廣西龍勝三門滑石礦巖體質量評價

方榮豪

(廣西龍勝華美滑石開發有限公司， 廣西 桂林市 541703)

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0 前 言

巖體質量評價的基本方法是巖體工程分類，或稱巖體分級，直接服務于巖體工程設計和施工，是解決巖體工程中多種力學問題時的一項基礎工作，使用普遍。該項工作以現場調研為基礎，一般是基于現場巖體工程地質調查而開展的。目前巖體分級的方法有數十種，大致可分為以下幾類：

(1) 單一力學指標分級法，如巖石抗拉強度分級法、單向抗壓強度分級法、普氏系數(f)分級法等；

(2) 單一非力學指標分級法，如美國蒂爾(Deer，1969)的巖石質量指標RQD分級法、日本小野(1963)的巖體完整性系數分級法；

(3) 多項指標綜合分級法，根據表達式的不同，又分為乘積法與和差法兩種，典型的乘積法如揶威巴頓(Barton，1974)的巖石隧道指標Q系統、我國的水利水電工程巖體分類(1978)，典型的和差法如南非Bieniawski 的巖體分級系統(RMR分級法，1984)、巖體地質力學分類法(MRMR分類法)，我國的工程巖體分級標準(BQ分級法)也屬和差法；

(4) 巖體結構類型分類法，如中國科學院地質研究所巖體分類、鐵道部1972年制定的鐵路隧道圍巖分類、煤炭系統的圍巖分類、冶金系統的圍巖分類等；

(5) 巖體地質指標分級法，如Hoek 的GSI(地質強度指標)法。

上述幾類方法中，有的簡單、方便，主觀因素干擾小，但考慮涉及巖體質量的因素不夠全面；有的則適應面較窄，具有行業局限性；南非Bieniaski的RMR分級法和Barton的巖石隧道指標Q系統分級法，考慮的因素較全面，是當前國際最具代表性的兩種巖體分級法。此外，巖體地質力學分類法(簡稱MRMR分類法)，與Bieniawski的巖體分級系統 RMR分級法類似，但對RMR分級法進行了部分修正。本次研究采用RMR分級法、Q系統分級法和MRMR分類法共3種方法進行巖體分級。

1 礦床地質特征

廣西三門滑石礦床賦存于合桐組上段第三分層的白云石大理巖中，呈似層狀、透鏡狀或不規則體產出。礦層產狀與圍巖基本一致，明顯受層位控制，具有層控礦床之特征。

本礦床共圈出14層礦，計40個礦體，礦體傾向由向斜兩翼向核部傾斜，傾向西或東，傾角一般15°～40°，東翼較陡，局部大于45°；礦體走向向南傾斜，傾角15°～45°。礦體沿走向或傾向常具分枝復合、膨大縮小現象，局部膨大復合成厚達89.8 m的復合礦體，沿向斜兩翼則逐漸變薄，甚至尖滅。

礦體與圍巖界線清楚，局部地段以低含礦率與滑石化白云石大理巖呈漸變過渡關系。礦體圍巖主要為白云石大理巖。巖石質地較堅硬，一般具硅化、綠泥石化或弱滑石化。礦體頂底板白云石大理巖中常見不同程度的滑石化，滑石呈不規則細脈狀、網脈狀或團塊狀分布。個別情況有少量圍巖為綠泥石板巖、千枚巖和蝕變輝綠巖。礦體中的夾石主要為交代殘留的白云石大理巖、滑石化白云石大理巖，局部見少量滑石巖或綠泥石滑石巖，偶含少量黃鐵礦。

礦區地下水賦存于風化裂隙、溶蝕裂隙和構造裂隙中，主要接受大氣降水的補給，次為溪流補給。區內斷裂構造發育，按其走向大致有NE、NNW和近EW向三組，以前兩組最為發育，延伸數百米至數公里。構造破碎帶寬數米至數十米，一般由壓碎巖、斷層泥及構造透鏡體組成，泥質膠結，比較緊密，透水性差；而破碎帶兩側與圍巖接觸帶裂隙發育，導水性能好。礦區巖溶主要發育于白云石大理巖層中，發育程度不均勻，該巖層含裂隙巖溶水，富水性中等，是礦床充水最主要的含水層。

礦區水文地質條件中等復雜；工程地質條件屬中等偏復雜。

2 巖體質量評價

2.1 RMR分級

RMR分級法采用完整巖石單軸抗壓強度、RQD值、節理間距、節理狀態(連續性與充填狀況)和地下水情況5項參數與節理方向的修正參數，共6項指標。分級步驟分為三步：首先，參照表格獲取各單項參數的評分值，把各單項分值加在一起得到總評分值，按照總評分值劃分巖體級別；第二步，依據節理產狀及地下水對工程的影響大小，對巖體的總評分值稍作修正；第三步，為分級應用，即根據本方法建議的巖體工程圍巖分類表，預測圍巖的自穩時間以及開挖難易程度等。

滑石、白云石大理巖、滑石化大理巖和輝綠巖是廣西龍勝三門滑石礦的4種主要巖石，根據巖體的物理力學性質和工程地質特征，按照RMR分級法進行巖體分類，結果見表1。

表1 三門滑石礦巖體RMR分級

2.2 Q系統分級

該法也稱巖石隧道指標Q系統分級法，由挪威土工研究所(NGI)的巴頓(N.Barton)等人依據200多個隧道的實測資料于1974年提出來的，至2013年止累積案例已達1600多個。Q是巖體質量的簡稱。其表達式如下：

(1)

式中:RQD——巖石質量指標值；

Jn——節理發育情況評分；

Jr——節理面粗糙度評分；

Ja——節理蝕變程度評分；

Jw——裂隙水影響系數；

SRF——地應力影響系數。

該式可看作三個參數的函數：(1)結構體尺寸大小(RQD/Jn)，比蒂爾的單獨用RQD指標好；(2)結構面抗剪強度(Jr/Ja)，考慮了不連續面的形態、蝕變和充填物特征；(3)有效應力(Jw/SRF)，是一個復雜的經驗參量。

根據對三門滑石礦有關資料的分析比對，參閱相關文獻，選擇相對應的評分值代入公式(1)中，對巖體質量Q值進行計算。表2為三門滑石礦巖體的Q系統分級結果。

表2 三門滑石礦巖體Q系統分級

2.3 巖體MRMR分級

巖體MRMR分級法，即巖體地質力學分類法的簡稱，也稱Lanbscher巖石力學分類法。該分類法采用了與南非Bieniawski 分級法相同的5項參數，但在某些細節上有所變動。五個級別中的每一級又細分為子級A 和B，對于完整巖石單向強度指標值的評分范圍進行新的劃分，對節理疏密和節理條件也采用了新的評價標準。

應用巖體評價指標之前，要對有關參數指標進行必要的修正，需要考慮的弱化因素有：爆破振動、采動應力或誘發應力、風化作用、已經暴露的基巖產狀、巖體蠕變和松馳等。依據現場巖體環境情況對5項參數值進行必要修正后，按照修正后的總分值，對照表格劃分巖體的質量級別。

根據三門滑石礦的物理力學性質和現場地質情況，按照Laubscher提出的巖體地質力學分類法進行巖體質量分類，得到三門滑石礦4種巖體的MRMR分類結果，見表3。

2.4 評價結果綜合與分析

雖然對巖體質量的描述有別，但實際上按照五級劃分標準，本次RMR分級、Q系統分級和MRMR分級三種分級方法的分級結果是完全一致的。

RMR分級和Q系統分級是當前國際上最具代表性的兩種巖體分級法，在巖體工程的穩定性評價中應用十分廣泛。二者之間存在一定的關系，不少研究者對此進行過較為深入的研究。MRMR分級法和RMR分級法十分類似，這兩種分級法的結果應該接近或者一致。從本次應用來看，二者總的評分值雖然有少許差別，但最終的分級結果是一致的。MRMR分級法是RMR分級法的修正和細化，其結果應該更加理想，但其操作性不如RMR分級法好。

3 結 論

同時采用RMR分級法、Q系統分級法和MRMR分級法對三門滑石礦4種主要巖體的質量進行評價，結果為：滑石的巖體質量級別為Ⅳ級，屬于“差巖體”類型；白云石大理巖的巖體質量級別為Ⅱ級，屬于“好巖體”類型；滑石化大理巖和輝綠巖的質量級別為Ⅲ級，屬于“中等巖體”類型。

參考文獻：

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