2014版岩土工程勘察案例精讲

第一篇第1章岩石性质与分类1第一篇岩土工程勘察参考规范：《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009版）《建筑工程地质勘探与取样技术规程》(JGJ/T87-2012)《工程岩体分级标准》GB50218-94《工程岩体试验方法标准》GBT50266-2013《土工试验方法标准》GBT50123-1999《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《公路工程地质勘察规范》JTGC20-2011《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2007《港口岩土工程勘察规范》JTS131-1-2010《水利水电工程地质勘察规范》GB50487-2008《城市轨道交通岩土工程勘察规范》GB50307-2012《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《工程地质手册》第四版第一篇第1章岩石性质与分类购书网址：第1章岩石性质与分类1.岩石质量指标RQD------《岩土工程勘察规范》2.1.8、3.2.5用直径为mm75的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，连续取芯，回次钻进所取岩芯中，长度大于mm10的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值，以百分数表示。根据岩石质量指标RQD，可进行如下划分：岩体分类好的较好的较差的差的极差的RQD(%)9090~7575~5050~2525【例题1】采用直径mm75的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进，在m1回次深度内取得岩芯长度分别为cm20、cm15、cm25、cm10、cm3、cm23，其余为岩屑，该岩石的质量指标RQD应为多少？【解】根据《岩土工程勘察规范规范》长度大于10cm的岩芯段长度为cm8323251520）（）（%83%10010083RQD，为较好的【注】关键词：mm75的金刚石钻头、双层岩芯管、长度大于mm10。2.岩石坚硬程度------《工程岩体分级标准》3.4.1、3.4.2坚硬程度分类坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩饱和单轴抗压强度)(MPa60cR3060cR1530cR515cR5cR（1）对岩石试件进行饱和状态下的单轴抗压强度试验，得到岩石饱和单轴抗压强度cR：ApRc/式中：P------试件破坏荷载（N）；A------试件截面积)(2mm。（2）当无法取得饱和单轴抗压强度数据时，可用点荷载试验强度换算，换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》3.4.1及《工程岩体试验方法标准》2.12执行。即：75.0)50(82.22scIR2/esDPI径向试验时：22DDe；轴向试验时：/42WDDe。式中：D------加荷点间距；eD------等价岩心直径）（mm；)50(sI------加荷点间距为mm50时试件的点荷载强度值)(MPa；第一篇第1章岩石性质与分类购书网址：通过两加荷点最小截面的宽度）（mm。【例题2】取直径mm50，长度mm70的标准岩石试件，进行径向点荷载强度试验，测得破坏时的极限荷载为N3800，破坏瞬间加荷点未发生贯入现象，试判断该岩石的坚硬程度。【解】根据《工程岩体分级标准》点荷载强度值MPaDPIs52.150/3800/22)50(单轴饱和抗压强度MPaIRsc24.3152.182.2282.2275.075.0)50(，属于较硬岩。【注】MPakPamkNmmNmmN11010)1000(10323262【例题3】岩芯直径mm50，长度mm60，进行轴向点荷载试验，破坏荷载为N8600，修正指数为0.8，求该岩石的饱和单轴抗压强度。【解】根据《工程岩体分级标准》7.382114.3/50604/42WDDe，82.61eD25.27.3821/8600/2esDPI，185.1)50/82.61()50/(8.0meDF67.225.2185.1)50(ssFII得MPaIRsc66.4767.282.2282.2275.075.0)50(【注】)50(sI为加荷点间距为mm50时试件的点荷载强度值，对加荷点间距不等于mm50的试件，应对计算值进行修正，其中数据较多时2500/50)50(PIs，数据较少时，ssFII)50(，meDF)50/(，F是修正系数，m是修正指数。具体参见《工程岩体试验方法标准》2.13.93.岩体完整程度------《工程岩体分级标准》3.4.3、3.4.4（1）岩体完整程度的定性分类结构面发育程度完整程度组数平均间距(m)主要结构面的结合程度主要结构面类型相应结构类型完整2~10.1结合好或结合一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层状结构2~10.1结合差块状或厚层状结构较完整3~24.0~0.1结合好或结合一般节理、裂隙、层面块状结构3~24.0~0.1结合差裂隙块状或中厚层状结构结合好镶嵌碎裂结构较破碎32.0~4.0结合一般节理裂隙、层面、小断层中、薄层状结构2.0~4.0结合差裂隙块状结构破碎32.0结合一般或结合差各种类型结构面碎裂状结构极破碎无序—结合很差散体状结构（2）岩体完整程度的定量分类完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎完整性指数vK75.055.0~75.035.0~55.015.0~35.015.0体积节理数310~320~1035~2035第一篇第1章岩石性质与分类购书网址：表中：岩体完整性指数：2rm）（ppvVVK体积节理数：knvSSSSJ21）（条3/mpmV------岩体弹性纵波波速）（skm/；prV------岩块弹性纵波波速）（skm/；nS------第n组节理每米长测线上的条数；kS------每立方米岩体非成组节理条数。【注】工程地质测绘中，对节理、裂隙的测量统计常用玫瑰图、极点图、等密度图来表示。4.岩体基本质量等级分类------《岩土工程勘察规范》3.2.2完整程度坚硬程度完整较完整较破碎破碎极破碎坚硬岩ⅠⅡⅢⅣⅤ较硬岩ⅡⅢⅣⅣⅤ较软岩ⅢⅣⅣⅤⅤ软岩ⅣⅣⅤⅤⅤ极软岩ⅤⅤⅤⅤⅤ【例题4】已知某工程岩体饱和单轴抗压强度为MPa45，岩块压缩波速度为skm/2.6，岩体压缩波速度为skm/7.4，确定该岩体的基本质量等级。【解】根据《岩土工程勘察规范规范》304560cR，为较硬岩完整性指数57.02.6/7.4)/(22）（prpmvVVK，75.057.055.0vK，为较完整综合确定，该岩体基本质量等级为Ⅲ级【注】弹性纵波也称为压缩波。《岩土工程勘察规范规范》中单轴饱和抗压强度用rf表示，为避免混乱，本书统一用cR表示。5.岩体基本质量指标BQ------《工程岩体分级标准》4.2.2岩体基本质量指标应根据分级因素的定量指标cR的兆帕数值和完整性指数vK，按下式计算：vcKRBQ250390①当3090vcKR时，cR取3090vK代入计算，否则cR取原值；②当4.004.0cvRK时，vK取4.004.0cR代入计算，否则vK取原值。岩体基本质量指标BQ岩体基本质量的定性特征基本质量级别550坚硬岩，岩体完整Ⅰ550~451坚硬岩，岩体较完整；较硬岩，岩体完整Ⅱ第一篇第1章岩石性质与分类购书网址：岩体基本质量指标BQ岩体基本质量的定性特征基本质量级别450~351坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整Ⅲ350~251坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎~破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整~较破碎；软岩，岩体完整~较完整Ⅳ250较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎~破碎；全部极软岩及全部极破碎岩Ⅴ【例题5】两车道公路隧道采用复合式衬砌，埋深12m，开挖高度和宽度分别为6m和5m。围岩重度为322kN/m，岩石单轴饱和抗压强度为35MPa，岩体和岩石的弹性纵波速度分别为2.8km/s和4.2km/s。试问施筑初期支护时拱部和边墙喷射混凝土厚度宜在什么范围内？【解】根据《工程岩体分级标准》及《公路隧道设计规范》8.4.2完整性指数44.0)2.4/8.2()/(22rmppvVVK356.693044.0903090cvRK，因此MPaRc35vcKR8.14.03504.04.004.0，因此44.0vK30544.025035390250390vcKRBQ所以岩体基本质量级别为Ⅳ级查《公路隧道设计规范》8.4.2，两车道隧道复式衬砌，Ⅳ级围岩时，拱部和边墙喷射混凝土厚度宜为cm15~12。【注】①对3090vcKR与4.004.0cvRK这两种情况均需验算。②近年考题常与实践运用相结合，因此一定要对所有规范内容有全面的了解。6.岩体基本质量指标修正值][BQ------《工程岩体分级标准》附录D地下工程岩体详细定级时，如遇有下列情况之一时，应对岩体基本质量指标BQ进行修正，并以修正后的值按上节查表确定岩体级别：)(100][321KKKBQBQ（1）地下水影响修正系数1KBQ地下水出水状态250350~251450~351450潮湿或点滴状出水6.0~4.03.0~2.01.00淋雨状或涌流状出水，水压MPa1.0，或单位出水量mLmin/109.0~7.06.0~4.03.0~2.01.0淋雨状或涌流状出水，水压MPa1.0，或单位出水量mLmin/100.19.0~7.06.0~4.02.0第一篇第1章岩石性质与分类购书网址：（2）主要软弱结构面产状影响修正系数2K结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角30，结构面倾角75~30结构面走向与洞轴线夹角60，结构面倾角75其他组合2K6.0~4.02.0~04.0~2.0（3）初始应力状态影响修正系数3KBQ初始应力状态250350~251450~351550~451550极高应力区：4/maxcR0.15.1~0.15.1~0.10.10.1高应力区：7~4/maxcR0.1~5.00.1~5.05.05.05.0【注】max为垂直洞轴线方向的最大初始应力。【例题6】某地下工程岩体，岩石点荷载强度指数MPaIs5.3)50(，岩体与岩块的弹性纵波速度比为0.91，岩体处于潮湿状态，主要软弱结构面倾角55，结构面走向与洞轴线夹角为20，岩体地应力场中最大主应力MPa12max，则根据修正的岩体基本质量指标值判断岩体的级别。【解】根据《工程岩体分级标准》附录D单轴饱和抗压强度MPaIRsc39.585.382.2282.2275.075.0)50(，为较硬岩岩体完整性指数828.091.02vK，为完整39.5852.10430828.0903090cvRK，因此39.58cR828.0736.24.039.5804.04.004.0vcKR，因此828.0vK17.472828.025039.58390250390vcKRBQ，因此围岩级别为Ⅱ级岩体处于潮湿状态，45017.472BQ，地下水影响修正系数01K主要软弱结构面倾角55，产状影响修正系数可取5.02K486.412/39.58/maxcR，属高应力区，且45117.472BQ则初始应力状态影响修正系数5.03K17.372)5.05.00(10017.472)(100][321KKKBQBQ所以修正后的围岩级别为Ⅲ级【注】①题目提供的是波速比，而不是岩石完整性指数vK，后者为前者的平方。②《工程岩体分级标准》5.2