圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法。本發(fā)明的目的是提供一種操作方便、準(zhǔn)確有效的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，通過進行變形模量測試判斷圍巖的損傷程度，建立損傷區(qū)分區(qū)界限。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于：垂直已開挖洞室布置測試孔，取出測試孔內(nèi)巖芯，并記錄該巖芯對應(yīng)的測試孔深度；采用變形模量測試儀器對巖芯進行測試，并對變形模量測試結(jié)果進行匯總，統(tǒng)計制表，橫軸為距洞室洞壁的距離，縱軸為變形模量，測試結(jié)果與原巖變形模量進行比較，表格中低于原巖變形模量的為損傷區(qū)，其中低于原巖變形模量平緩段為內(nèi)損傷區(qū)，上升段即為外損傷區(qū)。本發(fā)明適用于地下工程領(lǐng)域。
【專利說明】圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法。適用于地下工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著地下工程埋深的增加，地應(yīng)力與圍巖強度之間的矛盾日益突出，圍巖不可避免地遭受損傷，形成開挖損失區(qū)。損傷區(qū)的存在將使得圍巖的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、基本力學(xué)行為和工程響應(yīng)都發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致工程的穩(wěn)定性控制和支護難度大大增加。
[0003]損傷不同于破裂，破裂是指肉眼可以觀察到的破裂面，損傷則一般很難被肉眼所觀察到，但是會引起圍巖力學(xué)和水力學(xué)特性出現(xiàn)的一些永久性變化，這些變化可以被定量測試，如鉆爆法開挖以后的殘余爆破孔半孔率、可見裂紋形態(tài)和數(shù)量的描述、可見破壞形態(tài)、模量變化、波速變化、地下水滲透性變化、透氣性變化、聲發(fā)射測試等。
[0004]根據(jù)相關(guān)研究證明，損傷區(qū)可以進一步分為兩個區(qū)，即內(nèi)損傷區(qū)和外損傷區(qū)，前者緊鄰開挖面，其特點是圍巖性質(zhì)的變化可以被觀察或測試。外損傷區(qū)位于相對較深的部位，一般被定義為巖體特性漸變到原巖狀態(tài)的過渡地段，這些變化主要是應(yīng)力變化的結(jié)果。損傷區(qū)分區(qū)特性直接影響到圍巖的承載能力和后續(xù)的支護設(shè)計，但目前對于這種現(xiàn)象還沒有被深入地研究，主要原因就是缺少合適的技術(shù)能夠?qū)p傷區(qū)的分區(qū)界限測試出來。
[0005]圍巖損傷區(qū)的存在將使圍巖的強度降低，但由于損傷程度的不同，不同位置處圍巖的承載能力也各不相同，因此對于支護的要求也各不相同。雖然目前通過理論能夠?qū)p傷程度進行分析計算，但具體到實踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，由于巖體條件的復(fù)雜性，理論計算的結(jié)果很難直接推廣到現(xiàn)場實踐中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種操作方便、準(zhǔn)確有效的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，通過進行變形模量測試判斷圍巖的損傷程度，建立損傷區(qū)分區(qū)界限。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:垂直已開挖洞室布置測試孔，取出測試孔內(nèi)巖芯，并記錄該巖芯對應(yīng)的測試孔深度；采用變形模量測試儀器對巖芯進行測試，并對變形模量測試結(jié)果進行匯總，統(tǒng)計制表，橫軸為距洞室洞壁的距離，縱軸為變形模量，測試結(jié)果與原巖變形模量進行比較，表格中低于原巖變形模量的為損傷區(qū)，其中低于原巖變形模量平緩段為內(nèi)損傷區(qū)，上升段即為外損傷區(qū)。
[0008]所述測試孔長度超過洞室洞徑D的3倍。
[0009]所述測試孔距離洞室掌子面超過3倍的洞室洞徑D。
[0010]所述測試孔具有3個以上，測試孔之間間距大于洞室洞徑D。
[0011 ] 所述測試孔沿洞室軸向間隔布置。
[0012]所述測試孔孔徑為60mm以上。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用變形模量直接判定圍巖的損傷程度和損傷范圍，更加貼近工程實際情況，避免了理論方法在現(xiàn)場的不適應(yīng)性，也克服了數(shù)值計算方法無法直接體現(xiàn)巖體特征導(dǎo)致的計算結(jié)果的不準(zhǔn)確性。同時，本發(fā)明操作簡便，易于判讀，技術(shù)門檻低，利于工人操作。利用本發(fā)明獲得的損傷區(qū)分區(qū)，可以更真實地評價圍巖的承載能力，設(shè)計針對性的支護措施，節(jié)省工程投資，保證工程的安全運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中損傷區(qū)測試布置圖。
[0015]圖2為本發(fā)明中內(nèi)外損傷區(qū)劃分判斷表。

【具體實施方式】
[0016]本實施例的具體實施方案如下:
[0017]垂直已開挖洞室I布置測試孔2，其中測試孔2要求長度超過已開挖洞室洞徑D的3倍(見圖1)，以保證完整地測試損傷區(qū)的影響范圍；測試孔2要求距離掌子面21超過3倍的洞室洞徑D，以保證消除掌子面效應(yīng)的影響；測試孔2的直徑要達到60mm以上，以保證能夠巖芯能夠套鉆加工成標(biāo)準(zhǔn)巖樣10mmX50mm。由于損傷區(qū)內(nèi)的巖芯在取樣過程中易受卸荷作用的影響，具有離散性或者巖芯餅化無法取出完整的巖芯，要求測試孔最少需要布置3個(沿洞室軸向布置)，并且間距大于洞室洞徑D。將每個測試孔2的巖芯取出后，記錄每個巖芯對應(yīng)的測試孔深度。
[0018]對取出的巖芯進行加工滿足變形模量測試儀器的需要，一般要求加工成標(biāo)準(zhǔn)巖樣100mmX50mm。將每個測試孔2的巖芯變形模量測試結(jié)果進行匯總，統(tǒng)計在表格中進行整理，橫軸為距離洞壁的距離，縱軸為變形模量。根據(jù)整理的表格數(shù)據(jù)(見圖2)，低于原巖變形模量的可以認為處于損傷區(qū)，其中低于原巖變形模量平緩段為內(nèi)損傷區(qū)，上升段即為外損傷區(qū)。
[0019]所述原巖變形模量可以參考公知的巖石力學(xué)參數(shù)表，其中提供了基本的常用的巖石變形模量。
【權(quán)利要求】
1.一種圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:垂直已開挖洞室(I)布置測試孔(2)，取出測試孔(2)內(nèi)巖芯，并記錄該巖芯對應(yīng)的測試孔深度；采用變形模量測試儀器對巖芯進行測試，并對變形模量測試結(jié)果進行匯總，統(tǒng)計制表，橫軸為距洞室洞壁的距離，縱軸為變形模量，測試結(jié)果與原巖變形模量進行比較，表格中低于原巖變形模量的為損傷區(qū)，其中低于原巖變形模量平緩段為內(nèi)損傷區(qū)，上升段即為外損傷區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:所述測試孔(2)長度超過洞室(I)洞徑D的3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:所述測試孔(2)距離洞室掌子面(21)超過3倍的洞室(I)洞徑D。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:所述測試孔(2)具有3個以上，測試孔⑵之間間距大于洞室⑴洞徑D。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:所述測試孔(2)沿洞室(I)軸向間隔布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圍巖損傷區(qū)分區(qū)的測試方法，其特征在于:所述測試孔(2)孔徑為60mm以上。
【文檔編號】E21B25/10GK104264721SQ201410465750
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】劉寧, 張春生, 吳旭敏, 倪紹虎 申請人:中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司