Barton-Q系統(tǒng)分類法及其在巖土工程中的應(yīng)用資料

1、1 東北大學(xué) 深部金屬礦山安全開采教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2014年年3月月2 內(nèi)容提綱Q系統(tǒng)分類法建立的背景及目的系統(tǒng)分類法建立的背景及目的簡介簡介Barton-Q系統(tǒng)分類法系統(tǒng)分類法Q系統(tǒng)分類法與巖體力學(xué)參數(shù)系統(tǒng)分類法與巖體力學(xué)參數(shù)Q系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用4123實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的介紹實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的介紹53 Q系統(tǒng)分類法建立的背景及目的 問題的提出問題的提出l 隨著巖土工程向深度和廣度上發(fā)展，地下巖體工程的穩(wěn)定性問題地下巖體工程的穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為一個(gè)更加迫切需要解決的課題。l 相似的巖性及材料力學(xué)性質(zhì)所表現(xiàn)出的變形特征完全不同變形特征完全不同受斷層、節(jié)理、地下水

2、及原巖受斷層、節(jié)理、地下水及原巖應(yīng)力的影響應(yīng)力的影響。l 影響地下巖體穩(wěn)定性的因素眾多，如何同綜合了各種資料的單一指標(biāo)單一指標(biāo)，來將巖體這樣一種連續(xù)變化的序列劃分為具有不同穩(wěn)定程度的有限級(jí)別，將定性分析變?yōu)槎垦芯俊⒍ㄐ苑治鲎優(yōu)槎垦芯?。l 如何將巖體的穩(wěn)定性與相應(yīng)的工程措施相應(yīng)的工程措施(如支護(hù)手段等)聯(lián)系起來。4 Q系統(tǒng)分類法建立的背景及目的 Q Q系統(tǒng)分類法的提出系統(tǒng)分類法的提出基本案例收集基本案例收集案例分析總結(jié)案例分析總結(jié)相應(yīng)參數(shù)、指標(biāo)提出相應(yīng)參數(shù)、指標(biāo)提出評(píng)定等級(jí)的提出評(píng)定等級(jí)的提出評(píng)定等級(jí)的驗(yàn)證評(píng)定等級(jí)的驗(yàn)證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立RQD:RQD:巖石質(zhì)量指標(biāo)巖石質(zhì)量指

3、標(biāo)JnJn：巖體節(jié)理組數(shù)：巖體節(jié)理組數(shù)JrJr：節(jié)理粗糙度系數(shù)：節(jié)理粗糙度系數(shù)JwJw：裂隙水折減系數(shù)：裂隙水折減系數(shù)JaJa：節(jié)理蝕變系數(shù)：節(jié)理蝕變系數(shù)SRFSRF：應(yīng)力折減系數(shù)：應(yīng)力折減系數(shù)Q Q指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)提出指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)提出5 Q系統(tǒng)分類法建立的背景及目的1974年Version1提出2014年Version nJwJw提出提出支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)的更新的更新建立與建立與RMRRMR之間之間的關(guān)系的關(guān)系6 RQDRQD巖體質(zhì)量指標(biāo)巖體質(zhì)量指標(biāo)J Jn n節(jié)理組數(shù)節(jié)理組數(shù)J Jr r節(jié)理粗糙度系數(shù)節(jié)理粗糙度系數(shù)J Ja a節(jié)理蝕變系數(shù)節(jié)理蝕變系數(shù)J Jw w裂隙水折減系數(shù)裂隙水折減系數(shù)SRF

4、SRF應(yīng)力折減系數(shù)應(yīng)力折減系數(shù)nJRQDarJJSRFJw結(jié)構(gòu)體尺寸結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度主動(dòng)（有效）應(yīng)力Q=1000(orbetter)Q=100/0.5x4/0.75x1/1Q=0.001(orworse)Q=10/20 x1/8x0.5/20簡介BartonQ系統(tǒng)分類法7 RQD 0 100 Jn 12 4 RQD 2050Jn 469RQD 15 30 Jn 15 (at least!)RQD 100Jn 23RQD評(píng)分評(píng)分0100Jn節(jié)理組數(shù)評(píng)分節(jié)理組數(shù)評(píng)分0.520簡介BartonQ系統(tǒng)分類法8 Jr = 3.0 (at least!) Jr評(píng)分0.54簡介BartonQ系統(tǒng)分類法9 巖體

5、間直接接觸 錯(cuò)動(dòng)后巖體間接觸巖體間不接觸Ja評(píng)分0.7520簡介BartonQ系統(tǒng)分類法10 簡介BartonQ系統(tǒng)分類法11 Jw評(píng)分0.11.0Jw 1.0 or 0.66Jw 0.5Jw 0.1 or 0.2簡介BartonQ系統(tǒng)分類法JwJw值越大越利于巖體穩(wěn)定！值越大越利于巖體穩(wěn)定！JwJw值與水量及水壓成反比值與水量及水壓成反比12 SRF評(píng)分101.0軟弱帶存在硬巖中的巖石應(yīng)力問題擠壓與膨脹簡介BartonQ系統(tǒng)分類法SRFSRF值越小越利于巖體穩(wěn)定！值越小越利于巖體穩(wěn)定！13 簡介BartonQ系統(tǒng)分類法14 簡介BartonQ系統(tǒng)分類法15 Q系統(tǒng)分類法與巖體力學(xué)參數(shù) F F

6、、RQDRQD、VpVp和和EmassEmass值的預(yù)測值的預(yù)測Sjogren 1979 Sjogren 1979 與與Barton2006Barton2006年添加的年添加的Q Q值范圍值范圍16 實(shí)例：實(shí)例：Q=2025，UCS=200MpaQc=4050，當(dāng)H=400m時(shí)，Vp=5.85.9Km/sEmass=5660MpaPr=0.0170.018Mpa Qc Qc參數(shù)的提出與相關(guān)參數(shù)預(yù)測參數(shù)的提出與相關(guān)參數(shù)預(yù)測Q系統(tǒng)分類法與巖體力學(xué)參數(shù)17 基于巖體分類Q系統(tǒng)的永久支護(hù)和加固準(zhǔn)則ESRESR開挖安全率開挖安全率礦山井巷臨時(shí)支護(hù) 25礦山井巷的永久支護(hù) 1.62.0鐵路、公路隧道支護(hù)

7、1.0CCA澆筑混凝土拱RRS+B鋼筋拱+噴射混凝土+錨桿Sfr+B噴射鋼纖維混凝土+錨桿B+(S)錨桿+噴射混凝土支護(hù)B連續(xù)的錨桿支護(hù)Sb不連續(xù)錨桿支護(hù)Q系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用18 Mathews穩(wěn)定圖法穩(wěn)定圖法N=QA B C穩(wěn)定性系數(shù)wrnaJJRQDQJJSRFH R 壁 面壁 周礦積礦長水力半徑Q系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用19 Barton統(tǒng)計(jì)分析了Q值與開挖后的自穩(wěn)能力之間的關(guān)系，得出了如下表達(dá)式，為隧道的設(shè)計(jì)施工提出必要的參數(shù)式中：D為巖體開挖后無支護(hù)的情況下，巖體保持穩(wěn)定的最大跨度。Q系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用20 焦家金礦礦體賦存條件極為復(fù)雜，屬于典型的緩傾斜中厚破

8、焦家金礦礦體賦存條件極為復(fù)雜，屬于典型的緩傾斜中厚破碎礦體。礦體主要受上盤斷裂蝕變帶的控制，礦體平均傾角碎礦體。礦體主要受上盤斷裂蝕變帶的控制，礦體平均傾角為為25253535，厚度，厚度1020m1020m。隨蝕變程度的增強(qiáng)，巖體抗壓。隨蝕變程度的增強(qiáng)，巖體抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及模量值降低，受斷裂影響，節(jié)理切割嚴(yán)重強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及模量值降低，受斷裂影響，節(jié)理切割嚴(yán)重，礦巖穩(wěn)固性差。目前礦山采用機(jī)械化上向進(jìn)路充填采礦法，礦巖穩(wěn)固性差。目前礦山采用機(jī)械化上向進(jìn)路充填采礦法，采場沿礦體走向布置，進(jìn)路規(guī)格，采場沿礦體走向布置，進(jìn)路規(guī)格3.5m3.5m3.5m3.5m，由于進(jìn)路規(guī)，由于進(jìn)路規(guī)格小，嚴(yán)重制

9、約礦山生產(chǎn)能力提高，導(dǎo)致工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，格小，嚴(yán)重制約礦山生產(chǎn)能力提高，導(dǎo)致工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)效率低。焦家金礦開展巖石力學(xué)工作焦家金礦開展巖石力學(xué)工作焦家金礦試驗(yàn)采場平面圖鉆孔巖芯地質(zhì)編錄鉆孔巖芯地質(zhì)編錄現(xiàn)場原位巖石力學(xué)試驗(yàn)現(xiàn)場原位巖石力學(xué)試驗(yàn)現(xiàn)場巖體結(jié)構(gòu)測繪現(xiàn)場巖體結(jié)構(gòu)測繪實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)試驗(yàn)現(xiàn)場鉆孔攝像現(xiàn)場鉆孔攝像現(xiàn)場聲波測試現(xiàn)場聲波測試Q系統(tǒng)分類法在巖土工程中的應(yīng)用21 Q系統(tǒng)分類法與巖體力學(xué)參數(shù)位置位置下盤下盤礦體礦體上盤上盤孔號(hào)孔號(hào)010402030506RQDRQD23.8139.5220.6823.0822.0529.77PLSPLS4.425.22

10、1.731.62.842.62UCSUCS806092J Jn n6915J Jr r211J Ja a122J Jw w0.660.660.66SRFSRF2.52.52.5Q Q2.790.320.26A A0.350.350.35B B0.50.50.3C C583N N9.231.710.31巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)匯總表修正的修正的MathewsMathews穩(wěn)定性圖表穩(wěn)定性圖表焦家金礦采場跨度設(shè)計(jì)焦家金礦采場跨度設(shè)計(jì)開挖前后聲波波速變化曲線開挖前后聲波波速變化曲線回采完畢后進(jìn)路形態(tài)回采完畢后進(jìn)路形態(tài)22 實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的介紹設(shè)備輕便，易于搬運(yùn)和安裝，設(shè)備輕便，易于搬運(yùn)和安裝，可用于代替坑內(nèi)

11、鉆取芯工可用于代替坑內(nèi)鉆取芯工作作技術(shù)規(guī)格：技術(shù)規(guī)格：功率：功率：3.3kW 3.3kW 鉆頭直徑：鉆頭直徑：36mm-70mm36mm-70mm鉆進(jìn)深度：鉆進(jìn)深度：20m20m重量：鉆架重量：鉆架24kg24kg，主機(jī)，主機(jī)14kg14kg數(shù)字鉆孔攝像巖體聲波探測技術(shù)23 實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的介紹SirovisionSirovision巖體結(jié)構(gòu)掃描儀巖體結(jié)構(gòu)掃描儀主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)工作范圍：工作范圍：3m到到12m角度：垂直方向：角度：垂直方向：360 水平方向：水平方向：360精度：最大精度精度：最大精度1mm電池：連續(xù)使用電池：連續(xù)使用4小時(shí)小時(shí)設(shè)備用途設(shè)備用途方便快捷地測繪現(xiàn)場巖體結(jié)方便快捷地測繪現(xiàn)場巖體結(jié)構(gòu)降低工人的工作量。構(gòu)降低工人的工作量。可實(shí)現(xiàn)無接觸測繪?？蓪?shí)現(xiàn)無接觸測繪。能夠快速詳盡地對(duì)巖體結(jié)構(gòu)能夠快速詳盡地對(duì)巖體結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行