对《工程岩体分级标准》的评论

作者&投稿:揣毕 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
工程岩体分级标准 gb/t 50218-2014变化大吗~

GB/T 50218-2014 工程岩体分级标准,比较旧版的修改大致如下,网上可以找到免费下载。

岩石级别 坚固程度 代表性岩石

Ⅰ 最坚固 最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他
各种特别坚固的岩石。(f=20)
Ⅱ 很坚固 很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩,较坚固
的石英岩,最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15)
Ⅲ 坚 固 致密的花岗岩,很坚固的砂岩和石灰岩,石英矿
脉,坚固的砾岩,很坚固的铁矿石.(f=10)
Ⅲa 坚 固 坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁
矿,不坚固的花岗岩。(f=8)
Ⅳ 比较坚固 一般的砂岩、铁矿石 (f=6)
Ⅳa 比较坚固 砂质页岩,页岩质砂岩。(f=5)
Ⅴ 中等坚固 坚固的泥质页岩,不坚固的砂岩和石灰岩,软砾
石。(f=4)
Ⅴa 中等坚固 各种不坚固的页岩,致密的泥灰岩.(f=3)
Ⅵ 比较软 软弱页岩,很软的石灰岩,白垩,盐岩,石膏,
无烟煤,破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)
Ⅵa 比较软 碎石质土壤,破碎的页岩,粘结成块的砾石、碎
石,坚固的煤,硬化的粘土。(f=1.5)
Ⅶ 软 软致密粘土,较软的烟煤,坚固的冲击土层,粘土质土壤。 (f=1)
Ⅶa 软 软砂质粘土、砾石,黄土。(f=0.8)
Ⅷ 土 状 腐殖土,泥煤,软砂质土壤,湿砂。(f=0.6)
Ⅸ 松散状 砂,山砾堆积,细砾石,松土,开采下来的煤.
(f=0.5)
Ⅹ 流沙状 流沙,沼泽土壤,含水黄土及其他含水土壤.
(f=0.3) A
表示矿岩的坚固性的量化指标.
人们在长期的实践中认识到,有些岩石不容易破坏,有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩,难于爆破,则它们的硬度也比较大,概括的说就是比较坚固。因此,人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。
坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数,也叫普氏硬度系数f值)。
坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2)
式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。
通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。
如:
① 极坚固岩石 f=15~20(坚固的花岗岩,石灰岩,石英岩等)
② 坚硬岩石 f=8 ~10(如不坚固的花岗岩,坚固的砂岩等)
③ 中等坚固岩石 f=4 ~6 (如普通砂岩,铁矿等)
④ 不坚固岩石 f=0.8~3 (如黄土、仅为0.3)
矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质,但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。
强度是指矿岩抵抗压缩,拉伸,弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。(如抵抗锹,稿,机械碎破,炸药的综合作用力)。










岩石分类

岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩.
1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等.
2、沉积岩主要有:石英砂岩,石灰砾岩,泥铁岩,白云岩,泥岩,石膏等.
3、变质岩主要有:片麻岩,绿泥石片岩,千枚岩,大理岩,云母片岩等等.
虽然岩石的面貌是千变万化的,但是从它们形成的环境,也就是从成因上来划分,可以把岩石分为三大类:沉积岩、岩浆岩和变质岩。
1、沉积岩
沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用,最后形成的岩石。不论那种方式形成的碎屑物质都要经历搬运过程,然后在合适的环境中沉积下来,经过漫长的压实作用,石化成坚硬的沉积岩。
沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩的形成 1.风化侵蚀:在河流上的大石头,经年累月被侵蚀风化,逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。 2.搬运:这些碎屑被水流从上游搬运到下游。 3.堆积:下游流速减缓,搬运力减小,岩石碎屑便沉积下来。 4.压密:新的沉积物压在旧的沉积物上,时间久了,底下的沉积物被压得较紧实。 5.胶结:地下水经过沉积物的孔隙,带来的矿物质填满孔隙,使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起,形成沉积岩。 6.露出:堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面,露出地表。
2、岩浆岩
岩浆岩也叫火成岩,是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆,在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。因为它生成的条件与沉积岩差别很大,因此,它的特点也与沉积岩明显不同。
岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。 由地底岩浆冷却凝固形成,由于岩浆成分和冷却凝固方式不同,便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成: 1.安山岩:岩浆藉由火山口喷发出地面,快速冷却形成的。 2.玄武岩:岩浆经由缓和喷发漫流而出,逐渐冷凝形成的。 3.花岗岩:岩浆并不喷出地面,而是在地底下慢慢冷却形成的。
3、变质岩
在地壳形成和发展过程中,早先形成的岩石,包括沉积岩、岩浆岩,由于后来地质环境和物理化学条件的变化,在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化,而形成一种新的岩石,这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。
变质岩又分:板岩、片岩、片麻岩、大理岩。 变质岩的形成:1.为变质前的岩层:由于沉积或火山作用,堆积出一层层岩层。 2.挤压岩层:在强大挤压和摩擦力之下,产生温度和压力,使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。 3.变质成新岩石:岩石里零散分布的矿物结晶会呈规矩排列,或生出新矿物来,而变成各种新的变质岩。
岩石对人类来说,并不陌生。由动物进化为人类后的第一个时代就是石器时代。那时,我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具。那么什么是岩石呢?现代地质学称石头为岩石,岩石的“岩”字在古代是山崖和山穴的意思,表示山势高峻、峰岭陡峭的地势;“石”字则是指磬、碑、砚、陨星等。自从18世纪地质学诞生以来,“岩石”一词就不再沿用古义了,我们可以给岩石下这样一个定义:岩石是各种地质作用形成的自然历史产物,是构成地壳的基本组成单位,是由矿物及非晶质组成的,具有一定结构、构造的固态地质体。外观上岩石是多种多样的,但从成因上看,可将所有的岩石归为三大类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩,这就是自然界三大类岩石。这三大类岩石在地壳中是怎样分布的呢?在全球陆地表面,沉积岩覆盖了75%,岩浆岩和变质岩加在一起才只占陆地面积的1/4。但是到了地下深处,沉积岩逐渐变成了“少数民族”。在整个地壳中,沉积岩只占到地壳体积的8%,变质岩占了27%,剩下的65%都是岩浆岩。
岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。分为:①物理风化作用。主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。②化学风化作用。包括:水对岩石的溶解作用;矿物吸收水分形成新的含水矿物,从而引起岩石膨胀崩解的水化作用;矿物与水反应分解为新矿物的水解作用;岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。③生物风化作用。包括动物和植物对岩石的破坏,其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用,其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。人为破坏也是岩石风化的重要原因。岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别。
大约在200年前,人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地,湖泊终将被沉积物和植被填满,沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下,而且地表富含氧气、二氧化碳和水,因而岩石极易发生变化和破坏。表现为整块的岩石变为碎块,或其成分发生变化,最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀
地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用。如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化,并产生新矿物的作用。主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行。
虽然所有的岩石都会风化,但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察,我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造,不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度,又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的差异,可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑,其成分主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。
气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温暖和潮湿的环境下,气温高,降雨量大,植物茂密,微生物活跃,化学风化作用速度快而充分,岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。在极地和沙漠地区,由于气候干冷,化学风化的作用不大,岩石易破碎为棱角状的碎屑。最典型的例子,是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔,搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后,仅过了75年就已面目全非。
地势的高度影响到气候:中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大,其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义:地势起伏大的山区,风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露,加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度,如山体的向阳坡日照强,雨水多,而山体的背阳坡可能常年冰雪不化,显然岩石的风化特点差别较大。
剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成,只有当岩石被风化后,才易被剥蚀。而当岩石被剥蚀后,才能露出新鲜的岩石,使之继续风化。风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。当岩屑随着搬运介质,如风或水等流动时,会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。这样也就产生更多的碎屑,为沉积作用提供了物质条件。
岩石在日光、水分、生物和空气的作用下,逐渐被破坏和分解为沙和泥土,称为风化作用。沙和泥土就是岩石风化后的产物。
山地的中的岩石极为多样,差别很大,进行工程分类十分必要。《94规范》首先按岩石强度分类,再进行风化分类。按岩石强度分为极硬、次硬、次软和极软,列举了代表性岩石名称。又以新鲜岩块的饱和抗压强度30MPa为分界标准。问题在于,新鲜的末风化的岩块在现场有时很难取得,难以执行。
岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。地质分类主要根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度,可以用地质名称(即岩石学名称)加风化程度表达,如强风化花岗岩、微风化砂岩等。这对于工程的勘察设计确是十分必要的。工程分类主要根据岩体的工程性状,使工程师建立起明确的工程特性概念。地质分类是一种基本分类,工程分类应在地质分类的基础上进行,目的是为了较好地概括其工程性质,便于进行工程评价。

为此,本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外,增加了岩块的“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。并分别提出了定性和定量的划分标准和方法,可操作性较强。岩石的坚硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关,其重要性是无疑的。岩体的完整程度反映了它的裂隙性,而裂隙性是岩体十分重要的特性,破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱,尤其对边坡和基坑工程更为突出。
本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级,二者综合又分五个基本质量等级。与国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)协调一致。

划分出极软岩十分重要,因为这类岩石不仅极软,而且常有特殊的工程性质,例如某些泥岩具有很高的膨胀性;泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(单轴饱和抗压强度可等于零);有的第三纪砂岩遇水崩解,有流砂性质。划分出极破碎岩体也很重要,有时开挖时很硬,暴露后逐渐崩解。片岩各向异性特别显著,作为边坡极易失稳。事实上,对于岩石地基,特别注意的主要是软岩、极软岩、破碎和极破碎的岩石以及基本质量等级为V级的岩石,对可取原状试样的,可用土工试验方法测定其性状和物理力学性质。
举例:
1 花岗岩,微风化:为较硬岩,完整,质量基本等级为Ⅱ级;
2 片麻岩,中等风化:为较软岩,较破碎,质量基本等级为Ⅳ级;
3 泥岩,微风化:为软岩,较完整,质量基本等级为Ⅳ级;
4 砂岩(第三纪),微风化:为极软岩,较完整,质量基本等级为V级;
5 糜棱岩(断层带):极破碎,质量基本等级为V级。
岩石风化程度分为五级,与国际通用标准和习惯一致。为了便于比较,将残积土也列在表A.0.3中。国际标准ISO/TC182/SCl也将风化程度分为五级,并列入残积土。风化带是逐渐过渡的,没有明确的界线,有些情况不一定能划分出五个完全的等级。一般花岗岩的风化分带比较完全,而石灰岩、泥岩等常常不存在完全的风化分带。这时可采用类似“中等风化-强风化’“强风化-全风化”等语句表述。同样,岩体的完整性也可用类似的方法表述。第三系的砂岩、泥岩等半成岩,处于岩石与土之间,划分风化带意义不大,不一定都要描述风化。
3. 2. 4 关于软化岩石和特殊性岩石的规定,与《94规范》相同,软化岩石浸水后,其承载力会显著降低,应引起重视。以软化系数0.75为界限,是借鉴国内外有关规范和数十年工程经验规定的。
石膏、岩盐等易溶性岩石,膨胀性泥岩,湿陷性砂岩等,性质特殊,对工程有较大危害,应专门研究,故本规范将其专门列出。
3. 2. 5、3. 2. 6 岩石和岩体的野外描述十分重要,规定应当描述的内容是必要的。岩石质量指标RQD是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法,国内也有较多经验,《94规范》中已有反映,本次修订作了更为明确的规定。
岩石
岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体,按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石,也称火成岩;沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石;变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩,由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。
地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主,它们约占大陆面积的75%,洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。它属地质科学中的重要的基础学科。
十八世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩石学发展的初期,主要研究的是火成岩,到了十九世纪中叶才开始系统地研究变质岩,而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意。目前岩石学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发展。
古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石和角闪石的变质岩,通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年,巴屯等测定南非波波林带中部的片麻岩年龄约39亿年左右。
加拿大北部的变质岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄,从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。
最近,科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石,根据其中所含的锆石矿物晶体的同位素分析结果,表明它们的“年龄”约为43亿至44亿岁,是迄今发现的地球上最古老的岩石样本,根据这一发现可以推论,这些岩石形成时,地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2亿至3亿年后,可能并不象人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖,而是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距今44亿年前可能就已经完成了。
目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩,其中包体的岩石年龄约为35亿年。
澳大利亚西部Warrawoona群中的微化石在形态结构上比较完整。它们究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定。通常认为,早期叠层石是蓝藻建造的,叠层石是蓝藻存在的指示。如果35亿年前就已经出现蓝藻,则说明释氧的光合作用早就开始了,这便引出一个问题:为什么直到20亿年前大气圈才积累自由氧呢?从35亿年前到20亿年前中间相隔15亿年之久,为什么氧的积累如此缓慢?对此当然有不同的解释。例如近年来已经发现叠层石也可能完全由光合细菌建造,或甚至由非光合细菌建造。
最古老生命存在的间接证据中较重要的是格陵兰西部条带状铁建造(BIF)和轻碳同位素。如果证据成立,则由此可推断在38亿年前的地球上已经出现进行释氧光合作用的微生物,即类似蓝藻的生物。根据Cloud的解释,BIF是由光和微生物周期性地释氧而引起亚铁氧化为高价铁沉积下来的。轻碳同位素也是光合作用的间接证据。但反对的意见认为,BIF形成所需的氧可以通过大气中的水分子的光分解来提供,而轻碳同位素可能来自碳酸盐的热分解。
叠层石是前寒武纪未发生变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”,是由原核生物所建造的有机沉积。这种叠层状的生物沉积构造是由于蓝藻等低等微生物在其生命活动中,通过沉积物的捕获和胶结作用发生周期性的沉积作用而形成的。根据Walter(1983)的统计,在澳大利亚、北美和南非三个不同大陆的11个地点发现了太古宙叠层石,其年龄都在25亿年以上。晚元古代是地史上叠层石最繁盛的时期,其分布广泛、形态多样。后生动物出现以后叠层石骤然衰落。寒武纪至泥盆纪叠层石数量和分布范围有限。泥盆纪以后叠层石只是残存。现代海相叠层石只分布在澳大利亚、中美洲、中东等地的少数地区特殊环境中。
陨石是太阳系内小天体的珍贵标本,为研究太阳系的起源、演化和生命起源提供了宝贵的线索和资料。球粒陨石中不仅含有氨基酸,还有烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。对生命起源的研究有较大意义。生物化学家David.W.Dreamer用默奇森陨石中得到的化合物制成了球形膜,这些小泡提供了氨基酸、核苷酸和其他有机化合物以及进行生命开始所必需的转变环境。也就是说,当陨石撞击地球时,产生形成生命所需的有机物及必需的环境。和生命起源于彗星的理论一样,这是一种新的天外起源说。另外,康奈尔大学的C.Hyba指出,撞击也可以用其它方式提供生命所需的原材料,来自一次陨石撞击的热和冲击波可以在原始大气中激发起合成有机化合物的化学反应。
陨石是降落到地球表面的小块行星际物质撞入地球大气圈后尚未被烧尽的流星体的残片。在晴朗的夜晚,可以看到一线亮光划过夜空,瞬间消失。这些弥漫在宇宙空间中的星际尘埃,如果被地球的引力捕获便形成陨星;当它们以极快的速度进入地球大气圈时与大气发生摩擦、生热、发光,一部分残留下来落到地表就成为陨石。如果陨石在空中爆炸后象下雨一样降落,就称为陨石雨。1976年3月8日,我国吉林省降落过一次世界罕见的陨石雨,完整的陨石有100余块,重2吨多,其中最大的一块重达1770公斤,是世界上最大的石陨石。陨石来自星际空间,在1969年阿普罗11号在月球着陆并将月岩带回地球以前,陨石是人们能直接加以观察的唯一的外来天体。
近代史上最惊人的陨石坠落事件是1908年的通古斯事件。当时在前苏联西伯利亚通古斯方圆800公里的范围内,都可见到了火光;在100公里范围内,都听到了轰隆巨响;在50公里范围内,高大树木全部被烧毁。很多人推测这次事件与陨石坠落有关,但奇怪的是至今没有找到陨石碎块。因此成为世界著名的“通古斯之谜”,吸引了许多中外科学家前往这个地区进行考察和研究。
陨石可分为三类:石陨石、石铁陨石和铁陨石。其中以石陨石最多,约占94%。同位素年龄测定陨石的年龄约为46亿年。
石陨石:密度为3-3.5克/立方厘米。由硅酸盐矿物橄榄石、辉石、少量斜长石和金属铁的微粒组成。可分为球粒陨石和无球粒陨石,前者含有直径为1-2毫米大小的陨石球粒,它是熔融物质快速冷凝的产物。这种结构在地球上从未发现过。可能是在太阳系形成初期原始行星物质被原始太阳的高温熔化后,在脱离太阳时迅速冷却而形成的。因此,玻璃质球粒的成分就反映了太阳系形成初期原始行星的成分。
石铁陨石:密度约5.6-6克/立方厘米,由铁镍和硅酸盐矿物组成。铁陨石:密度约8-8.5克/立方厘米。大约由80%-95%的金属铁和5%-20%的镍组成

这本《标准》思路明确,理论依据比较充分,参照了当前国内外已有的岩体分级、分类标准的理论和经验。从总体上来讲,我认为是一本比较好的分级标准。过去对岩体的概念是什么说不清。这本《标准》的编制过程中,理出了一个头绪来,抓住了岩体的基本组成成分——岩石和岩体的完整性,《标准》编写组抓住了这两条,编制了一个岩体基本质量分级标准,在这个基础上编制了服务于各类工程的工程岩体分级的办法,这个指导思想非常好,在理论上是站得住的。对岩体来说,从理论上来讲,它的定义包括有三部分内容:一个是岩体组成成分——岩石;一个是它的结构;还有一个是它的赋存环境。编写组把岩体结构用岩体完整性来表示也很好。当然,前两者是主要的,后者也应该作为重要的修正因素。你们采用前两者为依据,编制了一个岩体基本质量分级,在后面又利用岩体赋存环境因素进行修正,再给出各类工程岩体分级,我认为思路是正确的。

(1)建议把这个标准作为“推荐标准”。作为一个《标准》,和一部专著和成果不一样,专著和成果有它的科学水平就行了。对一个《标准》来说,它必须有一定的成熟度。这个成熟度不在于它的框架上,不在于指导思想上,而在于它里面规定的档次的指标是否成熟上。现在你们利用收集到的资料进行论证是很充分的。林教授在论证所提出的公式的依据,使人感到是很充分的。可是岩体是很复杂的。在论证中你们利用了不少实例,但是,你们选用的岩体类型是不是够全面的,你们收集到的工程类型是不是够多,再把工程规模大小等一系列问题联系到一起,就可以看出来问题是十分复杂的,是个大问题。我不是说你们收集资料少,而是过去没有一个标准做引导去做工作,这样已有的工程中积累的资料,内容极不相同,对照不起来,可用的资料并不多。你们已经收集了500多个数据,可用的才103个,就充分地说明了这个问题。这就是说目前所取得的资料论证这个标准的成熟程度是不充分的。而在成熟度上我感觉还欠缺一些,欠缺是在于这些指标尚缺乏实践的考验。所以,我认为从大的方面来讲,作为一个推荐性《标准》好一些。一下子就作为国家强制性《标准》,可能因成熟度不够而带来麻烦。我感觉成熟度尚缺乏考验。这是我的第一个意见。

(2)关于结构面定义问题。岩体的一个很重要特点是它的不连续性,这个不连续性是由各种结构面切割造成的。这里有一个问题,你们在附录里对结构面有一个定义。这个定义很关键,因为你们这么定义了,你们就要按着定义规定的内容去做。一定要区别地质界面和结构面,所有的节理、断裂,不管胶结的或未胶结的都是地质界面,但不都是结构面。而结构面指的是未胶结的、开裂的或易开裂的地质界面。严格地讲,是强度的不连续面。被胶结的节理、断裂不属于结构面,这一点十分重要。结构面定义是十分重要的,我建议你们把结构面的定义修正一下。你们的定义是“结构面指地质发展史中,在岩体内形成的具有一定方位,一定形态,一定规模和特征,在力学上不连续的地质界面,包括层面、节理和断层等”。我建议改为:“结构面指地质发展史中,在岩体内形成的具有一定方位,一定形态,一定规模和特征的开裂的和易开裂的,在力学上不连续的地质界面,包括层面、节理和断层等”。加上“开裂的和易开裂的”这几个字很重要,这是我在岩体力学中讲的结构面的主要标志,没有这几个字的描述,不能称为结构面。根据这个定义,我们来看正文中表3.3.1岩体完整程度划分中采用的要素主次排法就有点不合适。我认为前两者调一个位置,即“主要结构面的结合程度”放到“结构面发育程度”的前面。这就是说,那些地质界面中已经胶结很好的就不作为结构面处理,未胶结的地质界面我们才作为结构面来处理。这是结构面概念的重要基础,在此基础上再划分结合程度,你们用结合程度系包括胶结和未胶结的结合程度。这是不妥的,我认为应该是指假胶结和未胶结程度,在此基础上再配合结构面发育程度,对岩体进行完整程度划分较好。鉴别结构面十分重要,有的人往往弄错了,常把地质界面和结构面等同看待。节理面已经胶结的不能称为结构面,不能把地质界面和结构面混同起来。所以我建议,把表3.3.1中的前两项要素调换一下位置,首先要看胶结和结合程度。如果地质界面是开裂的,然后我们才再考虑结构面发育程度,这是非常重要的。这个问题请你们考虑一下,这里还有一个问题,即结构面规模问题。节理、断层能否等同看待?你们上午做报告中有一个表(国家标准《工程岩体分级标准》编制工作报告9页图4),写的有节理,有小断层。多大规模的断层可以纳入你们的《标准》划分里面?在那个报告的9页图4里提出的主要结构面类型包括有:节理裂隙、构造节理、小断层、构造断裂。这就严重了,还包括构造断裂。构造断裂就不能拿开裂度来表示了。结构面规模不同,其力学作用是极不相同的。规模较小的结构面的力学作用主要是对岩体力学性质起一种弱化作用,规模较大的结构面,如结构面宽度大于20~30cm以上时,它就不仅仅是弱化岩体力学性质了,而可以单独构成一种软弱结构面,在它切割下很容易诱发成塌方。这种特殊的力学作用一定要区别出来。目前进行工程岩体分级或分类采用的结构面主要是指低级序、小规模的结构面。这些低级序、小规模结构面将岩体切割成不同的破碎程度。而对高级序的、软弱结构面不能考虑进去。我在隧道工作中的经验是,当遇到宽度大于30cm的结构面时就要塌方。显然其作用不仅是切割,它可以和周围较小的结构面一起或单独地产生塌方。节理再多,在较高地应力条件下,也不产生塌方;而宽度大于30cm的软弱结构面地应力对它不起转化作用。尤其是软弱结构面配合上长大的坚硬结构面也可以组合成楔形块体,而形成块体塌方。这是地下工程施工中最常见的一种塌方类型。

(3)写明“本标准适用于低级序结构面切割的岩体质量评价”。结构面的级序和规模必须进行划分。将高级序的、软弱结构面划分出来,不参与岩体质量分级。对那些高级序的、软弱结构面应该进行块体组合,专门地进行块体稳定性分析。这种类型应该特殊处理,不应该纳入岩体质量分级标准划分里面来。因此我建议,将总则的第二条“本标准适用于各类岩石工程的岩体分级”改为“本标准适用于低级序结构面切割的岩体质量标准划分,对于高级序的、软弱结构面切割成的块体或其自身的稳定性评价,应另做专门研究”。还应该强调一下,宽度大于30cm的大型断层带本身也可以造成塌方,不能和一般的节理等量齐观。这个《标准》仅适用于低于几厘米或十几厘米的结构面切割的岩体质量评价,而对于宽度大于20、30cm的较大的高级序的软弱结构面是不适用的。你们将这个标准的第二条,即第1.0.2条改一下,这样使用时就好办了,当遇到宽度大于20cm的小断层时,告诫使用者不要和一般的节理一样处理,我相信这个《标准》在使用中与实际的符合率就可以大大提高了。这一条的修改很重要,这种修改不是降低了这个《标准》的声誉,而是提高了这个《标准》的质量;同时告诉使用者遇到高级序、比较大的、软弱结构面时,不要简单地和低级序同样对待,除了进行一般的岩体质量评价外,还应该进行组合块体和断层带稳定性分析,这样才可以确保岩体稳定性评价。对于高级序和低级序的界限如何划分,可以在进行岩体质量分级时采取将宽度小于30cm的结构面包括在分级用的结构面数量内,在进行块体组合分析时要包括宽度大于5cm的所有的软弱结构面,当结构面宽度大于30cm时,还要进行断层带稳定性分析,这样作出来的结果更稳妥一些。前些年我还是钻了不少水利水电、矿山、铁路、国防以及工民建的洞子我都钻过,给我的一个突出的印象是出现塌方机会最多的还是块体和断层带本身的塌方。有的洞子是花岗岩的,洞子没有什么变形,而在遇到断层交汇带时则产生了塌方,洞子被埋了,全部报废了,问题就出在断层带上。所以我建议把这个问题专门的说明一下,在总则里把它写明了好,不写适用于各类工程,而更重要的是要写适用于哪种类型结构面切割的岩体。

(4)Rc和Kv是乘积关系。为了选择“BQ”公式,你们处理过那么些组合,还有一个组合你们做过没有,即Rc(岩块强度)和同Kv(裂隙度)乘积,可以写作:

地质工程学原理

的形式。为什么?因为Kv的作用是在对岩石强度衰减上。岩石强度可以很高,但是它里面有一条缝,强度就可以衰减下来,因此我认为这两个指标是相乘的关系,不是相加的关系。相加也可以作出来,但不太合适,原因有两个,一个是作用机制不符;另一个是在量纲上也不通。统计公式的处理,不能简单地仅从数学上考虑,而更重要的是要从机制上考虑,从量纲组合上去考虑。这个问题请你们再考虑一下。

(5)低地应力问题。你们在第四章里谈到了地应力和地下水因素修正问题。这在围岩分类或分级来说是一个进步,对地下水因素修正我没有什么意见,对地应力修正问题我的看法是,你们在地应力修正里面强调了高地应力的修正,这是正确的。但是我在1986~1989年在军都山隧道工作的时候,发现军都山位于燕山褶皱带里面,应该是高地应力区,可是塌方那么厉害。这是为什么?杨志法教授做了一下利用变形监测结果进行地应力反分析,分析结果是侧压力系数仅为0.1,也就是说侧向应力仅为最大(垂直)主应力的10%,还不到弹性侧胀系数ξ的一半。这说明,这个地区是低地应力地区。这样我就明白了,侧向应力小,当然塌方就厉害了。显然,低地应力也是一个大问题。正确的认识应该是将地应力划分为三档,即高地应力地区、中等地应力地区和低地应力地区。高地应力地区地下工程建筑中主要地质灾害是岩爆、剥离、板裂化、塑性收敛变形。低地应力地区地下工程建筑中的主要地质灾害是塌方和涌水,它的危害比高地应力还厉害。在这种地段产生塌方可能塌到洞顶,军都山隧道就是一个很好的实例,过去只知道塌方,而不知道原因在哪里,所以我说认识低地应力这一事实是十分重要的。现在我比较强调低地应力了,我在今年出版的《工程地质与地质工程》里面专门谈了低地应力问题,还给出了低地应力地区的地质标志。我希望将低地应力问题在这个《标准》里面给予充分重视。我建议可否将划分的标准采用自重的侧向应力系数ξ为依据,大于它的为中等地应力,小于它的则为低地应力地区,请你们研究一下。这个问题在地下工程里十分突出,在地面工程里面不十分大。因此我希望将低地应力地区的地质标志在《标准》里补充进去,可参考我写的《工程地质与地质工程》书里面的内容。地应力划分为三档很重要,高、低地应力地区地下工程建筑都有特殊的问题,中等地应力地区比较好。

(6)这个《标准》应作为岩体基本质量分级标准,暂不涉及各类工程实用的分级标准。我很同意你们在岩体分级标准里面首先给出岩体基本质量分级标准,而对各类工程岩体分级来讲暂不涉及,因为对具体工程来讲,与岩体稳定性有关的因素很多,你们在这里讲这么一点,也说明不了什么问题,最好还是不谈为好。如地下工程,范围大了,小至一个小洞,大至一个地下空间群,几十米至上百米的跨度,几十米至上百米的高边墙,仅仅那么几条来说明是说不明白的。目前一般分类里面都是以单轨隧洞尺寸,即5m为标准来定分级标准,双轨隧洞就得专门研究,因为双轨隧洞空间达10m,10m空间软弱结构面切割成的块体塌方机遇就多了,简单地用质量标准来评价它的稳定性就不是那么回事了。因为软弱结构面切割成的块体在里面起作用了,尤其是在地下工程中主要是自重和地应力起作用,当地应力低时就很容易产生塌方了;不像坝基,坝基里重力对岩体稳定性有好的作用,只有缓倾角软弱结构面在水平力推动下才有可能失稳。高层建筑问题就更不大了,它的水平推力是很小的。所以我的意见是关于各类工程的岩体质量分级在这个《标准》里不提,而把地应力和地下水作为岩体质量评价的修正内容,制定一些一般的修正办法纳入这个《标准》里面去,可能更合适一些。你们在这个《标准》里对地应力和地下水采用系数修正的办法进行修正,可能比采用降级的办法进行修正更准确一些,这个方法前进了一步。把地应力和地下水因素对岩体基本质量的影响,以修正系数来修正我是赞成的,在这里暂不要考虑工程为宜,目前除地下工程经验多一些外,地面工程的岩体质量分级的经验是十分少的。尽管目前在坝基岩体质量方面研究的很详细,作为岩体质量分级标准也提不出来。比如说地应力在坝基里就没有考虑,实际上是应该考虑。对任何工程中的岩体质量评价,地应力地下水都应该修正,而对于地下工程要考虑尺寸,对边坡工程也要考虑工程尺寸,边坡高度也是一个很重要的因素。工程因素有很多,在这个《标准》内仅仅几条不易讲清。这个问题留给专业标准来处理可能更好些。我建议将第四章标题改为“工程岩体分级的环境因素修正”好一些。

还有一个小问题,我很欣赏你们的创新精神,将分类改成分级,提出岩体基本质量概念,给出岩体质量系数(Q)等,这都很好。可是在这个《标准》里有一个矛盾,为什么在这本《标准》里出现了“岩石工程”和“岩体分级”的字样,我建议将“岩石工程”改为“岩体工程”统一起来更好些。

总的来说,我认为这个《标准》编的不错,思路比较清晰,理论依据比较可靠,质量也比较高,可以作为推荐性标准公布实施,在实施中总结经验,进一步修正,然后作为强制性标准公布实施为宜。



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