Исследование скан-линий, также известное как исследование разрывов, необходимо для оценки качества горной массы в механике горных пород и подземных сооружений.
Этот процесс включает сканирование поверхности обнаженной породы с последующим сбором данных для анализа горной массы. Таким образом, съемка линий сканирования полезна для предварительного проектирования конструкций, опирающихся на горные породы.
Кроме того, в этом исследовании горизонтальная линия проводится по поверхности обнаженной породы, и изучаются все свойства разрывов, такие как расстояние между ними, ориентация, устойчивость, апертура и т.д.. При этом все свойства заносятся в листы данных исследования линии сканирования.
После этого проводится комплексный анализ всех собранных данных для определения прочности, деформируемости и характеристик текучести горного массива.
В заключение следует отметить, что количественная информация, полученная в результате проведения исследований линий сканирования по всей обнаженной поверхности, помогает создать базу данных, которая может быть использована в процессе принятия решений для любого проекта инженерного проектирования для данного участка.
1. Оценка свойств стыка горных пород
Наиболее важные характеристики стыка горных пород можно оценить с помощью метода отбора образцов по линии сканирования. В качестве примера, метод исследования по линии сканирования включает оценку следующих параметров:
Одновременно, во время работы в поле, указанные выше параметры должны быть отражены в техническом паспорте съемки линии сканирования. Для этой цели ниже приведен образец данных съемки линии сканирования:
Лист данных съемки линии сканирования.
1.1 Ориентация суставов
Ориентация стыков играет важную роль в определении устойчивости блока горных пород, так как от нее зависит чрезмерная деформация в массиве горных пород. В частности, ориентация конкретного суставного ряда определяется его наклоном, направлением наклона и простиранием.
1.1.1 Уклон
Это угол наклона плоскости разрыва к горизонтальной плоскости в пределах 0-90 градусов.
1.1.2 Направление падения
Это направление угла падения, которое обычно выражается как N, NE, E, SE, S и т.д.
Направление падения измеряется с помощью компаса.
1.1.3 Удар
Это угол, перпендикулярный углу падения, обычно лежащий в пределах от 0 до 360 градусов.
Изображение угла падения, направления падения и простирания.
1.2 Расстояние между швами
Расстояние между стыками определяется как перпендикулярное расстояние между разрывами. Для конкретного набора швов, включающего “n” количество разрывов, расстояние между швами определяется как среднее расстояние.
В общем, расстояние между швами контролирует поток заполняющего материала и способ разрушения блока породы. Например, разрушение близко расположенных швов регулируется круговым режимом (тип разрушения горной породы).
Международное общество механики горных пород (ISRM) классифицирует расстояние между швами, как показано ниже:
ISRM Suggested Description Joint spacing (m) Extremely close spacing< 0.02Very close spacing0.02-0.06close spacing0.06-0.2Moderate spacing0.2-0.6Wide spacing0.6-2Very wide spacing2-6Extremely wide spacing>6ISRM classification of spacing in a joint discontinuity.
1.3 Апертура шва
Эти две несплошности, как правило, не находятся в полном контакте, поэтому между двумя поверхностями несплошностей существует зазор. Поэтому перпендикулярное расстояние между разрывами скальных стенок, разделенных соседними скальными блоками, называется проемом.
В основном, отверстие стыка либо заполнено воздухом/водой (открытый стык), либо заполнено заполняющими материалами (заполненный стык). Таким образом, проем отличается от ширины заполненного разрыва. В результате открытые или заполненные швы с большими отверстиями имеют низкую прочность на сдвиг.
Диафрагма оказывает особое влияние на поток и проницаемость горных пород в швах, и классификация ISRM для диафрагмы показана ниже:
АпертураОписание Характеристики< 0,1 мм?Очень плотноЗакрытые характеристики0,1 - 0,25 ммТплотноЗакрытые характеристики0,25 - 0,5 ммЧастично открытыеЗакрытые характеристики0,5 - 2,5 ммОткрытые характеристики2,5 - 10 ммШироко открытые характеристики1 - 10 смОчень широко открытые характеристики10 - 100 смЧрезвычайно широко открытые характеристики> 1 мКавернозныйОткрытые характеристикиКлассификация суставной апертуры по классификацииISRM.
Иллюстрация диафрагмы.
1.4 Суставная стойкость
Стойкость сустава определяется как длина прерывистости и, следовательно, измеряется в метрах. Проще говоря, длина следа разрыва на обнаженном массиве горной породы называется прочностью.
Прочность на сдвиг любого разрыва в основном зависит от прочности, и, следовательно, скольжение и сползание блоков породы вдоль плоскости разрыва также контролируется ею.
Классификация устойчивости по ISRM приведена ниже:
ISRM Предлагаемое описание Длина поверхностного следа (м) Очень низкая стойкость< 1Низкая стойкость1-3 Средняя стойкость3-10Высокая стойкость10-20Очень высокая стойкость>20 Классификация совместной стойкости ISRM.
Иллюстрация устойчивости стыков.
1.5 Характеристика шероховатости стыка
Как правило, граница раздела между двумя соприкасающимися поверхностями является либо шероховатой, либо гладкой. Апертура границы раздела определяет состояние шероховатости поверхности. Поэтому шероховатость стыка – это мера волнистости поверхности раздела относительно среднего размера плоскости стыка.
Шероховатость стыка влияет на прочность стыка на сдвиг, а шероховатость разрывов регулирует смещение блоков. Однако по мере увеличения заполнения материала в стыке шероховатость стыка уменьшается, тем самым снижая вероятность скольжения по разрыву.
С другой стороны, шероховатость шва измеряется волнистостью обнаженной поверхности породы в полевых условиях. Таким образом, каждая из волнистостей должна быть классифицирована по произвольной шкале от одного до девяти. Каждый класс шероховатости определяется в соответствии с классификацией ISRM, которая приведена ниже:
КлассISRM Описание1 Шероховатая или неровная, ступенчатая 2 Гладкая, ступенчатая 3 Щелевидная, ступенчатая 4 Шероховатая или неровная, волнистая 5 Гладкая, волнистая 6 Щелевидная, волнистая 7 Шероховатая или неровная, плоскостная 8 Гладкая, плоскостная 9 Щелевидная, плоскостная ISRM классификация шероховатости в разрыве шва.
1.6 Заполнение швов
Два скальных разрыва в основном заполнены одним и тем же материалом заполнения, таким как кальцит, хлорит, глина, песок, ил, кварц и пирит. Прочностные характеристики шва на сдвиг зависят от свойств заполняющего материала.
Поведение заполненных разрывов зависит от нескольких факторов, основными из которых являются:
Иллюстрация заполнения швов.
1.7 Прочность заполняющего материала
Прочность заполняющего материала рассчитывается с помощью аппарата отбойного молотка. При измерении прочности заполнителя необходимо откалибровать прибор в соответствии с условиями на стройплощадке. После этого следует провести испытание молотком отскока.
ISRM классифицирует наполнители в зависимости от прочности на сжатие, как показано ниже:
S.No.Прочность на сжатие (МПа)Классификация10.025Наполнитель – очень мягкая глина20.025-0.05Наполнитель – мягкая глина30.05-0.10Наполнитель – твердая глина40.10-0.25Наполнитель – жесткая глина50.25-0.50Наполнитель – очень жесткая глина6>0.50Наполнитель – твердая глина70.25-1.0Наполнитель – очень слабая порода81. 0-5.0Заполнитель – очень слабая порода95-25Заполнитель – слабая порода1025-50Заполнитель – порода средней прочности1150-100Заполнитель – прочная порода12100-250Заполнитель – очень прочная порода13>250Заполнитель – очень прочная породаISRM классификация заполнителя в разрыве шва.
1.8 Состояние водный поток
ISRM предлагает следующий рейтинг для потока воды в разрыве шва:
S.No.DescriptionRating1Стыковой разрыв полностью сухой и нет признаков протекания воды.02Стыковой разрыв полностью сухой и есть признаки протекания воды.13Стыковой разрыв влажный и нет свободного потока воды24Стыковой разрыв показывает свободный поток воды, но он не является непрерывным35Стыковой разрыв показывает непрерывный свободный поток воды46Материалы для заполнения швов консолидированные и нет значительного потока воды.57 Материалы заполнения шва влажные и нет свободного потока воды.68Материалы заполнения шва влажные и присутствует периодический поток воды.79Материалы заполнения шва влажные и непрерывный поток воды.810Материалы заполнения шва полностью вымыты непрерывным потоком воды.9ISRM оценка потока воды в разрыве шва.
Часто задаваемые вопросы
Для чего используется обследование по линии сканирования?
Она выгодна на предварительной стадии проекта. С помощью листа данных исследования линий сканирования можно определить прочностные характеристики, характеристики деформации и характер течения для конкретного участка.
Вышеупомянутые характеристики помогут в процессе принятия решения о выборе участка для конкретного проекта.
- Принципы и методы геодезической съемки в гражданском строительстве.
- Классификация горных пород с примерами.
- Тахеометрическая съемка: Принцип, процедура и преимущества.
- Съемка цепей – процедура, применение, станции съемки и их выбор.
- Беспилотная геодезическая съемка: Особенности и применение.
- Свойства горных пород для инженерных и строительных целей.
- Геодезическая съемка для строительства новой железнодорожной линии.