Serial No.549 现代矿业 January.2015 M0DERN MINING 总第549期 2015年1月第1期 岩体质量q系统分类方法及工程应用 陈俊池 张景武 谷中元 (中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司) 摘要岩体质量Q分类方法是在当今岩体质量分类中应用最广泛的方法之一,该方法在长 期的工程和生产实践中被进行了反复的论证和修正。在对2002年巴顿修正后的Q系统分类方法 深入分析的基础上,将其应用到山东黄金天承矿业公司岩体质量分级中,取得了较好的效果。 关键词 岩体质量分级P系统分类方法 工程应用 Q系统分类法是目前应用最广的岩体质量分类 方法,由挪威岩土工程研究所的巴顿等人根据212 的节理组。如果存在几条节理,或者在岩芯偶尔仅 存几条节理,在评估节理组数时,可被看作自由节 理。 个隧道案例,于1974年提出的用于实现巷道(采 场)岩石质量指标分类 引。该方法特征有:①详尽 叙述了节理蚀变度与节理粗糙度,并且将它们当做 Q分类系统主要参数,同时将岩石应力也加人到Q 分类系统中的重要参数当中;②按照Q值大小不 同,将支护划分为38个类别;③将地下矿石、围岩的 分级、分类与支护联系到一起。在对该方法进行深 入分析的基础上,介绍了该方法在山东黄金天承矿 业公司岩体质量分级中的应用。 (3)如果节理组或最小‘,/., 值的不连续性偏 于稳定方向,或多或少节理组或不连续性比较明显, 评估., 时,.,r/., 可取大值。 (4)当岩体含有黏土时,评估SRF值适合松散 荷载,此时无需关注完整岩石强度。然而,当岩石节 理最小或完全无黏土时,完整岩石的稳定性取决于 围岩应力与岩石强度的比值。 (5)如果符合当前或未来围岩条件,饱和条件 下完整岩石的单轴抗压或抗拉强度应被计算,当暴 露潮湿或饱和条件下时,应非常保守地评估岩石单 轴抗压或抗拉强度。 1.2分类参数选取 1.2.1岩石质量指标(1 ̄ ̄2o) l Q分类系统 1.1计算方法 根据矿区的水文信息、工程地质条件以及矿体 的赋存情况,矿区的地应力调查,矿山岩石各种力 学、物理试验结果和节理裂隙发育情况等,采用巴顿 岩体质量(Q)分类评价方法,将矿区各中段分布的 岩组进行岩体质量分级 ,该标值Q由下式确定 ,、 RQD计算公式为 ROD=115—3.3 , (2) RQDJ Jw —,,、 , J.J,,—SRF’ 式中,-, 为单位岩体节理数目。 1.2.2节理组系数(‘, ) 式中,RQO为岩石质量指标;J 为节理组数;Jr为节 理粗糙系数;J 为节理蚀变系数; 为节理水折减 系数;SRF为应力折减系数。当评估岩体质量系数 (Q)时,应注意 : ‘, 可按表1进行选取,取值原则为:在同1个分 类区段中当节理裂隙不大于6条,且分散分布时可 以当成作为很少的节理组数,I, 值取为1;当不大于 3条或无节理时,-, 取0.5。若当1个分类区段有6 条或6条以上的节理裂隙时,同一方向不小于3条 节理裂隙算成1组,少于3条时则为随机节理。 1.2.3节理组粗糙程度系数( ) (1)当钻孔岩芯不可靠时,可通过采用单位体 积岩体含有的节理数进行评估得到RQD值,对节理 组按每米节理数进行计算。 (2)节理组数主要受面理、片理、流劈理、层理 等影响,如果节理极其发育,平行节理应被看作完整 陈俊池(1988一),男,助理工程师,硕士,130022吉林省长春市 亚泰大街3218号。 l24 ., 值可按表2进行选取。 1.2.4节理组风化蚀变系数( ) 值可按表3进行选取。 陈俊池张景武等:岩体质量Q系统分类方法及工程应用 2o15年1月第1期 节理组接触面良好 节理受剪面存在10 cm位移前且节理面相接触 节理紧密接触, 节理面 泥质或 软化的或 砂质颗粒、 强超固结、中等或低超 受剪情况下 .未软化,性充填物 无渗透 无蚀变,仅有色变 ; 砂质包层,黏土碎屑 矿物包层 岩石碎屑 矿化充填物矿化充填物 低摩擦的 无黏土及 非软化黏土固结的黏土 譬 节理面不接触 破碎带 O.75 1.0 2.0 3.0 4.0 4.0 6.0 8.0 8.0~12.0 6.0 1.2.5节理水折减系数(., ) 表5 SRF取值 取值见表4。 表4 Jw取值 1.2.6应力折减系数(SRF) SRF取值见表5。 利用巴顿岩体质量(q)分类方法,计算所得到 Q值为0.001~1 000,这代表了围岩是从极差破碎 性岩石到极好坚硬性完整岩石范围,划分了5个质 量的等级,见表6。 围岩质量描述见表7。 2应用实例 研究区域为天承公司所属的4个矿区(红布、 东季、马塘、二采),在红布矿区的一300 m水平中 段,在东季矿区的一130,一170 m水平中段,在马塘 矿区的一260 m水平中段,在二采矿区的一475, 一500 m水平中段选取勘测点,开展地质调查,取样 包含了上、下盘矿石及围岩。RQO值可参照表8选 取。 Q值 >40 10~40 1~10 1~0.1 <0.1 根据上述指标,对岩体质量进行分级评价,结果 围岩分类 I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V 见表9。 (下转第140页) 125 总第549期 现代矿业 [5] 祝启坤,黄玉清,宋[6] 2015年1月第1期 征.某矿山地质环境问题与综合治理对 通过矿山环境治理,初期产生的社会效益主要 是减轻矿区下游洪涝灾害与泥沙淤积,减轻滑坡、泥 石流的危害 。长期的社会效益将体现在通过矿 山的清洁生产与环境治理为当地提供了较好的生产 与生活条件,重建了比原生态更好的生态系统,缓解 策研究[J].地质灾害与环境保护,2010,21(1):21-25 Liu H Y,Pmbst A,Liao B H.Metal contamination of soils and crops affected by the Chenzhou lead/zinc mine spill(Hunan,Chi— na)[J].Science ofthe Total Environment,2005(1):153—166. C,et a1.Nematodes asindicators [7] ShaoYH。ZhangWX,Shen J了人地矛盾,重塑了矿山企业的形象,改善了矿山和 地方政府、矿山和农民的关系,有利于地方经济的可 持续发展和当地社会的长期稳定 。 f soiol recovery in railings of a lead/zinc mine[J].Soil Biology and Biochemisty,2r008,40(8):2040-2046. [8] Probst A,Liu H Y,Fanjuld M,et a1.Response of vicia fabal to metl taoxicity on mine tailing substrate:Geochemical and morpho— 5 结语 lo ̄cal changes in leaf and root[J].Environmentla and Experi— mental Botany,2009,66(2):297-308. 通过玛瑙山矿山地质环境治理工程设计的研究 与实践,提出了适合于当地的矿山地质环境治理方 案,达到了矿山地质环境治理工程的预期目标。随 段建南,黄卫常.郴州市矿区生态环境状况与土地复 [9] 董华斌,垦研究[J].热带农业科学,2005,25(4):48-52. [10] 雷翻宇,张志亮,黄义钧.浅议郴州市废弃矿山生态恢复途径 [J].湖南省环境生物职业技术学院学报,2011,17(2):15—17. 任军旗,郑群有,方茜娟.矿山地质环境治理[J].中国地质灾 害与防治学报,2008,19(3):160-162. [12] 中华人民共和国国土资源部.TD/T 1031.1-2011 土地复 垦方案编制规程[s].北京:中国标准出版社,2011. 着郴州市矿产资源的继续开发利用,相伴生的环境 问题仍较为突出,有必要加强相关矿山环境治理相 关法律体系建设,落实环境治理工程设计和资金,为 矿山地质环境治理提供有力保障。 参考文献 [13] 周亚军.矿山土地复垦经济效益计算方法的探讨[J].冶金矿 山设计与建设,1997,29(3):61—64. [14] 白中科,赵景逵,段永红,等.工矿区土地复垦与生态重建 孙文武,马金良.金属矿山环境保护与安全[M].北京:冶金工 业出版社.2012. [2] 古德生,吴超.我国金属矿山安全与环境科技发展前瞻研究 [M].北京:中国农业科技出版社,2000. [15] Gavin H.Pollution prevention and cleaner production in the min- fM1.北京:冶金工业出版社,2011. [3] 沈建新.有色金属矿山生态修复工程设计与思考[J].有色 台 金设计与研究,2009,30(6):47-52. ing industy:an analrysis of current issues[J].Journal of Cleaner Production,2000,8(2):119—126. [4] 武强,陈奇.矿山环境问题诱发的环境效应研究[J].水文 (收稿日期2014-09.11) 地质工程地质,2008,35(5):81-85. (上接第125页) 表7巴顿岩体质量(Q)围岩的分类表述 3 结语 在对Q系统分类方法进行了详细分析的基础 上,对天承矿业公司下辖的各矿区进行Q系统分 类。结果表明,Q系统可以详细、直观地反映出各矿 区岩体的分类情况,有助于进行矿山的岩体稳定系 分析,对于确保矿山支护系统的正常运行有一定的 红布一300 m中段 38 21 26 33 29 45 26 29 38 35 56 37 作用。 参考文献 东季一130 m中段 东季一170 m中段 马塘一260 m中段 二采一475 m中段 二采一500 m中段 46 53 5l 康小兵.岩体质量Q系统分类法及其应[J】.中国地质灾害与 防治学报,2008(4):60-66. 景海涛.基于贝叶斯网络的岩石隧道风险分析[D].南京:南 京理工大学,2012. 乔兰,蔡美峰.新城金矿深部节理裂隙调查及岩体质量分级 30 33 52 表9 巴顿岩体质量(Q)分类方法评价结果 评价研究[J].中国矿业,2000,9(4):70-74. 王环玲,余宏明,晏鄂川.结构面模拟分析在岩体质量研究中 的应用[J].勘察科学技术,2002(4):25-29,34. 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质 出版社.1994. (收稿日期2014-08.11) 140