基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用分析

摘要：岩体力学参数的准确性和合理性，可以保证岩体的工程优化与稳定评估，还可以使地质强度的参数更容易计算出来。在施工现场的评价、分析、调查、岩体质量指标以及工程地质都是以Hoek-Brown为基础进行的，所以我们在进行室内实验或者野外工作时，开始尝试在基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究。把基于Hoek-Brown的泥沙岩强度指标图引入节理条件、岩石矿物结构以及完整岩心长度等参数中去，得出地质强度指标的量化取值；把地质强度指标图中的岩体结构用完整岩心图来表达，同时对所得的图片进行岩体结构、采芯率以及野外岩芯的描述；基于Hoek-Brown的矿物结构地质强度指标图进行花岗岩弹性模量的计算。

关键词：矿物结构；钻探的花岗岩；地质强度指标；研究及应用分析

文章编号：1674-3954（2013）09-0245-02

Hoek-Brown准则与地质强度指标是世界都比较常用地质特征，其中地质强度指标参数是根据结构面特征、岩体结构等一些地质因素得出的，这就使得地质强度指标与岩体力学、工程建筑缺一不可，影响地质强度指标参数的有岩体风化和岩体结构类型两个方面，目前的学术研究重点放在岩体结构中，岩体结构与岩体风化在物理上来讲是息息相关的，然而地质强度指标经过学者多年的研究，发现它从主观性来讲取值过程过于强势。目前比较常用的地质强度指标计算法是2002年E.Hoek创造出的RocLab软件。

1 泥砂岩地质强度指标的研究

目前的地质强度指标是根据地质露头从而得出，这就导致在钻探中不太实用，而对于工程勘察来说钻探是最重要的方法，它主要研究岩体力学参数。泥砂岩地质强度指标是根据RocLab软件得出，跟Hoek-Brown准则得出的泥砂地质强度指标相比，前者具有更丰富的结构面特征和岩体结构，并且对于砂岩的页岩、粉砂岩以及泥岩都有更为细致描述。泥砂岩地质强度指标主要考虑节理表面特征和岩体结构类型，其中岩体结构类型分成泥岩夹砂岩层或者泥质粉砂岩层、页岩夹有砂岩层或者粉砂岩层、粉砂岩与砂岩混合共层、砂岩为块状结构呈现出有粉砂岩夹层，其中泥岩夹砂岩层或者泥质粉砂岩层显示岩块之间的相互镶嵌作用非常差，岩体整体呈现混合状，且岩体容易破碎，或者呈现出浑圆状岩块与棱角状岩块组成；页岩夹有砂岩层或者粉砂岩层显示有很多组棱角状岩块，都是由很多组不同切割面不连续相互切割形成的，并且都经历了断层活动或者褶曲活动；粉砂岩与砂岩混合共层显示镶嵌状部分扰动岩体，有四组或者更多组棱角状岩快，都是由很多组不同切割面不连续相互切割形成的；砂岩为块状结构呈现出有粉砂岩夹层显示出很好的镶嵌状未被扰动岩体，有三组不同切割面不连续相互正交切割形成，且岩体呈现立方体状。节理表面特征根据风化特征、粗糙度、泥砂岩强度、粉砂质、页岩以及泥质依次分成非常好、好、一般、差、非常差五个阶段，非常好呈现出表面没有经历过风化，还很新鲜，但是却非常粗糙；好呈现出表面有铁锈，并且有轻微的风化，表面粗糙；一般呈现出表面有弱风化现象，表面光滑，或者呈现腐蚀变化；差呈现出密实的膜覆盖，且镜面有擦痕出现强风化，或者呈现出有棱角状碎屑充填；很差呈现出整体强风化，镜面有擦痕，还有软粘土膜，或者呈现出粘土充填。

2 花岗岩地质强度指标的研究

花岗岩地质强度指标的取值图基于泥砂岩地质强度指标的取值图，加上野外花岗岩的分布和野外花岗岩矿物的特征，以及结构面特征参数、岩体结构参数和岩石矿物结构参数来进行一个可以只针对花岗岩的地质强度指标取值图。花岗岩的地质强度指标取值图需要岩石结构、节理条件以及岩体结构才能构成，而完整岩芯的长度可以确定岩体的结构，节理粗糙度、节理充填、节理风化程度可以确定节理条件，矿物成分、颗粒大小、颗粒相互关系可以确定岩石结构。

完整岩芯长度地质强度指标的测量方法为对比岩芯的中心面与岩芯上断面、岩芯下断面之间的距离，它是指以钻探为基本工程可以独立进行测量岩芯长度，并保证岩芯的完整性。地质强度指标可以为钻探显示地下水地质环境、地下节理、地下断层、风化情况、节理组数、节理间距以及节理走向等。地质强度指标与钻探岩芯之间的关系为，当岩芯的大小或者钻杆面积的大小数值一定时，完整岩芯长度地质强度指标等于控制岩块体积，所以地质强度指标的研究也就是岩块体积的研究；当岩体结构呈现整体状时，地质强度指标需要大于100cm，岩芯结构表面为粗糙、新鲜，且岩芯是非常好的镶嵌状，所以花岗岩的斜长石、云母、钾长石、岩块、节理表现为没有高岭土化、暗色矿石都光泽较好、表面亮度与新鲜度好、断面光泽度与新鲜度好、没有节理；当岩体结构呈现块体状时，地质强度指标在30～100cm之间，岩芯、岩体、岩芯镶嵌、云母、长石、石英表现为长柱状、未扰动、镶嵌好、露出云母、不风化、表面新鲜；当岩体结构呈现层状时，地质强度指标在10～30cm之间，岩芯表现为棱角状岩块、不连续面为3～4组以及受到小部分扰动，并且斜长石和云母显示为高岭土化、风化；当岩体结构呈现碎裂状时，地质强度指标在3～10cm之间，岩芯表现棱角状岩块，且表面是由多组不连续互切形成的，都经历过断层活动或者皱曲活动，斜长石和云母已经有风化；当岩体结构呈现散体状时，地质强度指标在1～3cm之间，岩块显示为相互镶嵌，并在镶嵌作用下出现混合状和结构破碎；当岩体结构呈现剪切破碎状时，岩体结构以破碎，完整岩芯基本不会出现了，斜长石、云母、采芯率表现出明显的高岭土、完全风化和效率极低，所以节理的切割使得岩体呈现同性。

岩石结构是指矿物颗粒的相互关系、大小、自行程度、晶体形态、矿物相互关系以及结晶程度所形成的岩石的参数，花岗岩在工程上受矿物之间的相互关系、成份以及颗粒大小的影响。岩石是由矿物组成，且矿物必须具有一定的结构，当花岗岩中的矿物成分主要为长石类、石英类、似长石类，则呈现浅色，当花岗岩中的矿物成分主要为角闪石类、橄榄石类、黑云母类以及辉石类，则呈现暗色。

3 结束语

泥砂岩地质强度指标主要考虑节理表面特征和岩体结构类型，其中岩体结构类型分成泥岩夹砂岩层或者泥质粉砂岩层、页岩夹有砂岩层或者粉砂岩层、粉砂岩与砂岩混合共层、砂岩为块状结构呈现出有粉砂岩夹层，节里表面特征根据风化特征、粗糙度、泥砂岩强度、粉砂质、页岩以及泥质依次分成非常好、好、一般、差、非常差五个阶段。花岗岩的地质强度指标取值图需要岩石结构、节理条件以及岩体结构才能构成，而完整岩芯的长度可以确定岩体的结构，节理粗糙度、节理充填、节理风化程度可以确定节里条件，矿物成分、颗粒大小、颗粒相互关系可以确定岩石结构。

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