知识点2:岩体的工程特性
1.岩石的主要物理性质指标
(1)岩石块体密度和重度
密度ρ(g/cm3)是质量m与体积V的比值,分为天然密度ρ、干密度ρd和饱和密度ρs等,用量积法、蜡封法和水中称量法测定。
ρ=m/V
岩石的重力密度简称重度:γ=ρg
(2)岩石颗粒密度:一般用比重瓶法测定。
岩石颗粒密度ρp是干试样质量ms与岩石固体体积Vs的比值:ρp=ms/Vs
(3)孔隙率
孔隙率n为岩石试样中孔隙体积VV与岩石试样总体积V比值:n=VV/V
孔隙率越大,表示孔隙和微裂隙越多,岩石的力学性质也就越差。
(4)岩石的吸水性:表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和饱和系数。
①岩石吸水率ωa(%)是试件在大气压力和室温条件下吸入水的质量ma-md与试件烘干后的质量md的比值:
ωa=(ma-md)/md×100%
式中,ma为试件浸水48h的质量。
②岩石饱和吸水率ωs是试件在强制饱和状态下的最大吸水量与试件烘干后的质量的比值,以百分数表示:
ωs=(mS-md)/md×100%
式中,mS为试件饱和后的质量。
岩石吸水性试验:岩石吸水率试验和岩石饱和吸水率试验。
岩石吸水率采用自由浸水法测定,岩石饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。
③岩石饱和系数Kw:Kw=ωa/ωs
Kw小于0.7的有黏土物质充填的岩石是抗冻的。对于粒状结晶、孔隙均匀的岩石,则认为小于0.8是抗冻的。
(5)岩石的抗冻性:抵抗冻融破坏的性能,常用冻融质量损失率Lf和冻融系数Kf等指标表示。
①冻融质量损失率Lf:Lf=(mS-mf)/mS×100%
②冻融系数Kf
2.《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)
渗透性等级 | 标准 |
渗透系数似K(cm/s) | 透水率q(Lu) |
极微透水 | K<10-6 | Q<0.1 |
微透水 | 10-6≤K<10-5 | 0.1≤q<1 |
弱透水 | 10-5≤K<10-4 | 1≤q<10 |
中等透水 | 10-4≤K<10-2 | 10≤q<100 |
强透水 | 10-2≤K<1 | q≥100 |
极强透水 | K≥1 |
1Lu相当于渗透系数10-5cm/s。3.围岩稳定性评价
围岩类型 | 围岩稳定性评价 | 支护类型 |
Ⅰ | 稳定。围岩可长期稳定,一般无不稳定块体 | 不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土。大跨度时,喷混凝土、系统锚杆加钢筋网 |
Ⅱ | 基本稳定。围岩整体稳定,不会产生塑性变形,局部可能产生掉块 |
Ⅲ | 局部稳定性差。围岩强度不足,局部会产生塑性变形,不支护可能产生塌方或变形破坏。完整的较软岩,可能暂时稳定 | 喷混凝土,系统锚杆加钢筋网。采用TBM掘进时,需及时支护。跨度>20m时,宜采用锚索或刚性支护 |
Ⅳ | 不稳定。围岩自稳时间很短,规模较大的各种变形和破坏都可能发生 | 喷混凝土、系统锚杆加钢筋网,刚性支护,并浇筑混凝土衬砌。不适宜于开敞式TBM施工 |
Ⅴ | 极不稳定。围岩不能自稳,变形破坏严重 |
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