巖體體積節(jié)理數(shù)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(jié)理裂隙發(fā)育情況是評價巖體完整性的主要方法，是巖體強度、巖體穩(wěn)定性的控制性因素。國內(nèi)工程界一般采用巖體完整性指數(shù)、巖體體積節(jié)理數(shù)評價巖體完整性，其中以巖體完整性指數(shù)為主要定量指標，巖體體積節(jié)理數(shù)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(guī)范”）表3.3.2查得對應的值后，再評價巖體完整性。規(guī)范附錄B規(guī)定巖體體積節(jié)理數(shù)應采用直接法和間接法。

2 既有巖體體積節(jié)理數(shù)量測缺點

公式（1）采用的即為間距法，根據(jù)李攀峰等的研究成果，以三組節(jié)理面為例，僅在三組節(jié)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(jié)理數(shù)，實際結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀錯綜復雜，很難滿足節(jié)理面兩兩相互垂直的條件。當三組節(jié)理面不相互垂直時，各組節(jié)理面法向間距1m圍成平行六面體的節(jié)理條數(shù)，即為，這個平行六面體的體積小于1m3，不能代表單位體積內(nèi)巖體節(jié)理數(shù)。

山區(qū)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(qū)巖體出露點一般較多，為巖體體積節(jié)理數(shù)觀測提供了便利條件，山區(qū)線路勘察借助巖體體積節(jié)理數(shù)?，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(fā)生。

3 球體法的確立

當有3組、4組、5組……n組節(jié)理面時，假定每組節(jié)理面法向間距1m時，端部均有節(jié)理面或節(jié)理面的平行面，節(jié)理面（或節(jié)理面的平行面）在法向間距1m圍成平行6、8、10……2n面體，假設(shè)兩兩結(jié)構(gòu)面夾角相等，隨著節(jié)理面組數(shù)增加，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)面（假設(shè)同組結(jié)構(gòu)面間距相等）的條數(shù)是唯一的。

4 球體法與規(guī)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(jié)構(gòu)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(jié)果，對球體法和間距法，當節(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)面的分布情況，沿線共發(fā)育3組結(jié)構(gòu)面，測量結(jié)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(jié)構(gòu)面發(fā)育情況

表4 .3 紫金山某場地球體法、間距法確定

5 結(jié)束語

本文分析了按規(guī)范采用直接法、間距法量測、統(tǒng)計的不足，從多組結(jié)構(gòu)面出發(fā)，提出采用球體法量測、統(tǒng)計結(jié)構(gòu)面的球體法。當節(jié)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(jié)理數(shù)，球體法確定的較規(guī)范間距法更為接近巖體節(jié)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。