(0,20]。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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