一 建矿业工程管理与实务矿山地质和工程地质Word文件下载.docx

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按塑性指数分为：

黏土和粉质粘土；

按液性指数可分为：

坚硬粘土、硬塑粘土、可塑黏土、软塑黏土和流塑粘土。

（二）土的工程分类

　　在土方工程施工中，一般按开挖的难易程度（即土的坚实程度）将土进行分类。

共分为八类十六个级别。

　　土的坚实程度分类表（见P13--14）

注意二点：

1）从五类土（五级以上）及以上部分使用爆破方法；

2）七类土（十级）及以上只能用爆破方法。

二、土的物理性能指标和工程性质

（一）土的基本物理性质指标

　　密度、重度、相对密度、干密度、干重度。

　　土的基本物理性质指标表下页表

例题：

在天然状态下，土中水的质量是20g，土的质量是80g。

则土的含水量是（　　）。

A．20%

B．25%

C．30%

D．50%

答案：

B

（二）黏性土的状态指标

　　1、土的塑性指数（IP）：

是土体液限和塑限的差值（用无百分符号的百分数表示）。

塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越大。

土能结合的水越多，塑性指数越大。

　　2、土的液性指数（IL）：

是指黏性土的天然含水量和土的塑限的差值与塑性指数之比。

液性指数IL在0--1之间。

液性指数越大，则土中天然含水量越高，土质越软。

黏性土的状态与含水量关系图

（三）土的工程性质

1、土的可松性

　　指土经过挖掘后，组织破坏，体积增加，虽然经过回填压实，仍不能恢复原来体积的性质。

一般用最初可松性系数Kp和最终可松性系数Kp′表示。

　　Kp=V2/V1，Kp′=V3/V1

式中：

V1—开挖前土的自然体积；

　　　V2—开挖后土的松散体积；

　　　V3—运至填方处压实后的体积。

土的初始可松性系数Kp、最终可松性系数Kp’的关系是（　）。

A．Kp>

Kp’>

1

B．Kp=1

C．Kp<

KP’<

D．Kp>

Kp’<

1

A

2、土的压缩性和地基变形

　　土体在附加荷载作用下，或松土经回填压实，均会使土体压缩，土的这种性质称为土的压缩性，一般用压缩系数表示。

　　利用土的压缩性可计算地基上的附加荷载所引起的基础最终沉降变形。

当影响深度范围内有多种土层时，可分别计算后累加。

地基沉降要考虑土体应力历史的影响。

超固结土和欠固结土的沉降有不同的规律；

土的固结沉降还和时间有关。

3、土的休止角：

无黏性土在自然堆积状态下的坡角，也即土体可以自稳的坡度。

三、土的抗剪强度

　　土的抗剪强度是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。

（一）抗剪强度计算

　　σ—作用于剪切面上的法向应力，KPa；

　　φ—土的内摩擦角，（º

）

　　c—土的黏聚力，KPa，它表示法向应力为零时土的抗剪强度，砂类c=0。

（二）影响土体抗剪强度的因素

1、无黏性土的土性及其孔隙比影响

　　土性（颗粒大小、粗糙度、颗粒自身强度、级配等）及土体孔隙比等因素对无黏性土抗剪强度具有重要影响。

紧砂的初始孔隙比小，颗粒间排列紧密，内摩擦角值较大。

松砂内摩擦角近于休止角，其强度随土的紧密程度增加而趋于增大。

2、有效应力影响

当没有排水条件或来不及排水时，土体受压时就会使孔隙水压增加而降低土体抗剪强度。

3、土体的固结影响

正常固结的黏性土在受剪过程中的特性类似于松砂；

超固结土类似紧砂，有明显的峰值，最后呈应变软化型。

关于影响无黏性土体抗剪强度因素的正确说法是（　　）。

A．土体颗粒级配越均匀其抗剪强度越高

B．土颗粒排列越紧密，其内摩擦角越高

C．松砂的内摩擦角为零

D．颗粒粗糙度越大，排列越不整齐，其强度越低

四、土压力

　　土压力可以用挡土墙后土体对墙体侧面的压力来表示。

　　根据墙体的移动方向，土压力可以分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

　　土压力大小不仅与挡土墙的移动方向有关，而且和墙后土体种类、土面形式、墙的截面刚度，地面荷载等因素有关。

　　土压力性质、大小对基坑支护有重要影响，是边坡稳定的决定因素。

五、岩石的基本力学性质与质量评价

（一）岩石基本力学性质

1、岩石的压缩变形与破坏特性

　　岩石是一种地质材料，一般含有大小不同的结构性缺陷（节理等）与裂隙，这是影响岩石变形和承载能力的重要因素。

　　岩石是一种脆性材料，压、拉强度相差很大。

岩石的压缩变形伴随有裂隙开裂的过程，有体积膨胀现象，被称为扩容。

随着围压的提高，岩石的脆性减小、峰值强度和残余强度提高。

岩石在断裂的瞬间，能量突然释放，造成岩石爆裂。

2、岩石破坏与岩石承载能力

　　充分利用岩石承载能力是地下岩石工程的重要原则。

（二）节理的影响和岩体力学特性

　　岩体内存在有节理面（弱面）是影响岩体力学性质的重要因素。

节理面的影响因素包括节理面本身的（强度、变形、结构形式等）性质、节理面的分布（密度和朝向）等因素决定。

　　节理面是岩体的弱结构，一般会使岩石的强度降低，变形模量降低，形成岩体变形和强度的各向异性。

　　节理面的抗剪强度的因素包括节理面的接触形式、剪胀角大小、节理面粗糙度以及节理面充填的情况（充填度、充填材料性质、干燥和风化程度）等。

（三）岩石质量评价

1、岩石质量评价的作用

　　岩石质量评价就是利用一些重要而容易获得的参数，针对岩石赋存条件，评价其影响性大小的方法。

岩石的质量评价是岩石工程分类的一项基本依据。

2、岩石质量评价的一些重要参数和方法

1）岩石的单轴抗压强度和普氏系数

　　岩石单轴抗压强度是评价岩石质量的基本参数。

一般采用饱和状态的岩石单轴抗压强度值作为评价的参数，现场采用点荷载方法获得。

普氏系数全称为岩石坚固性系数，可用以评价岩石可钻性、可爆性、稳定性等多方面特性。

表达式为

　　普氏系数在8以上就是坚固岩石，3~4属于中等坚固岩石，2以下就是软弱性岩石了。

2）岩石的完整性系数（KV）

Vmp—原岩处岩石纵波波速，km/s；

Vrp—巷道围岩纵波波速，km/s。

3）岩石质量指标（RQD）

（四）《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015的围岩工程分类

　　根据岩石的基本类型、岩石质量参数和工程条件等三方面指标，进行评价分类。

　　1、岩石结构的基本类型：

有整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构等形式。

　　2、岩石质量参数：

主要是岩石单轴抗压强度，也可采用点荷载试验值、围岩纵波速、岩体完整性系数等参数。

3、工程条件：

岩体强度应力比Sm

σ1-最大原岩（主）应力（当σ1未知时用岩石的平均容重与巷道深度的乘积代替）

　　三部分指标评价结论不一致时，应以较低的指标为准。

1G411022地质构造及其对矿山工程影响

一、岩石分类及其特性

　　岩石按其成因分为三大类别，即：

沉积岩、岩浆岩和变质岩。

（一）沉积岩（也称水成岩）

　　通常以层状形式分布，具有明显的层理性。

根据沉积条件和成分不同分为砾岩、各种砂岩及黏土岩、各种碳酸岩（包括石灰岩、灰岩等）。

　　机械性沉积岩的组成包括颗粒成分与胶结成分。

粗颗粒沉积岩性质主要取决于胶结成分，胶结成分包括硅（矽）质、铁质、钙质及泥质等，硅质和铁质胶结岩石较坚固，钙质易溶解，泥质遇水后软化。

细颗粒沉积岩的性质与颗粒的矿物成分有很大关系，如高岭石、蒙脱石、伊利石等遇水后极易泥化。

（二）岩浆岩（又叫火成岩）

　　根据成因分为火山岩和侵入岩。

深成的侵入性岩浆岩形体大、结晶较均匀，浅成的侵人性岩浆岩组织结构复杂，喷出性火山岩常含有不同的凝灰成分，并会有间层等不规则结构。

　　深成岩→浅成岩→喷出岩之间的强度和抗风化能力形成高到低排列。

岩浆岩一般被视为均质、各向同性体（除部分喷出岩），物理力学性质的指标比较高。

（三）变质岩

　　随变质环境（母岩种类、温度、压力）的不同，有石英岩、片麻岩、板岩、大理岩等多种。

　　一般具有结晶和定向排列结构，但其成分多种多样，变质程度也有深浅区别，因此岩性差别较大。

　　变质岩的母岩如是沉积岩，变质会改善其力学性质，变质程度越深岩性越好。

关于岩石性质，叙述正确的是（　　）。

A．含高岭石、蒙脱石等成分的岩石孔隙率小、渗透性差，遇水后极易泥化

B．含有硅质和铁质胶结成分的岩石较坚固，钙质胶结难于溶解

C．深成的侵入性岩浆岩形体大、结晶较均匀，强度高，抗风化能力弱

D．变质岩一般具有结晶和定向排列结构，变质程度越高岩性越差

二、地层赋存特点与地质构造的主要形式

（一）地层单位

　　地层划分单位：

界、系、统；

　　地质年代单位：

代、纪、世。

（二）岩层产状

　　走向：

倾斜岩层面与水平面的交线，构成岩层走向线方向。

　　倾向：

通常指向岩层倾斜向下且与走向正交的方向。

　　倾角：

岩层层面与水平面的交角。

岩层产状图

（三）地质构造主要形式

1、地质构造形式

（1）单斜构造：

在一定范围内岩层或矿体大致向一个方向倾斜的构造形态。

（2）褶皱构造：

岩层或矿体受水平挤压后弯曲，但仍保持连续性的构造形态。

褶皱构造的基本单位是褶曲，褶曲是岩层的一个弯曲。

褶皱构造分为背斜和向斜。

背斜是岩层层面凸起的弯曲构造。

向斜是岩层层面凹下的变曲构造。

　　（3）断裂构造：

岩层或矿体受力后产生断裂，失去连续性和完整性的构造形态。

断裂面两侧岩层或矿体没有明显位移的叫裂隙，断裂面两侧岩层或矿体发生明显位移的叫断层。

三种地质构造图（单斜构造）

三种地质构造图（褶皱构造）

三种地质构造图（断裂构造）

2、断层的基本知识

（1）断层的要素

　　1）断层面和断层线：

岩层沿之断裂的面；

断层面与地面的交线。

　　2）交面线：

指断层面与矿体或煤层的交线。

　　3）断盘：

指断层面分开的两侧岩体，上盘和下盘。

　　4）断距和落差：

断层两盘相对移动的距离，落差指垂直断距。

　　5）断层的走向、倾向和倾角

（2）断层的分类

按断层上下盘相对移动的方向的分类：

1）正断层：

上盘相对下降，下盘相对上升的断层。

2）逆断层：

上盘相对上升，下盘相对下降的断层。

3）平推断层：

两盘沿近直立的断层面作水平移动的断层。

根据断层走向与岩层走向的关系分类：

1）走向断层：

断层走向与岩层走向平行的断层。

2）倾向断层：

断层走向与岩层走向垂直的断层。

3）斜交断层：

断层走向与岩层走向斜交的断层。

三、原岩应力概念及其在矿山工程中的地位

（一）原岩应力在矿山工程中的地位

　　原岩应力是指地下未受扰动的原始应力分布状态。

　　原岩应力主要由自重应力和构造应力组成；

　　原岩应力是引起地下结构荷载的根本因素。

　　支护荷载的大小直接与原岩应力有关。

关于原岩应力与井巷工程稳定性的关系，观点正确的是（　　）。

A．支护荷载就是原岩应力，原岩应力越大，支护荷载越大

B．围岩条件相同时，原岩应力越大，越不利于井巷工程的稳定

C．井巷开挖破坏了原岩应力的平衡，所以必须要支护

D．原岩应力仅在开挖初