岩石的工程性质范例(3篇)

岩石的工程性质范文篇1

【关键词】岩石；勘察；部分难点

在岩石区进行岩土工程的勘察时，会出现相邻钻孔岩石特性发生突变的现象，由于岩层表面通常会有较厚的覆盖层，这也加大了推测岩层异常成因和钻孔间渐变点推测的难度，需要根据钻孔里岩芯的性质和地域中岩石的特性进行全面的分析，从而完善我国岩石勘察工作。

一、岩土工程中岩石勘察的难点

矿物指在地壳中受到不同地质的影响形成的具有化学和物理性质的化合物，其结构和特征都有一定的化学成分组成。岩石是通过很多的天然固态矿物合成的物体，因为组成岩石的矿物其结构是有很大差异的。在岩土工程勘察的过程其粉质黏土的特征并不显著，这就加大了岩石的工程地质的勘察工作的难度。

二、岩石勘察中部分难点解析

1、火成岩中包括中等风化石英岩、微风化石英岩和强风化石英岩、全风化岗岩等，其在地壳上分布比较广泛。同时火成岩也属于在深层地壳冷却凝结的结晶岩体，主要的成分为石英、长石、云母几种。其中石英岩是通过石英组成的变质性的岩。石英的含量达到83%，是石英砂岩和硅质岩通过变质而生成。通常是从石英砂岩或硅质岩石通过区域而发生变质，形成重结晶。或是由于经由岩浆附近的硅质岩石通过热接触而变质产生石英岩。因为花岗岩属于火成岩，主要成分：长石和石英，形成的过程受火山喷发音响而形成，通常条件下会出现厚层―巨厚层的变化，且火山在喷发物理效应的影响下改变了花岗岩的形式，产生大面积的花岗岩区。所以课件一般情况下花岗岩的底部不会有别类的岩石。在实际岩石勘察的工作中遇到中等风化―微风化、强风化石―全风化花岗岩互层，花岗岩区产生的石英岩和花岗岩出现互层交替的形式。岩土工程在岩石进行勘察时，剖面图左侧如果出现中等风化泥质砂岩和中等风化岩互层的结构，就可以看出此处的地质的环境是极为复杂的。结合岩土工程勘察的成果深层次的进行研究和分析，首先观察剖面图右侧的情况，在山喷发的过程会出现石英岩的裂缝。同时喷发的过程，岩浆会直接占据裂隙。因为石英岩的硬度是比较大的，而且能够承受高温，所以侵入的过程岩浆不会容易大面积的侵入其中，石英岩裂隙中就会产生花岗岩，和石英岩产生互层形形式的新型构造。其次剖面图左侧里风化泥质砂岩和中等风化砾岩的互层结构的地层，其泥质砂岩和砾岩都是沉积岩是历史沉积成岩的过程中的分层沉积而形成的岩石，从而组成了这一地层的结构。因为两侧地层中包括突变的构造，所以可以推测出在勘察的过程中不排除会有断裂现象的发生。

2、中等风化的粉砂岩里产生的中等风化石灰岩、夹层粉砂岩，为沉积岩的一种，主要四通过粉砂碎屑而组成。其组分的相对来说是非常简单的，多以石英为主、长石或岩屑都是非常少见的，更多的会含有比较多的白云母，还包括砂、粘土和化学沉淀的物质而组成。方解石粉粒组成的碳酸盐岩从而形成灰岩，是沉积岩中的一种。构成的部分通常由白云石、黏土矿物和碎屑矿物组成，颜色多以灰白和灰黑为主，结构也是比较繁琐的，分为碎屑和晶粒的构。碎屑结构是颗粒和泥晶基质、亮胶结物所组成，形成的过程中粉砂岩通过河漫滩、湖泊进而三角洲深水部位所构成，地域位置是流水缓慢和能够沉积的地域。灰岩是通过浅海而沉积，根据碎屑的结构来讲灰岩是通过流水进行搬运和沉积构成。晶粒的结构中灰岩会通过生物和化学反应逐渐沉积形成。者两种岩石虽然都是沉积岩，但是却在不同的环境下沉积组成。所以一般情况下，粉砂岩的结构里不会有灰岩的结构，岩土工程勘察的过程巨厚层结构粉砂岩却产生灰岩的夹层。研究和分析得出，岩土工程在进行勘察的过程出现的灰岩是碎屑结构的灰岩，其包含的碎屑结构是很多的，和灰岩的根本差异在于本次勘探到灰岩中包含很少的长石，这一地域大部分都属于沉积环境，为远古陆海交界的地带。在沉积形成岩石的过程，粉砂岩和灰岩能够同时沉积成岩。

3、钻孔中岩芯都是石灰岩，两侧挨着的钻孔会出现泥岩和粉砂岩

泥岩，其中一种是通过泥巴和黏土凝固形成沉积岩，成分和结构和页岩雷同不同意碎裂。弱固结黏土受中等程度挤压、脱水、重结晶和胶结等作用的影响，就可能出现强固结的泥岩。而泥岩又是已固结成，层理并不明显，有时会呈块状，部分为主没有塑像，遇水后膨胀而成沉积型岩石。上述内容已对石灰岩和粉砂岩的形成和构造进行概述，这几种岩石都属于沉积岩，分析其构造进和成因，都会均会通过横向构造而形成大面积的区域。本次岩石程勘察的过程发现相邻的三孔呈现出三种完全不一样的岩性。根据工程资料显示，这次岩土工程勘察泥岩的右侧是灰岩，左侧是砾岩，风化严重影响其出现半生岩的状态。根据工程资料的结合进行全面的分析进而推测这一地域构造的成因，首先，粉砂岩和灰岩的构造模式和第二节相像可以判定为不同环境可以影响临界区域形成沉积。泥岩处于灰岩的另一侧为半生砾岩，也就是说泥岩就是半生岩。所以可以判定构造形成的过程，初期半生砾岩和泥岩都属于纵向结构而成，且砾岩位于泥岩的上层位置，地质运动的过程因为构造的成因将原来纵向的结构转化成横向，并在和灰岩临界的位置出现岩性的突变，故可以推测历史中此处的地质构造原来出现过断裂现象，现今构成了奇特的地质结构。

三、岩石勘察工作的解决措施

1、加强各部门的交流和沟通

岩土工程进行勘察工作的过程，必须强化各部门间的交流和沟通，能够把数据交底工作认真完成，达到资源共享。特别是岩土勘察的工作，这对于对工程的总体质量提高有着重要的影响。

2、实行先进的勘察技术

岩土工程需要引进满足现代会发展需求的技术，将岩石勘察工作提高，合理的使用勘察技术也能够分析更准确的数据信息。

3、加强施工技术人员的职业素质和积水水平

岩石勘察工作离不开施工人员，提高工作质量的前提需要确保施工人员能够从根本上提高自身的技术水平和职业素质，这样才能保证施工的质量和进度能够有效的完成，从而提高工作效率。施工企业需要通过多种形式来加强施工人员的素质。

4、加强对施工人员的监督工作

施工前也做好正常的准备工作，以便于日后能够按照正常的流程进行工作，相关的管理人员要加大监督的力度，确保施工的质量，这也是为日后的勘察工作打好基础。

5、选择合理的勘察方式

岩石勘察工作需要保证掌握多种方法，因为不同的勘察方法的特征也是不同的，使用的范围也不尽相同。通过施工现场环境的特点选择合适的勘察方法，确保勘察工作的实效性，从而提高勘察工作的效率、控制勘察工作的成本。

总结：

岩石勘察的过程，所勘察到岩土构造是多变的，尤其是岩石构造。上述所选取的岩石程勘察遇到不同于一般情况下的岩石构造，成因也是根据原来工程勘察的经验和勘察的相关资料判定的。在岩土工程勘察过程需要还原真相，这也对施工和设计都有着重要的意义。随着岩石勘察经验的不断累积和科学技术的发展，相信对于岩石成因的真相会越来越容易解决。

参考文献：

[1]徐夕生.成岩岩石学[M].北京：科学出版社，2010.

岩石的工程性质范文

关键词：岩土，波速测量，研究方向

结合工程实践的具体工作，本人搜集和整理和来自图书著作、杂志期刊和网络的关于岩土波速测量的大量文献数据，对比分析认为，目前国内在岩土波速测量的研究方向上，存在以下的相关研究，值得我们关注和引起注意。按照研究的出现时间先后，报告如下：

1、方向一：温度对岩石的弹性波速和声发射的影响

该文[1]在实验室中研究了温度变化引起大理岩和辉长岩的波速变化和声发射活动.研究揭示了岩石热开裂的波速效应，并发现热开裂波速效应具有记忆性.实验同时表明岩石热开裂的波速效应，与过去被其他作者发现的热开裂声发射效应之间有着密切的关系.这些结果有助于阐明岩石热开裂的实质。

2、方向二：岩石弹性模量与弹性波速的关系

该文[2]根据应力波传播速度，用Hooke介质模型推算岩石的弹性模量，所得数值远大于静态模量。用双组分Hooke介质混合物模型说明了产生这种差异的机理，给出了包含细结构尺度、相界面尺度、相界面状态等在内的波长、弹性模量与弹性波速的关系式。

3、方向三：有效应力对岩石弹性波速的影响

该文[3]在围压和孔隙压力作用下，对饱和癸烷砂岩弹性波速随有效应力的变化进行了测试，分析了有效应力对岩石波速影响的基本规律，确定了描述波速随有效应力变化数学模型的基本形式，利用Han和Freund的测试数据，进行了有效应力对波速影响的多元非线性回归分析，得出了干燥和饱和水砂岩的波速模型.对波速随有效应力增大的机理、回归参数的物理意义以及岩石波速应力敏感性的影响因素进行了分析，并讨论了回归模型在孔隙度、孔隙压力、地应力和微裂隙反演中的应用.

4、方向四：高压下岩石弹性波速度几种测量方法的比较实验

该文认为[4]在实验室中进行高温高压条件下岩石弹性波速测量，是获取地球内部岩石多种力学和热力学数据的重要途径，其实验结果与地震波观测资料的分析对比，对于探讨地球内部结构和物质组成具有重要意义，为此，研制和发展高温高压下岩石弹性波速的测量方法受到地学领域各高压实验室的重视。高温高压下岩石弹性波速的测量方法很多，根据所使用的传压介质可将其分为两大类：液体作为传压介质的测量方法和固体作为传压介质的测量方法。液体传压介质的测量方法所获得的压力品质高，能保证在严格的静水压力下进行样品的波速测量，但由于所实现的压力和温度较低，样品组装也比较复杂，因此未能被大多数实验室采用，为了提高实验的温度和压力，近年来固体传压介质的测量方法发展很快，使用这些方法也获得了大量高温高压下岩石弹性波速的实验数据。

5、方向五：岩土体弹性波速测试及岩土体波速与物理参数的相关性

工程岩土体是自然地质作用的产物，物质组构千变万化，其物理状态的复杂性远非任何一种人工材料所能比拟。岩土体的静力学性质和动力学性质都与岩土体的物质组构和物理状态密切相关。岩土体是物质存在，岩土体的静力学性质和动力学性质是这种物质存在的两种不同表现。所以，岩土体静力学性质和动力学性质之间必然存在联系，这种联系的基础就是岩土体的物质组构和物理状态。弹性波测试在工程上有十分广泛的应用，然而我们对于弹性波动在复杂介质中传播规律的了解还很不充分。因此研究岩土体弹性参数的变化规律及弹性参数与岩土体物理参数之间的相互关系具有重要意义。

该文[5]结合安太堡煤矿边坡工程和古月桥文物保护工程，对安太堡样品进行了超声波速测试，对古月桥展开了原位岩体测试和岩石样品室内超声波速测试；此外，还对其他工程采集的不同类型的岩石样品进行了超声波速测试。利用岩石样品测试数据，研究了弹性波速与介质物理参数之间的相关性。对岩土样品的综合分析表明，样品弹性波速和介质密度的测试值在波速—密度参数空间中呈现为混沌状态。这种混沌状态具体表现为三种相对性：整体有序与局部混沌的相对性、分布域空间位置和结构的确定与域内参数随机分布的相对性、在某一分布域内整体样本无序与各类子样本有序的相对性。另外，岩土样品弹性波速与介质密度的分布从样品分布域的空间结构到分布域内各类子样品的分布规律具有明显的自相似性。把握这几种相对性和自相似性对于岩土介质的理论研究和工程应用都十分有意义。

6、方向六：岩石三阶弹性模量的高精度测定

该文[6]基于岩石的声弹理论，通过脉冲回波方法测量双轴加载条件下沿薄板岩样厚度方向传播的超声纵、横波波速变化，来测定岩石的三阶弹性模量。试验结果表明：将横波和纵波传感器放置于岩样中心部位的相对表面上，测量同一地点的纵、横波波速，不仅减弱了双向加载端部效应，而且克服了岩石的非均质性对测量结果的影响。此外，通过脉冲回波方法测量多次回波信号的时间差，来克服耦合剂和测量电路对走时差的影响。该方法可以实现岩石三阶弹性模量的高精度测定，从而为地应力测量声弹法的实现提供技术保障。

参考文献

[1]李纪汉，刘晓红，郝晋昇。温度对岩石的弹性波速和声发射的影响[J]，地震学报，1986（3）：293-300

[2]张培源，张晓敏，汪天庚。岩石弹性模量与弹性波速的关系[J]，岩石力学与工程学报，2001年06期

[3]葛洪魁，陈颙，韩德华。有效应力对岩石弹性波速的影响[J]，地球物理学报，2001年z1期

[4]谢鸿森，等。高压下岩石弹性波速度几种测量方法的比较实验研究[J]，中国科学：地球科学，2002年第02期

岩石的工程性质范文

【关键词】隧道围岩围岩分级

中图分类号：U45文献标识码：A

1公路岩质隧道围岩分级的出发点

隧道围岩分级是正确进行隧道设计和施工的基础，一个合理的、符合工程实际情况的围岩分级，对于改善结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。公路隧道围岩分级的出发点主要考虑以下几点：

①强调岩体的地质特征的完整性和稳定性，避免单一的岩石强度指标分级的方法。

②分级指标应采取定性和定量指标相结合的方式。

③明确工程目的和内容并提出相应的措施。

④分级应简明，便于使用。

2分级需考虑的指标和因素

公路岩质隧道的围岩分级需考虑的指标主要包括岩石坚硬程度、岩石完整程度、主要软弱结构面产状、地下水状态和岩石初始应力场。五个指标中，岩石的坚硬程度和岩石的完整程度是围岩分级的两个基本因素，其余三个指标作为围岩分级的修正因素。岩质围岩的分级指标值获取方法见下表1：

岩质围岩分级指标及获取方法

表1

公路隧道围岩的分级指标指标值的获取方法

岩石坚硬程度定性指标岩性主要采用钻探，结合调绘及物探等获取

风化程度

定量指标单轴饱和抗压强度Rc单轴抗压强度试验

点荷载强度指数Is(50)点荷载强度试验

风化系数Kf单轴抗压强度试验

岩石完整程度定性指标结构面发育程度主要采用钻探，结合调绘及物探等获取

主要结构面结合程度

主要结构面类型

岩体结构类型

定量指标岩体完整性指标Kv围岩弹性纵波速度、岩石弹性纵波速度

岩体体积节理数Jv钻探为主

结构面组数Jn

结构面平均间距dp

结构面张开度

主要软弱结构面产状定量指标走向与洞轴线夹角主要采用钻探，结合调绘及物探等获取

结构面倾角

结构面走向

地下水状态定性指标出水状态主要采用钻探，结合调绘及物探等获取

定量指标水压力（Mpa）钻孔中进行提水、注水、压水或抽水等试验预测

单位涌水量[L/（min.m）]

岩石初始应力场定性指标初始应力状态调查并结合少量钻探获取

定量指标强度应力比地应力测试

①岩石的坚硬程度：岩石的将岩浆岩、沉积岩和变质岩按岩性、物理力学参数、耐风化能力和作为建筑材料的要求划分为硬质岩石和软质岩石二级，根据饱和单轴抗压强度Rc定量的将岩石坚硬程度划分为6级。当风化作用使岩石成分改变、强度降低时，应按风化后之强度确定岩石等级。岩石坚硬程度划分详见下表2：

岩石坚硬程度划分

表2

岩石等级单轴饱和抗压强度Rc（MPa）耐风化能力代表性岩石及其风化程度

程度现象

硬质岩坚硬岩>60强暴露后1、2年尚不易风化未风化～微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等

较坚硬岩60～30弱风化的坚硬岩，未风化～微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂岩

软质岩较软岩30～15弱暴露后数日至数月即出现风化壳强风化的坚硬岩，弱风化的较坚硬岩，未风化～微风化的的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等

软岩15～5强风化的坚硬岩，弱风化～强风化的较坚硬岩，弱风化的较软岩，未风化的泥岩等

极软岩

②岩石的完整程度：岩石结构的完整状态是影响围岩稳定性的主要因素，主要根据下表3进行划分，当风化作用使岩体结构发生变化，松散、破碎、软硬不一时，应结合因风化作用造成的各种状况，综合考虑确定围岩的结构完整状态；结构面（节理）发育程度应根据结构面特征，按下表4确定；地质构造影响程度按下表5确定。

岩体完整程度的等级划分

表3

等级结构面发育程度地质构造影响程度

完整不发育轻微

较完整较发育、不发育较严重、轻微

较破碎发育、较发育严重、较严重

破碎极发育、发育极严重、严重

极破碎极发育极严重

围岩结构面（节理）发育程度等级划分

表4

等级结构面（节理）发育程度

结构面（节理）组数及平均间距（m）主要结构面（节理）的类型岩体结构类型

不发育1～2组，平均间距>1为原生型或构造型紧闭巨块状结构

较发育2～3组，平均间距>0.4呈X形，较规则，以构造型为主，多数为紧闭部分微张，少有充填物大块状结构

发育>3组，平均间距

很发育>3组，杂乱，平均间距

围岩受地质构造影响程度等级划分

表5

等级地质构造作用特征

轻微围岩地质构造变动小，无断裂（层），层状岩一般呈单斜构造，节理不发育

较重围岩地质构造变动较大，位于断裂（层）或褶曲轴的邻近地段，可有小断层，节理较发育

严重围岩地质构造变动强烈，位于褶曲轴部或断裂影响带内，软岩多见扭曲及拖拉现象，节理发育

很严重位于断裂破碎带内，节理很发育，岩体破碎呈碎石、角砾状，有的甚至呈粉状、土状

岩质围岩完整程度定量值采用岩体完整性系数Kv表示，其对应关系可按下表6来确定。表中Kv值应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的点、段，测定围岩弹性纵波速度，并应在同一岩段取样测定岩石弹性纵波速度。

Kv与岩体完整程度定性值的对应关系

表6

Kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15

定性值完整较完整较破碎破碎极破碎

3BQ值围岩分级法

影响工程岩体稳定性的各项因素中，岩石坚硬程度和岩体完整程度是岩体的基本属性，也是各种岩石工程类型的共性，因此BQ分级法将岩石坚硬程度和岩体的完整程度作为岩体基本质量分级的两个基本因素。但影响岩体稳定性的因素还有很多，由于岩体所处环境的不同，使其稳定性差别很大，比如围岩存在地下水、高初始应力、不利的软弱结构面时，其稳定性都要降低，所以BQ分级法将这些因素作为分级的修正因素。

BQ法进行分级时是分两步进行分级的，首先根据岩石坚硬程度和岩体完整程度定性的评价和BQ值公式定量的计算初步分级；再按BQ法的修正公式进行修正，并以此结果量化分级。将定性划分和[BQ]值分级结果对比，如果相吻合则可最终确定分级，如果定性分级和定量分级不吻合，则有必要重新进行定性鉴定和复核定量指标,综合分析,重新定级。

BQ法采用岩石单轴抗压强度Rc作为反映岩石坚硬程度的定量指标，并根据国内外的研究结果，用岩石点荷载强度指数Is(50)换算为Rc作为反映岩石坚硬程度的辅助定量指标。

岩体完整程度的定量指标主要有:岩体完整性指数Kv、岩体体积节理数Jv、岩石质量指标RQD、节理平均间距、岩体与岩块的动静弹模比、岩体龟裂系数等。国内外同行大多数认为Kv、Jv和RQD能较全面的体现岩体的完整状态，且有广泛的应用，BQ法采用Kv定量评定岩体的完整程度。

BQ法的计算公式是和差模型，用权值系数计算各因素的单值,用和差计算质量总值,最后得出岩体基本质量指标BQ，计算公式为:

BQ=90+3Rc+250Kv

公式中的系数是在现有工程数据基础上确定的，Rc可由实验获取,Kv可根据实测的岩体声波纵波波速vpm和岩块纵波波速vpr来确定[Kv=(vpm/vpr)2]。

在使用这个公式的时候要注意两个限制条件:

1当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。

2当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。

在遇到地下水、软弱结构面和高地应力时,要对BQ值进行修正:

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)

式中:[BQ]表示围岩基本质量指标修正值；

K1表示地下水影响修正系数，可按下表7确定；

K2表示主要软弱结构面影响修正系数，可按下表8确定；

K3表示初始应力状态影响修正系数，可按下表9确定。

地下水状态影响修正系数K1

表7

地下水出水状态BQ

>450450～351350～251250

潮湿或点滴状出水00.10.2～0.30.4～0.6

淋雨状或涌流状出水[水压

淋雨状或涌流状出水[水压>0.1Mpa或单位出水量>10L/（min.m）]0.20.4～0.60.7～0.91.0

主要软弱结构面产状影响修正系数K2

表7

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>60°，结构面倾角>75°其他组合结构面走向与洞轴线夹角

K20～0.20.2～0.40.4～0.6

初始地应力状态影响修正系数K3

表8

初始应力状态BQ

>550550～451450～351350～251

极高应力区1.01.01.0～1.51.0～1.51.0

高应力区0.50.50.50.5～1.00.5～1.0

4公路隧道岩质围岩基本质量分级

根据取得的围岩定性特征和岩体基本质量指标（BQ）可按下表9的规定进行基本质量分级。

公路隧道岩质围岩的基本质量分级

表9

围岩基本质量分级围岩的定性特征围岩基本质量指标BQ

基本级别亚级

Ⅰ->=551

Ⅱ-550～451

ⅢⅢ1450～401

Ⅲ2400～351

ⅣⅣ1350～316

Ⅳ2315～285

Ⅳ3284～251

ⅤⅤ1250～211

Ⅴ2210～150

5结语

通过上述围岩基本质量指标BQ值围岩分级法在应用中问题的探讨，可见围岩分级不能完全定性分析，那样太过主观，也不能完全定量判定，虽然定量方法比较客观,但是隧道所处围岩是在地下，开挖前不可能完全勘探清楚其地质特性，所测得数据的代表性、准确性也不能保证,定量分析很难完全反应其性质,所以必须将定量分级和定性分析结合起来,才能完整的对围岩性质进行判断。在实际工程围岩分级过程中,应对所取分级数据的合理性多加考虑,并在施工过程中对分级进行完善、修正,作到动态分级,充分发挥其对施工的指导作用。

参考文献

【1】行标《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）人民交通出版社