巖體體積節理數的確定新方法

王前進

南京市測繪勘察研究院股份有限公司 江蘇 南京 210019

1 巖體完整性定量確定方法

節理裂隙發育情況是評價巖體完整性的主要方法，是巖體強度、巖體穩定性的控制性因素。國內工程界一般采用巖體完整性指數、巖體體積節理數評價巖體完整性，其中以巖體完整性指數為主要定量指標，巖體體積節理數為代用定量指標。采用時，須按《工程巖體分級標準》（以下簡稱“規范”）表3.3.2查得對應的值后，再評價巖體完整性。規范附錄B規定巖體體積節理數應采用直接法和間接法。

2 既有巖體體積節理數量測缺點

公式（1）采用的即為間距法，根據李攀峰等的研究成果，以三組節理面為例，僅在三組節理面兩兩相互垂直時（正方體），且法線方向與空間位置的上、下、前、后、左、右完全一致時，公式（1）才能真實反映巖體節理數，實際結構面產狀錯綜復雜，很難滿足節理面兩兩相互垂直的條件。當三組節理面不相互垂直時，各組節理面法向間距1m圍成平行六面體的節理條數，即為，這個平行六面體的體積小于1m3，不能代表單位體積內巖體節理數。

山區線路勘察時，勘探孔間距往往較大，無法進行跨孔法波速試驗，單孔波速確定Kv代表性不足。山區巖體出露點一般較多，為巖體體積節理數觀測提供了便利條件，山區線路勘察借助巖體體積節理數?，確定巖體完整性應用較為普遍，但由于上述原因，確定的不能較為準確的反應巖體的完整性，導致后期隧道施工中圍巖坍塌時有發生。

3 球體法的確立

當有3組、4組、5組……n組節理面時，假定每組節理面法向間距1m時，端部均有節理面或節理面的平行面，節理面（或節理面的平行面）在法向間距1m圍成平行6、8、10……2n面體，假設兩兩結構面夾角相等，隨著節理面組數增加，結構面法向圍成的間距1m圍成平行多面體無限接近直徑為1m的球體。

采用單位球體體積作為單位體積時，任意結構面（假設同組結構面間距相等）的條數是唯一的。

4 球體法與規范直接法、間距法比較

圖1

圖2

圖3

圖4

表4 .1 球體法、直接法、間距法對比

由圖1～圖4及表4.3可知，對不同結構面，采用不同方法確定是差異較大，甚至影響到完整性評價結果，對球體法和間距法，當節理面真間距一定時，同傾向不同傾角或同傾向不同傾角時，確定的分別相同，即不受傾向、傾角的影響。球體法確定的約為直接法的0.9倍，間距法確定的約為直接法的0.72倍，球體法更為接近巖體節理面實際情況。

以紫金山某場地深基坑工程，勘察時，在水平的測面上沿正北方向布置6m長測線，測定結構面的分布情況，沿線共發育3組結構面，測量結果見表4.2，球體法、間距法、基坑開挖時直接法確定的及巖體完整性見表4.3。

表4 .2 紫金山某場地結構面發育情況

表4 .3 紫金山某場地球體法、間距法確定

5 結束語

本文分析了按規范采用直接法、間距法量測、統計的不足，從多組結構面出發，提出采用球體法量測、統計結構面的球體法。當節理面真間距一定時，球體法確定不受傾向、傾角的影響。勘察期間往往不具備直接法量測巖體體積節理數，球體法確定的較規范間距法更為接近巖體節理面實際情況，可作為工程勘察定量確定巖體完整性的方法。