摘 要: 地質勘察工作中,隨著各種現代勘察測試技術的應用的日益推廣,促進了地質學和巖土力學理論為基礎的近代工程地質的發展。地質勘察中要根據具體的地質環境,進行認真細致的地質分析,并與巖土力學理論和實踐緊密結合加以分析,得出可靠的可供設計使用的巖土力學參數。
關鍵詞: 工程地質;勘察;地質分析
巖體力學實驗研究: 地質分析是巖體力學實驗研究的基礎, 如何將地質結構條件概化為地質模型,又將地質模型轉化為力學模型,而使邊界條件、巖體變形和破壞機理不失真, 這要求對巖體結構第一手資料準確、可靠。因此,巖體力學參數有充分的代表性,針對性和對巖體變形機理深刻的認識以及力學模型是否表征的問題的關鍵和要害。
1 原則
1.1 巖土物理力學性質參數
試驗成果可按巖土體質量類別、工程地質單元、區段或層位,分別用算術平均值、最小二乘法、圖解法、數值統計法或優定斜率法進行整理,并舍去不合理的離散值。應采用整理后的試驗值作為標準值,再根據水工建筑物地基或圍巖的工程地質條件進行調整,提出地質建議值,當采用結構可靠度分項系數及極限狀態設計方法時, 巖土性能的標準值宜根據巖土試驗性能的概率分布的某一分位值來確定。
1.2 土的物理力學性質參數
地基滲漏系數采用室內試驗或抽水試驗的大值平均值作為標準值;用于水位降落、排水計算宜用小平均值,供水工程計算可用平均值。粘性土地基,f/可采用室內飽和固結快剪90％,c可取20～30％,對于砂性土,f采用85％～90％,不計c值;土的抗剪強度宜采用試驗峰值的小平均值作為標準值; 軟土宜用流變值。
1.3 巖體的物理力學性質參數
當試件呈脆性破壞時, 壩基抗剪強度取值。
拱壩應采用峰值強度的平均值作為標準值;重力壩應采用概率分布的0.2分位值作為標準值或采用峰值強度的小值平均值,或采用優定斜率法的下限作為標準值?？辜魪姸炔捎帽壤龢O限強度作為標準值。當試件呈塑性破壞時, 以其屈服強度作為標準值,并考慮時間效應,并按流變影響進行折減。
總體變形指標應根據巖體實際承受工程作用力方向和大小進行原位試驗, 并采用壓力――變形曲線上建筑物最大荷載下相應的變形關系選取標準值。
1.4 結構面的抗剪強度
當結構面試件的凸起部分被啃斷或膠結充填物被剪斷時,采用峰值強度的小平均值作為標準值。
當結構面試件呈磨擦破壞時, 應采用屈服強度或流變強度作為標準值。
1.5 軟弱層、斷層的抗剪強度, 當試件呈塑性破壞時, 應采用屈服強度或流變強度為標準值
當試件粘粉含量大于30％或有泥化鏡面或粘土礦物的蒙脫石為主時, 應采用流變強度作為標準值。
在固結剪切中, 峰值與流變折減系數為0.8,屈服值與流變折減系數為0.93,其剪切帶屈服值相當于峰值60％～70％。
1.6 斜坡穩定計算參數
巖質邊坡潛在的滑動面的抗剪強度可取峰值強度; 古滑坡或多次滑動面的抗剪強度可取殘余強度。
2 方法
2.1 抗剪斷強度試驗資料整理分析方法
\\(1\\)檢查原始試驗資料,論證各試點峰值抗剪強度;\\(2\\)點繪原始資料水平位移―剪應力―垂直位移曲線;\\(3\\)確定抗剪強度特征值;對于脆性破壞型的砼／基巖抗剪,采用前端剪脹點作為砼／基巖膠結面不開裂的控制點,確定為近似比例極限。\\(4\\)依據大剪試驗剪面地質素描圖,分析多試點情況,確定剪切類型,點繪σ-τ關系曲線,分別整理單組及分類的抗剪強度指標。
2.2 巖體變形特征試驗資料分析整理方法
\\(1\\)檢查原始資料,判斷多級壓力下變形是否穩定;\\(2\\)對最后一級壓力下變形值進行修正,確定變形穩定值;\\(3\\)采用某級荷載下回彈線延長近似計算彈性模量, 解決部分試點由于卸荷至零點荷載扳脫離而造成的彈性變形不確切的問題。
2.3 優定斜率法
\\(1\\)優定斜率法的基本思路。
尊重巖體的結構特征, 不搞機械式的分解和裝配, 對組成巖體抗剪強度參數的兩個隨機變量f、c,利用其穩定性的差異和相關性,按先易后難的原則,先優定f,再求其c,建立參數取值較科學程度,習題減少主觀隨意性。其內容和步驟包括以下幾個方面。
① 巖體力學測試研究, 成果整理分析和參數選取均建立在巖體工程地質分級基礎上; ②加強現場試驗點和剪切面具體結構條件的調查、統計和分析;③注意巖體變形、破壞機理的研究,重視測試成果與試點地質條件對應關系的分析;④通過分析后,先優定各巖級摩擦系數; ⑤在此基礎上分別求出多各級相應斜率的凝聚力值。
\\(2\\)斜率優定的方法。
①綜合分析法:首先分析巖石在三維狀態下的強度特征,探索內摩擦角的變化規律,再根據各巖級試驗成果繪制τ-δ關系圖,從其點群分布的總趨勢和,并注意巖級試點應力――應變關系所顯示的特點,以及個別離散度試點的代表性,大致確定出點群上、下包線的斜率,最后參考工程實踐經驗,綜合分析確定各巖級的斜率;②公式計算法\\(巖體破壞經驗準則推求法\\)大量資料表明:庫倫強度準則中的摩擦系數應理解為:在最大正應力下的瞬時摩擦系數綜合值,因此,根據壩基巖體可能達到的應力水平,確定此應力區段骨的全部瞬時摩擦系數的平均值,以此作為摩擦系數的優定值,并按經驗破壞準則導出各巖級的優定內摩擦角。
2.4 統計和概率方法
統計和概率方法是建立在足夠有效的數據采集的基礎上,根據這些數據樣本求得統計學特征和經驗概率分布,再由統計推斷獲得參數的理論概率分布函數的一種方法。
3 巖土力學參數的內容
3.1 地下洞室巖體物理力學參數內容
工程地質勘察經驗匯編提出圍巖主要物理力學參數有:密度γ、凝聚力c、內摩擦角φ、變形模量E0、泊桑比μ。
各個地勘報告提出一下洞室巖體力學參數內容是不一致的, 而不同功能的隧洞設計使用指標是不一致的, 大跨度地下廠房、地下洞室合作的指標也有不同。因此,地下洞室巖體力學參數必須根據水工建筑物結構、功能提出滿足設計使用的指標。
3.2地基巖體物理力學參數的內容
在閱讀我們的地勘報告中,地基巖體物理力學參數的內容也存在一定差異,但總的內容是一致的。其主要指標、巖體抗剪強度、地基承載力、變形指標、軟弱夾層抗剪指標,但這些指標有個共同特點,指標基本相同, 沒有根據地質環境分析評價,特別是軟弱夾層指標,很多是無試驗資料,都是所謂的“類比”。
綜上所述,巖物理力學參數的內容是供設計使用的,因此,必須根據建筑物的結構、功能,才能提出相應的設計地質參數。同時,要分析巖土體在建筑物地基部分的地質環境,根據具體的地質環境,進行認真、細致的地質分析,并與巖土力學理論和實踐緊密結合,重視取樣質量、試驗方法、地質描述有機地結合起來加以分析,才能得出可靠的可供設計使用的巖土力學參數。
參考文獻
[1] 李君源,范維強.工程勘察中的水文地質問題[J].西部探礦工程,2005\\(S1\\).
[2] 玉盟.工程勘察中的水文地質分析與評價[J].科技資訊,2008\\(36\\).
[3]GB50021―94巖土工程勘察規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，1995．
