第05章 节理a
050-底板采动导水破坏带深度求取方法研究
h1 =0.7007 +0.1079L
(3)
h1 =0.303L0.8 h1 =3.2 +0.085L 式中 , h1为底板采动导水裂缝带深度 , 式工作面斜长 , m。
(4) (5) m;L为壁
(5)煤层底板的抗破坏能力 煤层底板的抗
破坏能力是煤层底板岩石强度 、 岩层组合及原始裂
隙发育状况的综合反映 , 抗破坏能力越强底板导水
破坏深度越小 , 抗破坏能力与岩石力学Rc· C1 · C2 /15
(6)
式中 , D为底板抗破坏能力 , MPa;Rc为岩石单项
抗压强度 , MPa;C1为节理裂隙影响系数 ;C2为分 层厚度影响系数 。
另外 , 基础数据无法取得时 , 可根据底板岩石
类型 、 岩层组合及原始发育状况综合确定煤层底板
[ 关键词 ] 煤层底板 ;底板采动导水破坏带深度 ;地质采矿条件 ;SVM;回归模型 [ 中图分类号 ] TD327.3 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1006-6225 (2010) 05-0038-04
CalculationMethodsforDepthofFloorWater-conductiveFissureZoneInducedbyMining
大 , 煤层底板破坏就越严重 。 文献 [ 4] 的实测资
料统计结果表明煤层底板破坏深度与开采深度成正
比例关系 :
h1 =0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579 (1) 式中 , h1为底板采动导水破坏带深度 , m;H为开 采深度 , m;α为煤层倾角 , rad;L为壁式工作面
DO I :10.13532/j .cnki .cn11 -3677/td.2010.05.031 第 15卷 第 5期 (总第 96期 )
05节理
2、 雁列节理和雁列脉
雁列节理是一组成雁行式斜列的节理, 如若 雁列节理被岩脉或矿脉所充填, 则称为雁列脉。
（1）雁列节理（脉）的要素
① 雁列带: 雁列节理和雁 列脉成带状展布的空间范围叫雁 列带。 ② 雁列面: 穿过雁列带中各 个单脉的中心而平分雁列带的中 心面叫雁列面。 ③ 雁列轴: 雁列面在雁列带 横截面上的迹线叫做雁列轴。 ④ 雁列角: 单脉与雁列脉之 间的锐夹角为雁列角。雁列角的 大小对分析节理的力学性质很有 意义。
第五章
节
理
一、节理的分类 二、节理的相关类型及其特征
三、节理的组合及分期
四、节理与其它构造的关系 五、节理的野外观察
节理构造是区域构造运动的产物, 它与构造运 动中形成的褶皱、断层以及其它地质构造在几何学 特征、形成作用、发展演化上都具有密切的关系。 探讨和查明这些关系不仅对研究节理, 而且对研究 区域构造都有重要意义。
羽饰是发育于节理面上的羽毛状精细饰纹, 是
构造应力下形成的一种小型构造。羽饰构造产于多
种岩石中, 其中以砂岩等碎屑岩中最为常见。
图 11-13
羽饰构造包括以下几个组成部分: 羽轴、羽脉、 边缘带、边缘节理、陡坎。
羽饰构造有多种型式, 最常见的是人字型, 也 有呈放射状和环状的。羽饰构造一般发育于浅层次 的脆性状态岩石中, 是快速破裂中形成的, 羽脉的发 散方向指示节理的扩展方向, 羽脉收敛会聚方向和人 字型尖端指向断裂源点。边缘带的边缘节理及陡坎 与微剪羽裂类似, 显示出剪切力偶方向。
(1) 剪节理是由剪切力 作用而产生的破裂面。 (2) 剪节理产状较稳定, 平面上沿走向延伸较远, 剖 面上切割较深。 (3) 剪节理的剪裂面较 平直、光滑, 有时在剪切面 上有因剪切滑动产生的擦痕。 剪节理裂缝窄而闭合, 若被 其它矿脉充填, 矿脉显示宽 度均匀, 脉壁平整。
构造地质学05第五章岩石力学性质
τｍａｘ＝ τ０ …（１）
τ０为抗剪强度极限
理论上，破裂面应沿最大剪应力面产生，形成棋 盘格式构造。剪裂角＜ ４５０？
库伦解释是岩石抗剪强度与剪应力和正应力有 关，因此将（１）式改为：
De/dt 常量
撤出应力
t0 t1 t2
t3
时间
永久应变
t4 t5
松弛——保持应变不变，应力随时间而减小。 （相当于降低了岩石的弹性极限） （1）、应力随时间减小，松弛速度急剧下降。 （2）、应力经很长时间后可趋于一极限值
实践证明：在地质上岩石能否在很长时间的极 小差异应力下不断变形，需要一定的温度和压 力条件，因为它一般发生在地壳深层或它具备 有利于蠕变之条件的地方，如某些强变形带中。
剪切 脆性
挠曲
压扁
流动 温度
韧性
熔融 围 压
岩石随P-T条件的变化而呈现 变形习性及相应的主要变形机制
显理 示想 了的 各地 构壳 造一 层段 次剖 构面 造， 样剖 式面
三．岩石变形的时间因素
在地质条件下，岩石变形是长期的，通常要 以百万年为单位，因此评价时间因素对岩石变 形的效应具有关键意义。
σｙ＝０
完全塑性材料。没
有载荷，变形继续
增大。
如果超过屈服点，继 续塑性变形，需施加 更大的应力超过屈服 应力，这个过程称应 变硬化或加工硬化。 经过一段应变硬化的 塑性变形后卸载，应 力－应变曲线回到e２ 表明总的永久变形。
应变硬化
σｙ＞０ σｙ＝０
如果将同样应力继续 加上去，应力－应变 曲线则沿以前路径回 到塑性变形Ｐ位置上 ，好像增大了弹性范 围和增高了屈服应力 （σｙ／）。因此应变 硬化可以看作屈服强 度随递进变形而连续 升高。
构造地质学10章断层概论
处在标准状态下的岩石，如受水平挤压（两 侧均匀受压）（见图），可能出现两组逆断 层。
自然界最常见的是不均匀的侧向挤压，因此，他提出 了三种附加应力状态。
断层三角面侵蚀过程
断层三角面
3、错断山脊和错断河流（突然拐弯）
A K
AHB C
C DG D
F
F
E
E
错断山脊A、B、C、D ；错断河 F；断层池G；改向河H； 改向河老河床
平移断层作用的地貌效应
4、串珠状湖泊和洼地与带状分布的泉水与 现代活动断层分布有关。
（二） 构造标志
1、 构造线和地质体的不连续
正-平移断层
A以断层端点为旋轴 B以断层中点为旋轴
枢纽断层
逆-平移断层
正断层、逆断层、平移断层的剖面表示
○⊕
表示右行平 移断层，反 之，为左行 平移断层
正断层、逆断层、平移断层的平面表示
表示下降
下盘
上盘 下盘
小型左行平移断层
正断层
逆断层
§4．断层的形成机制
断层形成机制涉及破裂的发生和断层的形成、 断层作用与应力状态、岩石力学性质，以及断层 作用与断层形成环境的物理状态等问题，所以其 形成机制是复杂的。
第十章 断层 (Fault) 概论
§1.断层概念 §2.断层的几何要素 和位移 §3.断层的分类 §4.断层的形成机制 §5.断层的识别（标 志）及研究
§1．断层的概念
第五章我们讲了岩石的脆性破坏理论。一种 是垂直拉伸方向的张裂；另一种是略小于450角 度斜交挤压方向的剪裂。无论是张裂还是剪裂， 当平行破裂面位移为零（或很小），这个破裂 不连续面称为节理。当位移显著时，就称为断 层。
岩体地下洞室块体稳定性分析及对策
第5期2021年5月广东水利水电G U A N G D O N G WA T E R R E S O U R C E S A N D H Y D R O P OW E RN o .5M a y 2021岩体地下洞室块体稳定性分析及对策杨继华1,张 辉1,崔 臻2(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南郑州 450003;2.中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉 430071)摘 要:针对地下洞室块体稳定问题,以江门地下实验站为背景,基于块体理论和块体稳定分析程序U NW E D G E ,通过开挖过程中的节理统计,对不同节理组合条件下的块体进行了稳定分析,采用U NW E D G E 计算得出了块体的安全系数,对于安全系数不满足要求的块体,提出了采用锚杆及喷射混凝土的支护加固措施,支护后块体安全系数均大于2.5,保证了块体的稳定㊂关键词:地下洞室;块体稳定性;U NW E D G E 程序;安全系数;锚杆;喷射混凝土中图分类号:T U 457 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(2021)05-0023-05收稿日期:2021-01-05;修回日期:2021-03-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:52079133);黄河勘测规划设计研究院有限公司自主研究开发项目(编号:2018-k y10)㊂作者简介:杨继华(1980-),男,博士,高级工程师,主要从事工程地质勘察㊁设计与研究工作㊂1 概述岩体是一种由结构面和结构体组成的复杂介质,结构面一般包括岩体中存在的断层面㊁节理面㊁层理面㊁片理面等㊂在地下洞室开挖中,由结构面的发育情况和结构体(岩石)的强度决定的岩体基本质量是岩体稳定的主要影响因素[1]㊂研究表明,在相同的岩石强度条件下,围岩的稳定主要由结构面的性质控制,如结构面的发育密度㊁产状㊁力学特性等㊂地下洞室开挖后,打破了围岩原有的静力平衡状态,当有临空面存在时,受结构面切割的岩石块体可能滑塌或掉落,造成围岩的失稳,影响地下洞室的施工安全㊁增加支护及衬砌的工程量[2-3]㊂在地下洞室开挖过程中,根据岩体结构面的性质,选择合适的方法对围岩进行块体稳定性分析并提出处理措施对保障施工安全㊁降低施工成本具有重要的意义㊂针对此问题,国内外较多的学者及工程技术人员开展了相关问题的研究㊂文献[4]针对锦屏一级水电站泄洪洞,采用了赤平投影㊁统计分析等方法,对不稳定块体进行了分析预测,研究了不同节理组合条件下块体的破坏模式,提出了支护措施;文献[5]根据裂隙优势结构面组合,对阜康抽水蓄能电站地下厂房围岩进行了块体稳定性分析,结果表明,对于安全系数小于1.0的块体采用系统锚固或局部加强支护后,可保证块体的安全;文献[6]以大岗山水电部地下厂房为背景,统计分析了厂房的地质素描图,对随机块体进行了搜索并进行了稳定性评价,为支护提供了依据;文献[7]考虑岩体节理的随机特性,在块体理论中应用了概率分析方法,结合工程实例进行了洞室随机块体稳定性分析,得到了块体安全所需的锚固力㊂不同地下工程的地质条件,如地层岩性特征㊁结构面发育特征等影响围岩块体稳定的因素均有较大的差别,某个工程的分析结果难以直接应用到其它工程,因此,需要具体问题具体分析,以便采取的措施具有针对性㊂本文以江门某地下实验站工程地下洞室为背景,采用块体稳定分析程序U NW E D G E ,对施工斜井㊁竖井及超大跨度地下洞室进行块体稳定性分析,并提出支护㊁加固处理措施㊂2 工程概况江门市某地下实验站工程主要由斜井㊁竖井㊁实验厅及附属洞室等组成㊂其中斜井入口高程为64.27m ,末㊃32㊃端高程为-460.00m ,斜长为1340.60m ,水平长为1233.79m ,坡度i =0.4249,断面为城门洞型,宽为5.40m ,高为5.50m ;竖井入口高程为132.00m ,底部高程为-484.30m ,深为616.30m ,断面为圆形,直径为5.50m ;实验厅最大埋深约700m ,55.25mˑ48.00mˑ27.00m (长ˑ宽ˑ高),为超大跨度地下洞室,实验厅下部水池内径为42.50m ,水池最大高度为42.50m ㊂工程区的地层主要为燕山期第三期侵入花岗岩体(γ52(3)),岩性为灰白色中细粒白云母㊁黑云母二长花岗岩㊁中细粒二长花岗岩,微风化-新鲜,岩体以块状结构为主,局部次块状,微-新风化花岗岩饱和抗压强度一般为80~120M P a ,平均值约为97M P a㊂根据地表工程地质测绘及已开挖竖井㊁斜井揭露的地质情况,工程区主要发下以下5组节理:L 1:170ʎ~180ʎø70ʎ,节理面起伏粗糙,张开 紧闭,充填铁质㊁岩屑,间距为0.3~0.5m ,最大延伸长度为20m ;L 2:190ʎ~200ʎø54ʎ,节理面平直粗糙,张开,无充填,间距为0.2~0.3m ,最大延伸长度为40m ;L 3:10ʎ~20ʎø15ʎ,节理面平直粗糙,紧闭,无充填,间距大于3m ,最大延伸长度为20m ;L 4:180ʎ~190ʎø84ʎ,节理面平直粗糙,张开,充填岩屑,间距为0.4~0.5m ,最大延伸长度为5~10m ;L 5:220ʎ~230ʎø73ʎ,节理面起伏粗糙,紧闭 微张,无充填,间距为0.5~1.0m ,最大延伸长度为40m ㊂节理面的赤平投影见图1所示,据初步分析,缓倾角节理(L 3)对大厅顶拱稳定不利,与其他4组节理组合,特别是走向相同的节理(L 2)组合可能在顶拱局部产生不稳定块体㊂不同的节理组合形成不稳定块体的位置及规模需要进一步的分析㊂图1 节理面赤平投影示意3 U NW E D G E 程序简介U NW E D G E 是加拿大的R o c s c i n c e 公司针对地下洞室围岩块体稳定性开发的可视化分析软件,其理论基础为G o o d m a n 和S h i 在1985年提出的块体理论[8-9]㊂通常情况下,块体被定义为四面体岩石,其中包括3条节理面及1个开挖临空面,当块体的位置确定后,块体的几何特征如体积㊁表面积及滑动方向即可确定[10]㊂块体的受力可分为主动力和被动力,主动力一般是指使块体失稳的滑动力,被动力是指块滑动的阻滑力㊂主动力和被动力是由每个滑面上各个力的矢量和组成㊂主动力由式(1)计算:A =W +C +X +U +E(1)式中 A 为块体主动力之和;W 为块体重力;C 为混凝土重力;X 为块体的主动压力;U 为地下水压力;E 为地震力㊂被动力由式(2)计算:P =H +Y +B(2)式中 P 为被动力之和;H 为喷射混凝土的抗剪力;Y 被动压力;B 为锚杆力㊂U NW E D G E 程序采用安全系数F 来定量评价块体的稳定性,其主要分析块体3种状态的安全系数:直接滑落块体安全系数F f ,无支护块体安全系数F u 及支护块体安全系数F s ㊂安全系数F 由式(3)定义: F =阻滑力滑动力(3)1)直接滑落块体安全系数F f U NW E D G E 程序在计算直接滑落块体安全系数时假定块体的阻滑力只包括被动支护力和拉力,一般不考虑节理面的剪切强度及滑动方向等影响因素㊂滑动力主要包括块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力,滑动方向为各滑动力的矢量和的方向㊂其安全系数由下式计算:F f =-P ㊃s 0^+ð3i =1T iA ㊃s 0^(4)T i =σt i a i s i n θi(5)s 0^=AA(6)㊃42㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021式中 T i 为第i 条节理拉力;σt i 为第i 条节理抗拉强度;a i 为第i 条节理面积;θi 为第i 条节理与滑动方向的夹角;s 0^为块体滑落方向㊂2)无支护块体安全系数F u U NW E D G E 程序在计算无支护块体安全系数时假定块体阻滑力只有节理面的剪切力和抗拉力产生,不考虑被动支护力的作用㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动力只考虑由法向力产生的剪切力,不考虑阻滑力法向力产生的剪切力㊂F u =ð3i =1(J ui+T i )A ㊃s^(7)J ui =τi a i c o s θi(8)式中 J ui 为第i 条节理产生的剪切力;τi 为第i 条节理的剪切强度㊂3)支护块体安全系数F s U NW E D G E 程序在计算支护条件下的块体安全系数时假定块体的阻滑力由节再面的剪切力㊁抗拉力和支护力组成㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动方向为块体所受的各个滑动力矢量和方向㊂F s =-P ㊃s^+ð3i =1(J si +T i )A ㊃s^(9)4 块体稳定性分析在江门地下实验站洞室开挖过程中,对揭露的节理裂隙进行了统计,发现洞室围岩以Ⅱ类为主,围岩整体基本稳定,但由洞室跨度大㊁边墙高,节理裂隙及开挖临空面组合,形成不稳定块体,局部会掉块和滑塌等破坏,需要进一步分析块体稳定性㊂4.1 块体稳定性系数采用U NW E D G E 程序对不同节理组合条件下块体进行了稳定性分析㊂分析中采用的参数如下:节理摩擦角为30ʎ,节理面凝聚力为0.08M P a,节理面抗拉强度为0,花岗岩岩石密度为2.70g /c m 3,锚杆拉力为20.0t ,喷射混凝土剪切强度为2.0M P a,混凝土密度为2.60g /c m 3㊂根据第2节的节理统计,5组节理可产生10组组合,不同节理组合条件下块体稳定性计算结果如表1及图2所示㊂实际开挖过程中,对分析的块体位置进行了现场复核,发现分析的位置与实际块体的出露位置基本符合,但分析中稳定性系数低于1.0的块体多数并未发生失稳破坏,其主要原因如下:U NW E D G E 程序计算时,考虑的是块体的最大尺寸,即节理面的延伸长度是无限的,实际多数节理的延伸长度有限,当与其他节理未连通时,并不能形成不稳定块体,因此,不会发生破坏㊂但对于围岩内部的节理延伸情况㊁连通情况等很难查清,为安全起见,仍需要对分析的不稳定块体进行支护㊂块体的安全系数一般认为大于1.5即可视为稳定㊂通过图2及表1可以看出,江门地下实验站洞室在不同节理组合条件共形成13处不稳定块体,需要进行支护加固,支护措施主要为锚杆及喷射混凝土,支护后13处不稳定块体的安全系数均大于2.5,说明支护措施有效,可保证块体的稳定性㊂(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 2㊁L 5)(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 4㊁L 5) (L 2㊁L 3㊁L 5) (L 2㊁L 4㊁L 5)图2 江门地下实验站不稳定块体示意4.2 节理面摩擦角与块体稳定性系数相关性分析节理面参数对边坡及洞室围岩等的稳定性影响较大,如摩擦角与凝聚力等[11-12],其中摩擦角影响最大,为分析摩擦角对块体稳定性的影响,以块体表1中的块体1为例,计算摩擦角取值范围25ʎ~35ʎ条件㊃52㊃2021年5月 第5期广东水利水电N o .5 M a y 2021下块体的稳定性系数,计算结果如图3所示㊂由图3可以看出,随着节理面摩擦角取值的提高,块体稳定性系数基本上呈线性增加,可为块体的稳定支护措施提供另个一个思路,除了锚杆㊁喷混凝土等措施之外,可采用对节理裂隙进行固结灌浆的方法,以提高节理面的摩擦角,进而提高块体的稳定性系数㊂表1 江门实验站地下洞室块体稳定性分析块体编号块体出露部位节理面组合情况块体重量/t 支护前安全系数支护后安全系数锚杆及喷混凝土支护形式1试验大厅顶拱L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ247.206.91 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为2.0m ,喷射混凝土厚为20c m2下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ523.30.454.52 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为1.5m ,喷射混凝土厚为20c m3下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ772.80.818.90 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20c m4下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ55.60.956.99 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m5下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ687.60.494.92 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m6下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ154.90.726.07 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m7下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ210.20.438.87 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m8下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ1190.10.302.50 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m9下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ208.11.1721.26 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m10下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ252.40.466.70 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m11下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ782.10.898.10 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m12下部水池边墙北侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ35.90.6321.24 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m13下部水池边墙东侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ3268.80.722.63锚杆长为15.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20cm图3 节理面摩擦角与块体稳定性关系示意5 结语江门地下实验站洞室跨度大,存在开挖过程中的不稳定块体的破坏问题,采用U NW E D G E 程序对开挖过程中的顶拱及下部水井边墙的块体进行稳定性分析,发现多处稳定性系数小于1.0的块体,针对不同稳定性系数㊁位置㊁尺寸㊁重量的块体采用不同的锚杆㊁喷射混凝土支护后,能保证块体的稳定性要求㊂㊃62㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021U NW E D G E只能考虑四面体的块体,但在工程实际中,所遇到的块体不一定都是四面体,可能还有五面体,甚至六面体,虽然五面体㊁六面体可以拆分成若干四面体,但增加了分析难度㊂U NW E D G E程序搜索的是3组节理组合出现的最大的不利块体组合,因此,需要随着开挖的进行,尽可能多地收集资料,及时根据新的资料利用节理发育(间距㊁延伸长度等)特点在程序中调整节理的实际延伸长度㊂参考文献:[1]工程岩体分级标准:G B/T50218 2014[S].北京:中国计划出版社,2014.[2]张发明,余成,胡梦蛟,等.大跨度地下洞室群围岩多尺度块本稳定性预测方法[J].地球科学与环境学报,2015, 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[4]朱文彬,伍法权,任爱武,等.复杂构造条件下大型地下工程开挖局部不稳定块体分析与预测[J].中国地质灾害与防治学报,2009,20(4):130-134.[5]贾巍,于冲,石广斌.块体理论在阜康抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定分析中的应用[J].西北水电,2015,(1): 20-24.[6]胡义,徐光黎,申艳军,等.块体理论在水电站洞室围岩稳定分析中的应用[J].地下空间与工程学报,2009,5(S1):1370-1374.[7]孙增兵.节理岩体地下洞室随机块体稳定性分析研究[J].地下空间与工程学报,2019,15(4):1125-1132. [8] S H I G H,G O O D MA N R E.A n e w c o n c e p t f o r s u p p o r t o fu n d e r g r o u n d a n d s u r f a c e e x c a v a t i o n i n d i s c o n t i n u o u s r o c k sb a s e d o n a k e y s t o n e p r i nc i p l e[C]ʊP r o c e ed i n g s o f t h e22n dU.S.S y m p o s i u m o n R o c k M e c h a n i c s,1981:310-370.[9] G O O D M A N.R.E,S H I G H.B l o c k t h e o r y a n d i t s a p p l i c a t i o nt o r o c k e n g i n e e r i n g[M].N e w J e r s e y:P r e n t i c e-H a l l,1985.[10]杨继华,郭卫新,姚阳,等.基于U NW E D G E程序的地下洞室块体稳定性分析[J].资源环境与工程,2013,27(4):379-381.[11]廖珊珊,张玉成,胡海英.边坡稳定性影响因素的探讨[J].广东水利水电,2011(7):31-34. [12]张建.开挖和隧洞掘进对洞脸边坡影响的有限元分析[J].广东水利水电,2017(4):31-35.(本文责任编辑王瑞兰)S t a b i l i t y A n a l y s i s a n d C o u n t e r m e a s u r e s o f R o c k B l o c k i n U n d e r g r o u n d C a v e r nY A N G J i h u a1,Z H A N G H u i1,C U I Z h e n2(1.Y e l l o w R i v e r E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g C o.,L t d,Z h e n g z h o u450003,C h i n a;2.I n s t i t u t e o f R o c k a n d S o i l M e c h a n i c s,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s,W u h a n430071,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n g a t t h e b l o c k s t a b i l i t y p r o b l e m i n u n d e r g r o u n d c a v e r n,t a k i n g J i a n g m e n u n d e r g r o u n d e x p e r i m e n t a l s t a t i o n a s t h e b a c k g r o u n d,b a s e d o n b l o c k t h e o r y a n d b l o c k s t a b i l i t y a n a l y s i s p r o g r a m U NW E D G E,t h e b l o c k s t a b i l i t y u n d e r d i f f e r e n t j o i n t c o m b i n a t i o n c o n d i t i o n s i s a n a l y z e d t h r o u g h j o i n t s t a t i s t i c s d u r i n g e x c a v a t i o n.T h e s a f e t y f a c t o r o f b l o c k i s c a l c u l a t e d b y U NW E D G E.F o r b l o c k s w h o s e s a f e t y f a c t o r d o e s n o t m e e t t h e r e q u i r e m e n t s,t h e s u p p o r t a n d r e i n f o r c e m e n t m e a s u r e m e n t o f b o l t a n d s h o t c r e t e a r e p r o p o s e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s a f e t y f a c t o r o f t h e b l o c k i s g r e a t e r t h a n2.5,w h i c h e n s u r e s t h e s t a b i l i t y o f t h e b l o c k.K e y w o r d s:u n d e r g r o u n d c a v e r n;r o c k b l o c k s t a b i l i t y;s a f e t y f a c t o r;U NW E D G E p r o g r a m;b o l t;s h o tc r e t e㊃72㊃2021年5月第5期广东水利水电N o.5 M a y2021。
水工建筑物习题及答案
水工建筑物习题第一部分课内训练第一章绪论 (2)第二章重力坝 (3)第三章拱坝 (7)第四章土石坝 (11)第五章水闸 (16)第六章河岸溢洪道 (20)第七章水工隧洞与坝下涵管 (21)第八章渠系建筑物 (22)第九章水利枢纽 (25)第一部分课内训练第一章绪论一、填空题1．我国人均水资源约为世界水资源的。
2．河道常用的防洪体系为、、。
3．水利工程按所承担的任务可分、、、和。
4．水工建筑物按用途可分为、、、、和。
5．水工建筑物按使用时间可分为、。
6．组成水库枢纽的“三大件”包括、和等类型建筑物。
二、名词解释1．水利工程2．水利枢纽3．水工建筑物4．水利事业三、判断题1．我国地大物博，河流众多，是一个水资源充沛的国家。
（）2．我国的水资源分布情况大体是南涝北旱的局面。
（）3．水工建筑物的级别越高所采用的洪水重现期越短。
（）4．所谓水利工程，是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。
（）四、简答题1．我国水资源分布的特点是什么？2．水利工程按所承担的任务分为哪几类？3．简述水工建筑物的特点？4．水工建筑物按用途分为哪几类？5．为什么要在江河上兴建水利工程?6．兴建水利工程对国民经济、自然环境有哪些影响?如何充分利用其有利方面并做好不利方面的转化工作。
7．什么是水工建筑物的工作条件，工作条件应包括哪些内容?8．水工建筑物有哪些结构特点，有哪些工作特点?9．如何对水工建筑物分类?10．为什么要对水利水电枢纽工程分等和对水工建筑物分级，分等分级的原则、方法是什么，分等分级有哪些作用?11．请以三峡水利枢纽工程为例，说明水利工程的根本任务。
12．拟建高50m的土石坝，形成总库容2.0亿m3、装机容量9.0千kW、灌溉面积20万亩的水电枢纽工程。
试问该水利工程属几等?各主要、次要、临时建筑物属几级?13．下列哪些指标是确定水利工程等别的依据？哪些指标是提高挡水建筑物级别的依据？①水利兴利库容：②坝高；③总库容；④挡水建筑物类型；⑤水电站的装机容量；⑥水电站年发电量；⑦设计灌溉面积；⑧保护农田面积；⑨保护城镇及工矿区；⑩淹没损失；⑾过坝陆上交通货运量。
05 节理
剪节理
张节理
5.1.2 节理的力学性质分类 一、剪节理特征及其应力状态
(1) 剪节理是由剪切应力作用而产生的破裂面。
(2) 剪节理产状较稳定, 平面上沿走向延伸较远。 (3) 剪节理面较平直、光滑、节理缝窄而闭合，有因剪切 滑动产生的擦痕。矿脉宽度均匀, 脉壁平整。 (4) 剪节理一般都会穿切砾石和沙粒等粒状物体。 (5) 剪节理往往构成的共轭“X”型节理系。 (6) 主剪裂面由羽状微裂面组成，微裂面与主剪裂面相交 之锐夹角方向指示本侧岩块剪切方向。 (6) 剪节理的尾端形式有：折尾、菱形结环、分叉等。
5.1.2 节理的力学性质分类 二、张节理特征及其应力状态
5.1.2 节理的力学性质分类 二、张节理特征及其应力状态
张节理排列形式 ——侧列式
5.1.2 节理的力学性质分类 二、张节理特征及其应力状态
张节理尾端形式 杏仁式
5.1.2 节理的力学性质分类 二、张节理特征及其应力状态
张节理与应变椭球体 的最大应变轴A轴一致。
5.2 节理的配套与分期
一、节理的分期及分期依据
(2) 限制: 一组节理延 伸到另一组节理前突 然中止，这种现象叫 做限制，被限制的节 理组形成相对较晚。
5.2 节理的配套与分期
一、节理的分期及分期依据 (3) 互切: 如果两组节理 互相交切或切错，且两 组节理相互切错的方向 又遵循力学分析原理， 服从统一的构造应力场， 则说明两组节理是同时 形成的，并具有共轭关 系。
5.2 节理的配套与分期
二、节理的配套
（4）追踪张节理 也可将节理组进 行配套。
（5） 两组 节理派生的 羽状节理： 反映的动力 学特征符合 统一的构造 应力场。
5.2 节理的配套与分期
大别山北麓钼金银多金属矿成矿规律及找矿方向
第24卷第2期 Vo l.24,N o.2 2010年4月M IN ER A L R ESOU R CES A N D G EOL O GY Apr.,2010大别山北麓钼金银多金属矿成矿规律及找矿方向罗正传(河南省有色金属地质勘查总院,河南郑州450052)摘 要:对大别山北麓的成矿地质背景、矿床时空分布、矿床类型、成矿物化条件、成矿物质来源等进行了系统的研究和总结。
研究认为,大别山北麓钼金银多金属矿床与区内燕山期构造-岩浆活动关系密切,属与燕山期岩浆活动有关的钼金银多金属成矿系列,进一步可分为三个成矿亚系列,并建立了成矿模式。
在此基础上,提出了找矿方向。
关键词:钼金银多金属矿床;成矿系列;成矿模式;找矿方向;大别山北麓中图分类号:P618.51;P618.52 文献标识码:A 文章编号:1001-5663(2010)02-0125-07 大别山北麓位于扬子板块向华北板块俯冲碰撞的过渡地带,区内构造-岩浆活动强烈,有利于钼金银多金属矿床的形成。
迄今,在区内已发现金属矿床十余处,如:汤家坪大型钼矿床、毋山中型钼(铜)矿床、姚冲中型钼矿床、皇城山中型银矿床、白石坡中型银多金属矿床、余冲小型金矿床等,本文通过对大别山北麓钼金银多金属矿成矿规律的探讨,以期为大别山北麓钼金银多金属矿勘查提供借鉴和启示。
1 成矿地质背景大别造山带为秦岭造山带东延部分,是由多个形成于不同构造环境,有着各自独立建造特征和构造演化序列的构造地层地体,经多次聚合后拼贴为一体的复杂构造带。
带内以近EW向桐柏-商城断裂(简称桐-商断裂F2)为界(图1),北侧为北淮阳构造带,南侧为桐柏-大别变质核杂岩隆起带。
区内出露地层主要有:太古界大别片麻杂岩建造;中元古界苏家河群浒湾组中基性火山岩-陆源碎屑岩建造,信阳群龟山组中基性火山岩-泥砂质碎屑岩建造。
震旦系-奥陶系下统肖家庙组滨海-浅海相碎屑岩-碳酸盐岩建造;下古生界泥盆系南湾组陆源碎屑岩建造,石炭系碎屑-碳酸盐岩沉积建造,寒武系火山岩-火山碎屑沉积岩夹碳酸盐岩建造;中生界侏罗系-白垩系火山岩建造等。
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（条/米）.
5）充填物和充填程度观察.
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第5章 节理
50
(二) 覆盖区节理研究简介（补充）
1. 利用地应力资料评价地下节理：
通过测量地应力，推断地应力值越低的地方，节理
越发育，原因为应力释放.
2. 利用地层曲率评价构造节理 3. 测井方法预测节理
1）声波测井. 2）电磁波测井.
个或两个以上的节理组，称之节理系. 如：X型共轭节
理系、放射状或同心状节理系.
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第5章 节理
25
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第5章 节理
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主要内容
1. 节理的分类
2. 节理的分期与配套
3. 不同地质背景上发育的节理 4. 节理的野外观测 5. 节理测量资料的整理分析
(一) 节理的分期
1. 分期概念：区分不同时期形成的节理的先
《构造地质学》
第5章 节理
周建勋
中国石油大学（北京）地球科学系
概 述
1. 节理定义：岩石中两侧岩石没有明显的相
对位移的破裂面.
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第5章 节理
2
概 述
2. 研究意义：
1）工程地质方面.
2）水文地质方面.
3）石油勘探方面. 4）构造地质方面.
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第5章 节理
第5章 节理
8
(一) 节理与相关构造的几何关系分类
2. 按节理与褶皱轴
向(或区域构造线) 关系，分为三类：
1) 2) 3)
纵节理. 横节理. 斜节理.
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第5章 节理
9
(二) 节理的力学性质分类
1. 剪节理：由剪切应
力产生的破裂面，主要 特征：
1）产状稳定，延伸较
2)
整圆.
3)
倾向、倾角玫瑰
花图（不常用，已 经被极点图和等密
度图取代）.
2016/1/5 第5章 节理 53
2. 极点图和等密度图(具体在实习课中介绍).
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第5章 节理
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主要内容
1. 节理的分类
2. 节理的分期与配套
3. 不同地质背景上发育的节理
4. 节理的野外观测 5. 节理测量资料的整理分析
4）多期构造的叠加.
因此：节理在分析应力场时存在许多困难.
2016/1/5 第5章 节理 44
(四) 节理在区域构造分析中的作用和问题
3. 利用节理研究区域构造应力场的要点：
1）联系构造背景和构造部位. 2）建立节理组合样式和空间展布模型. 3）结合区域构造变形历史进行分期配套. 4）分析节理的成因和形成深度.
2）限制：被限者晚.
注意：无对应的错开点.
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第5章 节理
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3）互切：同期.
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第5章 节理
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4)
追踪、利用和改造：被追踪、利用和改造者早.
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第5章 节理
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(二) 节理的配套
1. 配套的概念：把不同时期的节理归并成节
理组或节理系.
2016/1/5 第5章 节理 22
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第5章 节理
23
(四) 节理组和节理系的概念
1. 节理组：在一次构造作用的统一应力场中形成，产
状基本一致，且力学性质相同的一群节理，称之节理 组.
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第5章 节理
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(四) 节理组和节理系的概念
2. 节理系：在一次构造作用的统一应力场中形成的两
3. 派生节理：由断层二盘相对运动引起的
派生应力场所致.
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第5章 节理
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(三) 与区域构造有关的节理
区域性节理：在地表广大地区规律性展布，与
局部的褶皱和断层没有成因联系的节理. 特点：
1）发育范围广，产状稳定. 2）规模大，间距宽，延伸长，切穿不同岩层.
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(三) 特殊节理组合类型
1. 雁列节理
1)
几何要素：雁列带、雁列面、 左阶（列）、右阶（列）的概
雁列轴、雁列角.
2)
念.
（P107更正）
左阶（列）
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右阶（列）
第5章 节理 18
3)
类型：
平直型：剪裂. S型：张裂.
a) b)
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远，间距比较均匀.
2）节理面平直光滑，
两侧岩石可有少量相对
位移，可见擦痕.
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第5章 节理
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3）一般切穿砾岩中的砾石.
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第5章 节理
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4）常见共轭出现，其锐交角等分线常指示σ1方向
在岩石塑性较大、应变量较大时，σ1可变为钝交角
等分线方向.
以上四点为关键点，其余自学作一般了解.
2016/1/5 第5章 节理 13
(二) 节理的力学性质分类
2. 张节理：张应力产生的破裂面，垂直σ3方
向，主要特征：
1）产状不稳定，延伸不远，单条节理短而曲折.
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第5章 节理
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2）节理面粗糙不平，无擦痕. 3）多开口，常被矿脉充填，脉宽变
3）地层倾角测井.
4）微电阻率扫描、井下电视.
2016/1/5 第5章 节理 51
主要内容
1. 节理的分类 2. 节理的分期与配套
3. 不同地质背景上发育的节理
4. 节理的野外观测
5. 节理测量资料的整理分析
(一) 基本节理图
1. 玫瑰花图.
1)
走向玫瑰花图： 倾向玫瑰花图：
半圆.
4. 节理的野外观测
5. 节理测量资料的整理分析
(一) 与纵弯褶皱有关的节理
1. 褶皱初期节理：
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(一) 与纵弯褶皱有关的节理
2. 褶皱期节理：
1)
转折端外侧：局部 转折端内侧：局部
应力σ3⊥枢纽.
2)
应力σ1⊥枢纽（与褶皱
初期情况一致）.
横弯褶皱：整体处于
3）把各测点上σ1，
σ3方向投影到平面上， 将相邻点的σ1和σ3方 向用平滑线连接，构
成主应力迹线图.
2016/1/5容
1. 节理的分类 2. 节理的分期与配套
3. 不同地质背景上发育的节理
4. 节理的野外观测
5. 节理测量资料的整理分析
(一) 露头区节理研究
1. 选点基本原则：代表性. 2. 具体要点：
1）露头良好（最好能作三维空间观测）. 2）岩层产状稳定. 3）节理相互关系比较明确. 4）构造重要部位.
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(一) 露头区节理研究
3. 主要观测内容：
1）地质背景分析.
2）组、系划分，成因判别.
3）分期配套. 4）测量：产状，长度，宽度（平均宽度），密度
第5章 节理
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(四) 节理在区域构造分析中的作用和问题
1. 作用：从理论上，节理是构造应力作用的
结果，与区域构造应力场有一定的联系，因此
可以从中获取区域构造应力场的信息.
2. 存在问题：
1）节理的形成时期不易确定. 2）节理两侧岩石的位移很小，不易判别运动方向. 3）非构造节理的干扰.
1）节理是一种小尺度构造，成因多样，不仅构造作
用可以形成，非构造因素也可造成.
2）在漫长的地质时期中多次形成的节理又相互叠加、
改造、穿插、切割，使各次构造作用中形成的节理
的相互关系被破坏和掩蔽.
2016/1/5 第5章 节理 36
主要内容
1. 节理的分类 2. 节理的分期与配套
3. 不同地质背景上发育的节理
第5章 节理
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(三) 特殊节理组合类型
2. 缝合线构造
由难溶组分残积而成的尖齿状线条，是压溶作用的
产物.
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第5章 节理
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第5章 节理
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(三) 特殊节理组合类型
3. 羽饰构造
1)
常见于粒度比较
均匀的细粒岩石中.
2)
成因观点不甚一
致：可能张剪成因， 快速破裂，与裂纹 的扩展有关.
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第5章 节理
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(四) 节理在区域构造分析中的作用和问题
4. 利用（共轭）节理资
料研究构造应力场的原 理和方法：
1）共轭剪节理的交线为
s2方向.
2）共轭剪节理的两个夹
角的平分线方向分别为σ1 和σ3。一般锐角平分线为 σ1（有时钝角平分线为 σ1）.
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第5章 节理
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(二) 节理的配套
2. 配套方法：
1）利用节理的相互切错关系确定其共轭关系.
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2）利用剪切滑动关系.
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第5章 节理
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(二) 节理的配套
3. 注意事项：节理的配套工作十分繁难复杂，
这项研究只宜在构造变动微弱、构造关系清楚 地区进行，原因：
要 点
1. 张节理和剪节理的主要特征和区分方法 2. 节理的分期和配套方法 3. 共轭剪节理的识别和应力指向意义 4. 节理的分期和共轭节理的判定 5. 节理玫瑰花、极点、等密图的制作