[发明专利]一种裂隙岩体工程稳定性分级方法

摘要

本发明公开了一种裂隙岩体工程稳定性分级方法，首先开展工程地质调查和室内岩石力学试验，然后进行块体化程度解算，包括初步整理结构面数据，确定表征单元体尺寸以及建立裂隙岩体数学模型，进而根据具体工程各项指标的情况，对照取值标准直接进行评分取值，最后根据各指标对裂隙岩体工程稳定性的影响程度，确定岩体块体化程度、岩石单轴抗压强度、节理条件、地下水条件四项指标来确定裂隙岩体工程稳定性的等级。本发明从三维空间上描述裂隙岩体的完整性，更加客观真实地反映裂隙岩体工程稳定性，与传统方法相比，能够有效减少靠钻孔获取ROQ值所消耗的大量资金和时间。

主权项

一种裂隙岩体工程稳定性分级方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）工程地质调查和室内岩石力学试验：采用精细网法对裂隙岩体进行工程地质调查，全面掌握结构面的空间位置、大小、方向、形状，节理条件以及地下水条件等参数，并开展室内岩石力学试验测定岩块的单轴抗压强度；（2）块体化程度解算：a）初步整理结构面数据，首先运用地质数据的几何学和统计学分析软件对结构面调查数据进行分组后，然后用表格处理软件软件对各分组数据进行统计计算，确定各组结构面的具体参数，掌握结构面的分布规律；b）确定表征单元体尺寸，采用块体化程度角度的方法确定岩体的表征单元体尺寸，确定出裂隙岩体的表征单元体大小在4—12倍的裂隙间距之间；c）建立裂隙岩体数学模型，首先将处理的结构面相关参数及选定的表征单元体尺寸输入到块体识别与解算软件中，计算裂隙在岩体表面上的迹线；然后进行裂隙筛选、块体识别及其体积计算，建立裂隙岩体数学模型；最后检查块体识别与分析结果，识别出所有块体及其体积，利用表格处理软件对块体体积数据进行处理并绘图，分析计算可得到块体体积与块体的百分比B₁；（3）确定各项指标的评分值：根据具体工程各项指标的情况，对照取值标准直接进行评分取值，各项指标评分值向量U=(u₁, u₂, u₃, u₄)，u_i为第i项指标评分值，其中各项指标的评分值取值方法如下：d）岩体块体化程度B₁的评分值u₁取值公式为：u₁=100(1‑B₁)，其中B₁为块体百分比；e）岩石单轴抗压强度B₂的评分值u₂取值，岩石单轴抗压强度大于200MPa时，评分值（u₂）取100；岩石单轴抗压强度在100~200MPa之间时，评分值（u₂）取70；岩石单轴抗压强度在50~100MPa之间时，评分值（u₂）取40；岩石单轴抗压强度在10~500MPa之间时，评分值（u₂）取10；岩石单轴抗压强度小于10MPa时，评分值（u₂）取0；f）节理条件B₃的评分值u₃取值，当节理面粗糙，不连续，闭合，力学性质高时，评分值（u₃）取100；当节理面稍粗糙，张开度<1mm，节理面岩石坚硬时，评分值（u₃）取70；当节理面波状光滑，张开度<1mm，中等连续性，含较硬的充填物时，评分值（u₃）取40；当节理面平直光滑或含厚度<5mm的软弱夹层，张开度1~5mm，节理连续时，评分值（u₃）取10；含当厚度>5mm的软弱夹层，节理连续时，评分值（u₃）取0；g）地下水条件B₄的评分值u₄取值，当地质地下水条件为干燥时，评分值（u₄）取100；当地质地下水条件为潮湿时，评分值（u₄）取70；当地质地下水条件为渗水时，评分值（u₄）取40；当地质地下水条件为滴水时，评分值（u₄）取10；当地质地下水条件为流（涌）水时，评分值（u₄）取0；（4）确定裂隙岩体工程稳定性的等级：根据各指标对裂隙岩体工程稳定性的影响程度，确定岩体块体化程度、岩石单轴抗压强度、节理条件、地下水条件四项指标对目标的权重向量为W=(w₁,w₂,w₃,w₄)=(0.4, 0.15, 0.3, 0.15)，按照F= U*W^T公式计算出裂隙岩体工程稳定性分级方法的总评分值，将得到的总评分值与裂隙岩体工程稳定性分级方法评价标准表对照，得到裂隙岩体工程稳定性等级，该裂隙岩体工程稳定性分级方法评价标准是：当裂隙岩体工程稳定性分级方法的总评分值总评分值为75~100时，分级等级为Ⅰ级，极稳定；总评分值为50~75时，分级等级为Ⅱ级，中等稳定；总评分值为25~50时，分级等级为Ⅲ级，不稳定；总评分值为0~25时，分级等级为Ⅳ级，极不稳定。