【礦業(yè)實(shí)務(wù)】顧士東 教材精講班課件 05-第一篇-第1章-1.2.2-圍巖的工程分類

1.2.2

圍巖的工程分類1.2.2

圍巖的工程分類知識(shí)點(diǎn)一

巖體與圍巖基本概念巖體是指具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。礦業(yè)工程中由于采掘工作等導(dǎo)致巖體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生變化，造成開挖空間周圍的應(yīng)力重新分布，開挖空間周圍應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變的那部分巖體，工程上稱為圍巖。1.2.2

圍巖的工程分類知識(shí)點(diǎn)二

巖體結(jié)構(gòu)類型及工程地質(zhì)特性1）巖體結(jié)構(gòu)特征包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個(gè)要素。結(jié)構(gòu)面如層面、節(jié)理、裂隙、斷層等。結(jié)構(gòu)體常見的有塊狀、柱狀、板狀、錐狀、菱面體等。2）巖體結(jié)構(gòu)的類型及其工程地質(zhì)特性巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體在空間上的組合方式。巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)。1.2.2

圍巖的工程分類（1）整體塊狀結(jié)構(gòu)：整體強(qiáng)度高，承載能力與抗滑能力均較高，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。是較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及硐室圍巖。（2）層狀結(jié)構(gòu)巖體：變形模量和承載能力較強(qiáng)。一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯低于垂直層面的方向的抗剪強(qiáng)度。（3）碎裂結(jié)構(gòu)巖體：節(jié)理、裂隙發(fā)育，其中鑲嵌結(jié)構(gòu)尚具較高的變形模量和承載能力，工程地質(zhì)性能尚好；而層狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體承載力均不高，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。（4）散體結(jié)構(gòu)巖體：節(jié)理、裂隙很發(fā)育，十分破碎1.2.2

圍巖的工程分類知識(shí)點(diǎn)三

影響巖體力學(xué)性質(zhì)的因素

：新影響巖體力學(xué)性質(zhì)的基本因素為巖石力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)及巖體的賦存環(huán)境因素，賦存環(huán)境因素主要為地下水和地應(yīng)力的作用。1）地應(yīng)力對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響地應(yīng)力主要由自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力組成，有時(shí)還存在流體應(yīng)力和溫差應(yīng)力。自重應(yīng)力與地層深度成正比，可以有計(jì)算值。構(gòu)造應(yīng)力一般可分析其應(yīng)力大致方向，但目前還不能確定其大小。1.2.2

圍巖的工程分類（1）地應(yīng)力影響巖體的承載能力。對(duì)巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。井巷越深，承受的壓力就越大，圍巖破碎的情況也越嚴(yán)重。構(gòu)造應(yīng)力一般以水平應(yīng)力為主。（2）地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。許多低圍壓下呈脆性破壞的巖石在高圍壓下呈塑性變形。（3）地應(yīng)力影響巖體中的應(yīng)力傳播的法則。地應(yīng)力可以使不連續(xù)變形的巖體轉(zhuǎn)化為連續(xù)變形的巖體。1.2.2

圍巖的工程分類2）地下水對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響影響可分為物理作用、化學(xué)作用和力學(xué)作用。（1）物理作用主要是軟化、分割、潤(rùn)滑、泥化、凍融等，（2）化學(xué)作用主要是指地下水與巖體之間的離子交換、溶解作用（巖溶）、水化作用（膨脹）、水解作用、溶蝕作用等（3）力學(xué)作用主要通過(guò)孔隙靜水壓力和孔隙動(dòng)水壓力作用對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)施加影響。前者減小巖體的有效應(yīng)力而降低巖體的強(qiáng)度，后者對(duì)巖體產(chǎn)生切向的推力以降低巖體的抗剪強(qiáng)度巖溶是指地表水和地下水對(duì)可溶性巖石的長(zhǎng)期溶蝕作用1.2.2

圍巖的工程分類能造成巖溶的巖石可分為三大組：碳酸巖類巖石，如石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r；硫酸鹽類巖石，如石膏和硬石膏；鹵素巖，如巖鹽。三組巖石中以碳酸巖類巖石的溶解度最低。巖溶對(duì)建（構(gòu)）筑物及井巷工程穩(wěn)定性和安全性有很大影響，施工時(shí)應(yīng)制定截流、防滲、堵漏或疏排措施。對(duì)塌陷或淺埋溶洞宜采用挖填夯實(shí)法、跨越法、充填法、墊層法進(jìn)行處理；對(duì)深埋溶洞宜采用注漿法、樁基法、充填法進(jìn)行處理；對(duì)于井巷工程需要穿過(guò)溶洞，因埋藏較深，應(yīng)加強(qiáng)巷道支護(hù)，提前做好探放水工作，宜采用注漿法處理。1.2.2

圍巖的工程分類知識(shí)點(diǎn)四

圍巖穩(wěn)定狀態(tài)最能描述圍巖穩(wěn)定狀態(tài)的參數(shù)是圍巖穩(wěn)定時(shí)間的長(zhǎng)短。知識(shí)點(diǎn)五

圍巖穩(wěn)定性的影響因素考慮對(duì)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)影響因素主要有硐室（巷道）的跨度，如《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》以5～10m和5m的毛硐跨度衡量。詳細(xì)的分類還考慮了圍巖破碎程度，圍巖應(yīng)力大小等1.2.2

圍巖的工程分類知識(shí)點(diǎn)六

常用巖體工程分類三個(gè)國(guó)標(biāo)：1）《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》2）《煤礦井巷工程施工標(biāo)準(zhǔn)》3）《建材礦山工程施工與驗(yàn)收規(guī)范》注意：了解為主，都分為五級(jí)，注意熟悉“Ⅲ”級(jí)：毛硐跨度5～10m時(shí)圍巖能維持一個(gè)月以上的穩(wěn)定，主要出現(xiàn)局部掉塊和塌落。數(shù)字越大，穩(wěn)定性越差1.2.2

圍巖的工程分類按圍巖穩(wěn)定狀況分為5級(jí)（或5類），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)屬于中等穩(wěn)定以上巖層，Ⅳ、Ⅴ級(jí)屬于穩(wěn)定性較差或不穩(wěn)定。注意，在一些案例題中，若述及圍巖為中等穩(wěn)定巖層，則該巷道掘進(jìn)不需要臨時(shí)支護(hù)。Ⅰ級(jí)：強(qiáng)穩(wěn)定巖層，如：玄武巖、石英巖、石英質(zhì)砂巖、奧陶紀(jì)石灰?guī)r、茅口灰?guī)rⅡ級(jí)：穩(wěn)定巖層，如：礫巖、膠結(jié)好的砂巖、石灰?guī)r1.2.2

圍巖的工程分類Ⅲ級(jí)：中等穩(wěn)定巖層，如：砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、石灰?guī)r等Ⅳ級(jí)：弱穩(wěn)定巖層，如泥巖、膠結(jié)不好的砂巖、煤等Ⅴ級(jí)：不穩(wěn)定巖層，如泥巖、軟質(zhì)灰?guī)r、破碎砂巖等習(xí)題演練下列地應(yīng)力對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響說(shuō)法，正確的是（

）。A.地應(yīng)力包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力兩部分B.構(gòu)造應(yīng)力與地層深度成正比，