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钻探岩芯分级Hoek-Brown准则GSI在边坡工程中的应用

发布时间:2019-08-17 09:15
【摘要】:在广义Hoek-Brown强度准则中,地质强度指标(GSI)是一个重要的参数,其主要是根据岩体结构特征,查表取得。在工程应用时,该参数缺乏定量化依据,其取值主观性较强,误差较大。本文基于高速公路边坡工程钻探岩芯的定量化指标对边坡岩体结构类型进行了分级,并提出边坡岩体结构类型的线性定量化指标——岩体结构率,通过建立边坡钻探岩芯与岩体结构率之间的关系,即可通过查表获取GSI的值。该量化方法可以直接利用工程钻探的岩芯数据通过广义Hoek-Brown强度准则计算出边坡工程的岩体强度参数,并可有效地对边坡工程进行数值化分析。
【图文】:

曲线,统计关系,曲线,取值


?<11~33~1010~5050~100在GSI取值表中,为便于评价结构类型,本文定义岩体结构率(Rock-massStructureRating,RSR),其取值范围为0~100,线性分布。即散体结构下限为0,整体状结构为100,均分其值。结合Sonmez等人的研究成果,均分5类岩体结构的RSR取值见表3。表3RSR取值散体结构破碎结构镶嵌结构块状结构整体状结构0~2020~4040~6060~8080~100RSR由RBI计算得到,统计分析表2与表3的函数关系为RSR=17.38021×ln(RBI+0.367755)+16.99507(6)该函数的一致性指标为0.992。统计关系曲线如图1所示。图1RBI-RSR统计关系曲线2.3结构面条件率采用Hoek-Brown强度准则,GSI取值由2种条件确定,即岩体结构类型和结构面条件。对结构面条件,本文借鉴Sonmez等[4]1999年研究成果,定义结构面条件率(SurfaceConditionRating,SCR),由下面参数确定SCR=Rr+Rw+Rf(7)式中:Rr,Rw,Rf分别指结构面的粗糙率、地下水影响率和裂隙填充率。取值采用评分标准,如表4所示。表4SCR取值粗糙率Rr地下水Rw填充率Rf非常粗糙6无6无6粗糙5轻微潮湿5坚硬、裂隙<5mm5轻微粗糙3中等潮湿3坚硬、裂隙>5mm3光滑1严重潮湿1软岩、裂隙<5mm1光滑滑面0渗水0软岩、裂隙<5mm073

参考图,节理岩体,定量化,取值


铁道建筑December,20162.4地质强度指标(GSI)定量化综合RSR与SCR评价,定量化计算GSI,取值参考图2。对比Hoek-Brown强度准则参数GSI评价表格,不考虑层状岩体参数评价。图2节理岩体地质强度指标定量化GSI取值图2为量化后GSI取值表格,横轴为结构面条件率SCR,取值为0~18。纵轴为岩体结构面率RSR,取值为0~100。3工程应用研究3.1工程概况以福建省泉三高速公路YK201+830—YK201+980右侧路堑高边坡为典型工程实例,利用Hoek-Brown强度准则,对该岩质路堑边坡各阶段所处的稳定状态进行评价[10-12]。该边坡地形属低山丘陵地貌类型,边坡走向与原自然斜坡走向基本垂直(边坡线路走向339°)。山上植被发育,自然斜坡体稳定。边坡地层为上覆坡残积黏性土:主体为二迭系翠屏山组强风化粉砂岩,组织结构基本破坏,原生矿物均已风化呈砂土状,雨水易软化、崩解。碎块状强风化层:节理裂隙发育,层理不清,锤击易碎,矿物成分风化明显。下伏为弱风化粉砂岩:岩质较新鲜,中厚层状,裂隙较发育。3.2岩芯定量化分析坡体稳定性评价选择坡体中部K201+950断面上2个钻孔对RBI进行确定。选取2个钻孔分别位于坡顶(CK1)及坡体中部(CK2)。根据钻孔揭露情况,利用RBI确定岩体强度指标GSI。图3为CK1钻孔岩芯样本,孔深32m,根据钻孔岩芯显示:0~1.2m段为坡残积黏性土,岩芯松散破碎,手捏即碎;1.2~10m段为砂土状强风化粉砂岩,岩性部分呈柱状,敲击易碎,夹碎石,,岩芯中间含泥质夹层;10~32m段为碎块状强风化粉砂岩,碎块状,中部岩芯呈红褐色,下部呈灰白色,地质锤敲击岩芯碎裂。图3CK1钻孔岩芯样本依据RBI要求对CK1岩芯进行量测,由于坡体岩性破碎,且无>30cm的岩芯,将其分为<3cm,3~10cm,10~30cm3个层次进行统?
【作者单位】: 中国铁道科学研究院;
【分类号】:TU457

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本文编号:2527692

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