理论教育 某铁矿露采边坡结构面特征分析

某铁矿露采边坡结构面特征分析

时间:2023-11-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了能充分说明结构面特征及其对边坡岩体的影响,现把结构面的分类简要介绍。

某铁矿露采边坡结构面特征分析

为了能充分说明结构面特征及其对边坡岩体的影响,现把结构面的分类简要介绍。介绍结构面之前,先把杜时贵等总结的“岩体”特性表述如下:一是不连续性,岩体是由不同规模、不同形态、不同成因、不同方向和不同序次的结构面以及被结构面围限而成的结构体共同组成的综合体,岩体在几何上和力学性质上都具有不连续性。二是各向异性,由于发育在岩体中的各种结构面均具有明显的方向性,受结构面的影响,岩体的工程性质呈现显著的各向异性。随着岩体中发育的结构面组数的增多,岩体工程性质的各向异性程度趋于减弱。三是非均一性,由于其不连续、各向异性以及岩体组成物质的非均质,加之结构面在岩体不同部位发育程度和分布规律的差异,不同工程部位的岩体常表现出不同的工程性质。

3.4.2.1 岩体结构面分类

结构面是在岩石形成和地质作用的漫长历史过程中,在岩体内形成和不断发育的地质界面,在连续介质力学理论中视为不连续面。结构面的分布规律、发育规模、物理力学性质等指标不仅与岩体强度、受力状态有关,而且与其形成的地质历史、环境等多种因素有关,所以其分布状态各种各样,物理、力学性质千变万化。为便于掌握结构面的分布规律、研究其物理力学性质,及其对工程稳定性的影响,下面按工程规模,地质、力学成因等因素对结构面进行分类。

(1)按地质成因分类

根据地质成因的不同,可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类结构面。各类结构面的主要特征及其工程稳定性影响,见表3-6。

(2)按结构面的分布规模分类

结构面的分布规模,与结构体的强度、结构面的充填特性、应力状态、形成和发育环境等多因素相关,直接影响岩体的力学性质,控制着区域性岩体的整体稳定或工程围岩的稳定性。根据不同的研究对象和工程应用的要求,有相对分类和绝对分类。相对分类是相对于工程的尺度和类型对结构面的规模进行分类,可分为细小、中等、大型等3类,见表3-7;绝对分类只考虑了结构面的延伸长度和破坏带的宽度,将结构面分为5级[39],如表3-8所示。

表3-6 结构面按地质成因分类表

表3-7 结构面的相对规模分类

续表3-7

注:表中d——平洞跨度;b——基础宽度;h——工程结构体的高度。(www.daowen.com)

表3-8 结构面的绝对规模分类

注:为强调说明各种结构面对边坡岩土体工程地质性质的制约,现把各种主要的结构面单独说明。矿区内以Ⅳ级结构面为主,Ⅲ、Ⅴ级结构面次之。

3.4.2.2 Ⅲ级结构面

(1)断层面:为区内主要的Ⅲ级结构面之一,矿区内发育了不同规模和期次的断层8条,这些断层面有波状起伏的,也有光滑平直的,对矿区内地层的完整性造成了明显的破坏,断层破碎带与两边岩体强度相差悬殊,整个破碎带构成了一个特殊的软弱夹层,导致矿床工程地质条件的恶化。其中F6和F8等断层破碎带宽度较大的,已经接近Ⅱ级结构面规模。

(2)角度不整合面:主要指花岗岩、二长花岗斑岩岩基和岩脉与长英角岩、变质砂岩的接触面,其受基底构造形态影响,起伏较大,岩浆岩与围岩接触多形成蚀变带,宽度不等,伴有挤压、破碎,浅部易风化。

3.4.2.3 Ⅳ级结构面

指矽卡岩与矿体和不同岩层的接触面、岩层层面,它们破坏了岩体完整性,形成不同形状的结构体,降低了岩体的强度。

(1)层面:矿区原岩为以陆源碎屑为主的沉积岩,现状为区域浅变质岩,矿体围岩主要岩组均为层状或似层状、片状岩石,层理、板理发育,主要为薄层状、板状,单层厚0.2~10cm,延伸稳定,层面平整,受变质作用影响,层面结合力减弱,在风化带上多沿层理风化、分离及溶蚀。

(2)岩矿接触面:专指各种矽卡岩、变质砂岩、角岩与矿体的接触面,由于矿体主要为透镜状的碳酸盐岩被交代形成,在矿体与顶底板围岩之间多有一层或厚或薄的矽卡岩相过渡,矽卡岩与矿体之间多为整合接触,与变质砂岩、板岩之间多为不整合接触,控制了矿体的形态,此接触面倾向或东或西,倾角多较大,其与矿体的结合相对较疏松,对开采矿体和公路开拓的稳定性造成直接影响。

(3)次生结构面:主要指第四系地层与下伏基岩接触面以及全强风化层与弱风化层之间的接触面,以风化作用和溶蚀作用形成的风化裂隙及溶蚀裂隙,虽然规模不大,但发育密集,它能使构造裂隙、原生结构面变宽,加深风化作用,导致岩土体的力学强度降低。尤其是岩土接触面,分布广、起伏大,上下结构体物理性质差异大,是控制矿区内滑坡的主要结构面之一,局部可以达到Ⅲ级结构面的规模,连续贯通构成滑坡滑面如H4。无独有偶,区内第二组节理面规模已经达到Ⅳ级结构面。

3.4.2.4 Ⅴ级结构面

主要为节理裂隙面:本矿区以近南北向节理为主导节理,多具有张扭性,发育密度多3~6条/m,延伸多为5m以上,宽1~3mm,裂面平直,光滑,少充填,局部为方解石脉充填,除陡倾占主导外,也有倾向85°~105°,倾角35°~54°的缓倾角节理构造节理多达5组以上,且在不同的地层中均有分布。而其他方向的节理有张性的,也有压性的,总体以压扭性为主,多有少量的泥质充填或半充填。除节理外,露天边帮浅表尚发育了较多的卸荷裂隙,坑道观察强卸荷带水平深度达到30m左右,卸荷裂隙多成楔形,开口普遍宽0.2~1cm,发育密度可达5条/m以上,岩体松弛,多呈碎裂结构。裂隙面较为新鲜,主要为开挖边坡卸荷引发,但冻融等风化作用对其有加剧之势。

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