'UDC中华人民共和国国家标准mpGB50778-2012露天煤矿岩土工程勘察规范Codeforinvestigationofgeotechnicalengineeringofopenpitcoalmine2012-05-28发布2012-12-01实施中华人民共和国住房和城乡建设部联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国国家标准露天煤矿岩土工程勘察规范CodeforinvestigationofgeotechnicalengineeringofopenpitcoalmineGB50778-2012主编部门:中国煤炭建设协会批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2012年12月1日中国计划出版社2012北京
中华人民共和国住房和城乡建设部公告第1407号关于发布国家标准《露天煤矿岩土工程勘察规范》的公告现批准《露天煤矿岩土工程勘察规范》为国家标准,编号为GB50778一一2012,自2012年12月1日起实施。其中,第1.0.3、10.3.1条为强制性条文,必须严格执行。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部二0-二年五月二十八日
..M..-臼‘-目。昌本规范是根据原建设部《关于印发(2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)〉的通知》(建标〔2006〕136号)的要求,由中煤国际工程集团沈阳设计研究院会同有关单位共同编制完成的。本规范在编制过程中,编制组广泛搜集资料,认真总结了我国露天煤矿岩土工程勘察方面的经验,参考了国内外有关标准规范的内容,并在广泛征求意见的基础上,经反复讨论、修改,最后经审查定稿。本规范共分12章和5个附录。主要内容包括:总则,术语和符号,基本规定,边坡岩土工程勘察,排士场岩土工程勘察,采掘场岩土工程勘察,工程地质测绘与调查,勘探与取样,岩土水试验与原位测试,现场监测,边坡稳定性评价,岩士工程评价和勘察成果等。本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中煤国际工程集团沈阳设计研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,并将意见和有关资料寄交中煤国际工程集团沈阳设计研究院国家标准《露天煤矿岩土工程勘察规范》管理组(地址:辽宁省沈阳市沈河区先农坛路12号,邮政编码:110015,传真:02424810245),以供今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查λ:主编单位:中煤国际工程集团沈阳设计研究院参编单位:中煤国际工程集团武汉设计研究院•1•
中国煤炭科工集团沈阳研究院中国矿业大学主要起草人:韩洪德张楠高世华申力王勇刘树杰徐扬清徐贵娃高巨明舒继森颤学武主要审查人:王步云范士凯刘毅刘志军毕孔和张国欢杨茂生林杜军曹国献•2•
目次1总则…………………………………………………(1)2术语和符号………………………………………………(2)2.1术语……………………………………………………(2)2.2符号……………………………………………………(3)3基本规定……………………………........…………….(4)4边坡岩土工程勘察………………………………………(7)4.1一般规定………………………………………………(7)4.2可行性研究阶段边坡岩土工程勘察………………………(7)4.3初步设计阶段边坡岩土工程勘察…………………………(8)4.4施工图设计阶段边坡岩土工程勘察………………………(9)4.5开采阶段边坡岩土工程勘察……………………………(10)5排土场岩土工程勘察……………………………………Cl2)5.1一般规定………………………………………………(12)5.2排土场岩土工程勘察……………………………………(12)6采掘场岩土工程勘察……………………………………(15)6.1一般规定………………………………………………(15)6.2剥离物强度……………………………………………(15)6.3剥离物与煤的切割阻力…………………………………(16)6.4基底承载力……………………………………………(16)7工程地质测绘与调查……………………………………(17)7.1→般规定………………………………………………(17)7.2工作方法………………………………………………(17)7.3工作内容………………………………………………(18)7.4工程地质图的编制………………………………………(20)•1•
8勘探与取样8.1一般规定………………………………………………(22)8.2钻探与取芯技术要求·8.3井探、槽探、铜探……··8.4地球物理勘探……………………………………………(24)8.5岩土水取样……………………………………………(24)9岩土水试验与原位测试…………………………………门门9.1一般规定………·9.2土工试验与测试…··9.3岩石试验与测试…………………………………………(28)9.4排弃物料试验与测试……9.5水的试验与测试……………………··10现场监测…………………………………………………门0)10.1→般规定………………………………………………(30)10.2地下水压监测10.3位移监测………………………………………………ωυ11边坡稳定性评价·11.1一般规定·11.2边坡稳定性分析………………………………………(34)11.3边坡稳定性评价…………·11.4排土场边坡稳定性评价…………………………………(36)12岩土工程评价和勘察成果………………………………(37)12.1一般规定………………………………………………门门12.2岩土参数的分析与选取…………………………………门7)12.3岩土工程勘察报告……………………………………(38)附录A露天煤矿边坡与剥离物的分类及勘察工作布置…………………………………………………(40)附录B岩石分类和鉴定·附录C边坡稳定性分析的计算方法与计算公式…………(46)
附录D排土场稳定性分析模式图…………………附录E岩土基本变量参数的统计与确定方法……………(53)本规范用词说明………引用标准名录…........……··........附:条文说明•3•
Contents1Generalprovisions………………………………………(1)2Termsandsymbols………………………………………(2)2.1Terms…………………………………………………(2)2.2Symbols………………………………………………(3)3Basicrequirement……………………………··……….(4)4Geotechnicalinvestigationofopenpitslope…………(7)4.1Generalrequirement……………………………………(7)4.2Geotechnicalinvestigationofopen-pitslopeinthefeasibilitystudystage……………………………(7)4.3Geotechnicalinvestigationofopenpitslopeintheprimarydesignstage………………………………(8)4.4Geotechnicalinvestigationofopen-pitslopeintheconstructiondocumentsdesignphase………………(9)4.5Geotechnicalinvestigationofopen-pitslopemtheopen-pitminingstage……………………………(10)5Geotechnicalinvestigationofwastedump……………(12)5.1Generalrequirement……………………………………(12)5.2Geotechnicalinvestigationofwastedump…………………(12)6Investigationofgeotechnicalengineeringforopen-pitworkings…………………………………………………门5)6.1Generalrequirement……………………………………(15)6.2Todetermmeoverburdenstrength………………………(15)6.3Todeterminecuttingresistingforceofoverburdenandcoal…………………………………………………(16)•4•
6.4Todeterminebearingcapacity……………………………(16)7Engineeringgeologicalmapping…………………………(17)7.1Generalrequirement……………………………………(17)7.2Workingmethods………………………………………(17)7.3Workingcontents………………………………………(18)7.4Formulationoftheengineeringgeologicalmap……………(20)8Geotechnicalexplorationandsampling…………………(22)8.1Generalrequirement……………………………………(22)8.2Technologicalrequireofdrillingandsampling……………(22)8.3Wellexploration,grooveexploration,roomexploration……(24)8.4Geophysicalprospectmg…………………………………(24)8.5Samplingforrock,soilandwater…………………………(24)9Thelaboratorytestsandin-situtestsforrock,siolandwater…………………………………………………(27)9.1Generalrequirement……………………………………(27)9.2Thelaboratorytestsandin-situtestsforsoil……………(27)9.3Thelaboratorytestsandin-situtestsforrock…··……….(28)9.4Thelaboratorytestsandin-situtestsforoverburden……(29)9.5Thelaboratorytestsandin-situtestsforwater…………(29)10In-situinspection…………·…………………………..(30)10.1Generalrequirement……………………………………(30)10.2Groundwaterpressmonitoring…………………………(30)10.3Displacementinspect10n………………………………(31)11Stabilityassessmentofslopes…………………………(34)11.1Generalrequirement……………………………………(34)11.2Stabilityanalysisofslopes………………………………(34)11.3Stabilityassessmentofslopes…………………………(35)11.4Stabilityassessmentofthedumpingsiteslopes…………(36)12Achievementsofgeotechnicalinvestigation•5•
andassessment…………………………………………门7)12.1Generalrequirement……………………………………(37)12.2Geotechnicalparameteranalysisandselect··…………….(37)12.3Geotechnicalinvestigationreport………………………(38)AppendixAClassificationandassigninvestigationquantitiesforopen-pitslopeandoverburden……………………………………(40)AppendixBClassifyandidentifyofrock………………(42)AppendixCComputationalmethodandformulaofthestabilityanalysisforslope………………(46)AppendixDStabilityanalysismodelchartofwastedump…………………………………(52)AppendixEStatisticsanddeterminemethodforgeotechnicalbasicvariableparameter……(53)Explanationofwordinginthiscode………………………(57)Listofquotedstandards……………………………………(58)Addition:Explanationofprovisions………………………(59)•6•
1总则1.0.1为在露天煤矿岩土工程勘察中执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制定本规范。1.0.2本规范适用于新建、改建和扩建露天煤矿边坡和内、外排土场,以及采掘场内的岩土工程勘察。1.0.3露天煤矿工程建设在设计和施工前,必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。1.0.4露天煤矿岩土工程勘察应按阶段并遵循一定的程序进行,应结合露天煤矿设计任务的要求,并根据露天煤矿的具体特点,困地制宜,选择运用适宜的勘察手段,提供符合露天煤矿设计与施工要求的勘察成果。在勘察工作中应积极采用新技术、新方法和岩土工程新理论。1.o.s露天煤矿岩土工程勘察,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。•1•
2术语和符号2.1术语2.1.1露天煤矿open-pitmine从事露天开采的煤矿企业。2.1.2露天开采open-pitmining直接从地表揭露出矿物并将其采出的作业。2.1.3露天采场open-pitworkings进行露天开采的场所。2.1.4首采区initialarea露天矿预先划分的若干个区段中首先开采的区段。2.1.s剥离物opencast露天采场内的表土、岩层和不进行回收的矿物。2.1.6边帮pitslope露天采场内由台阶平盘和台阶坡面组成的总体。2.1.7工作帮workingslope由正在开采的台阶组成的边帮。2.1.8非工作帮non-workingslope由已结束开采的台阶部分组成的边帮。2.1.9边帮(坡)角slopeangle边帮坡面与水平面的夹角。2.1.10端帮endslope位于露天采场端部的边帮。2.1.11排土场dumpingsite堆放剥离物的场所。2.1.12排土dumping
向排土场排卸剥离物的作业。2.2符号RQD一一岩石质量指标;F一一地震力;走一一地震系数;m一一-滑体的质量za一一地震加速度;g一一重力加速度。•3•
3基本规定3.0.1露天煤矿岩土工程勘察应依据勘察类别、勘察规模及复杂程度等划分阶段,并应提供不同勘察阶段的勘察成果。3.0.2露天煤矿岩土工程勘察阶段的划分应与建设阶段相适应,可分为下列阶段z1可行性研究阶段岩土工程勘察;2初步设计阶段岩土工程勘察;3施工图设计阶段岩土工程勘察;4开采阶段岩土工程勘察。3.0.3露天煤矿岩土工程勘察的工作内容、工作方法和工作量,应根据下列因素综合确定z1勘察类别;2勘察阶段;3勘察区工程地质条件的研究程度与复杂程度54勘察规模;5工程设计的要求。3.o.4勘察区工程地质条件研究程度可按表3.o.4划分。表3.0.4场地研究程度分类类别详细研究过场地初步研究玛场地未专门研究过场地1.前人所做研究较多,1.前人所做研究较少,可利用资料较多s可利用资料较少s划2.对边坡进行过详细2.对边坡进行过初步分1.可利用资料勘察g对边坡(排土场或勘察g对边坡(排土场或条极少z采掘场)进行过专门岩土采掘场〉虽进行过专门岩件工程勘察,勘察工作内容土工程勘察,但勘察工作较全s内容不全s•4•
续表3.o.4类别详细研究过场地初步研究过场地未专门研究过场地2.仅在资源勘探3场区基岩出露条件3.场区基岩出露条件划阶段做过少量工程好;较好;分地质工作,未对边1.具有深部勘察、试4缺少深部勘察、试验条坡(排土场或采掘验资料,且勘察成果准确资料,且勘察成果可靠度件场)进行过专门岩可靠较低士工程勘察3.0.5勘察区工程地质条件复杂程度可按表3.p.5划分。表3.o.5工程地质条件复杂程度分类类别复杂场地中等复杂场地简单场地1.对抗震危险的1.对抗震有利的地段;1.对抗震不利的地段;2.不良地质作用强烈地段;2.不良地质作用不发育;2.不良地质作用一般发育;3.地质环境已经或可发育;3.地质环境基本未能受到强烈破坏;3.地质环境已经或可受破坏;划4.地形地貌复杂;能受到一般破坏;4.地形地貌简单;分5.地质构造复杂,岩4.地形地貌较复杂;5.地质构造简单,条土种类多,性质变化大;5.地质构造较复杂,岩土种类单一,性质件6.坚硬岩层与软岩岩土种类较多,性质变变化不大;互层,软弱结构层(面)化较大;6.坚硬岩层为主,发育;6.坚硬岩层与软岩互岩性变化不大,岩层7地下水丰富,对工层,有软弱结构层(面h产状稳定,软弱结构程影响大g7.含水性中等,对工层(面)不发育;8.具有小窑空巷与采程具有一定影响7.含水性差,对工空区程影响不大3.0.6对抗震有利、不利和危险地段的划分应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定执行。3.0.7边坡类型划分应符合下列规定:1按最终边坡高度划分时,宜符合下列规定:•5•
1)高度大于300m为高边坡;2)高度为lOOm~300m为中高边坡$3)高度小于lOOm为低边坡。2按各边帮上部境界长度划分时,宜符合下列规定:1)长度大于3000m为长边坡;2)长度为lOOOm~3000m为中长边坡53)长度小于lOOOm为短边坡。•6•
4边坡岩土工程勘察4.I一般规定4.1.1边坡岩士工程勘察工作应紧密结合露天开拓方案并围绕露天矿各边帮进行。重点应查明非工作帮、工作帮、端帮可能引起滑落的地质因素,主要应查明露天开采的最下一个煤层或潜在滑动面以下50m(垂直厚度)范围内软弱层(面)、结构层(面)、构造层(面)的层位、层数、厚度、岩性、分布范围,以及物理力学性质等;并应在设计部门正式划定露天矿境界和首采区位置后,再进行专门的边坡工程岩土工程勘察工作。4.I.2边坡工程岩土工程勘察,应包括下列内容:I查明露天煤矿边坡的工程地质、水文地质条件a2对影响边坡稳定性的诸因素进行分析并评价其影响程度;3提出边坡稳定性计算参数;4确定边坡角和可能的失稳模式;5对边坡提出合理的治理措施与监测方案。4.I.3边坡工程岩士工程勘察工作布置应符合本规范附录A第A.1节的规定。4.I.4当需采取岩土试样时,土层采样间距宜为2m~5m,基岩可根据需要选取。但每个不同区段的主要层位试样数量,土样不得少于6件,岩样不得少于9件。4.2可行性研究阶段边坡岩土工程勘察4.2.I可行性研究阶段边坡岩土工程勘察,应为矿山开发的可行性研究和方案设计提供工程地质资料,并应满足初步确定采掘场境界几何形状的要求。•7•
4.2.2可行性研究阶段边坡岩土工程勘察工作应以搜集、分析和研究已有资料为主。搜集和研究的资料应包括下列内容:1区域地质资料;2矿区资源勘探报告及有关的工程地质、水文地质资料;3与采掘场工程地质、水文地质条件相似的自然边坡和人工边坡等资料。4.2.3在工程地质条件复杂的勘察场区,所搜集到的资料不能满足其要求时,可对勘察区适当进行外业勘察工作;外业勘察工作应以工程地质测绘与调查为主,必要时可进行勘探与试验工作。4.3初步设计阶段边坡岩土工程勘察4.3.1初步设计阶段边坡岩土工程勘察,应为初步确定采掘场各边帮坡角、地表境界和边坡管理工作提供工程地质资料。4.3.2初步设计阶段边坡岩土工程勘察,应符合下列规定:1应初步查明勘察区地层、岩性分布、产状及其物理力学性质,并应初步查明土层空间分布、成因、时代及物理力学性质;2应初步查明勘察区基岩的构造特征,并应确定断层、槽皱、节理、裂隙等的分布、组合特点等;3应初步查明勘察区基岩软弱面及软弱夹层的赋存条件、分布、产状、厚度及其物理力学性质;4应初步查明勘察区的水文地质条件;5应初步查明勘察区不良地质作用及采空区的分布、成困、发展趋势和对边坡稳定性的影响;6对抗震设防烈度大于或等于7度的勘察区,应搜集区域地震资料,并应分析其对边坡稳定性的影响;7对勘察区应进行工程地质分区,应初步确定各分区边坡破坏模式,并应进行边坡稳定计算,同时应推荐各边帮(坡)角的范围值;8应对边坡的监测工作提出建议。•8•
4.3.3初步设计阶段边坡岩土工程勘察,应包括下列工作内容z1收集和研究与勘察区有关区域的、矿区的工程地质、水文地质资料;2工程地质测绘、调查工作;3工程地质勘探;4岩、土物理力学性质的室内试验和原位测试5s水文地质试验和地下水长期观测工作。4.4施工圄设计阶段边坡岩土工程勘察4.4.1施工图设计阶段边坡岩土工程勘察,应满足施工图设计所需的工程地质资料、各边帮(坡)角的确定、维护管理及治理监测的要求。4.4.2施工图设计阶段边坡岩土工程勘察,应符合下列规定:1应查明勘察区地层、岩性、产状;2应查明岩、土层空间分布、成因、时代,地下水埋藏特点和土岩接合面特点,并应查明勘察区断层、榴皱、节理、裂隙等构造类型分布、组合及其工程地质特征;3应查明勘察区软弱结构层(面)及分布、厚度及其工程地质特征z4应查明勘察区水文地质条件zs应确定岩、土物理力学性质,并应重点研究可能滑动面的抗剪强度;6应查明勘察区不良地质作用的分布、成因、发展趋势和对边坡稳定性的影响;7对位于高应力区的高边坡,宜进行岩石原位地应力的测量与分析s8在地震基本烈度大于或等于7度的勘察区,应搜集和分析区域地震资料E,对勘察区应进行工程地质分区,并应按分区进行稳定性计•9•
算,同时应提供各分区边坡角;10对稳定程度较低的边坡,应提出治理措施和对水压、位移监测的建议。4.4.3施工图设计阶段边坡岩土工程勘察,应在充分利用已有工程地质资料基础上进行下列工作:1工程地质测绘;2工程地质勘探;3水文地质试验和地下水长期观测;4采取岩土试样,进行室内物理力学性质试验。对可能成为滑动面的软弱结构层(面)及其相应的岩、土体应进行原位抗剪强度试验。4.5开采阶段边坡岩土工程勘察4.5.1开采阶段的边坡岩土工程勘察,应充分利用剥离露头对以前勘察成果进行验证、校正、补充完善,并应对边坡岩士体稳定类型进一步划分,对各边帮岩土体的稳定性应进行评价。开采阶段岩土工程勘察应满足修改边坡设计或边坡治理所需工程地质资料的要求。4.5.2开采阶段边坡岩土工程勘察工作,应充分利用岩体己被揭露的有利条件和已有的工程地质资料,进行仔细地分析研究,并应根据工程的具体情况,具有针对性地布置工程地质测绘、勘探和试验工作。4.5.3开采阶段边坡岩土工程勘察,应包括下列内容:1利用已形成的边帮和采掘所揭露的岩体,进行有针对性的工程地质测绘和调查;对各类结构面进行测量、统计和组合类型划分;2对边坡改(扩)建地段或稳定条件较差的边坡需确定滑动面时,应进行适量的工程地质钻探、井探和槽探;,3利用边帮对崩塌等各种失稳现象进行详细的调查,分析失•10•
稳原因和类型及破坏模式,并对不稳定边坡进行位移监测和采取治理措施;4进行物探工作,确定岩体风化程度及因采掘爆破致使岩体松动的范围;5利用地下水监测资料和适当进行水文地质试验工作,核定水文地质特征,以便确定或修改疏、降水设计;6利用边帮采取岩土试样,进行室内物理力学性质试验;利用台阶进行原位抗剪强度试验,确定控制性不利结构面的力学参数。•11•
5排土场岩土工程勘察5.1一般规定5.1.1露天煤矿排土场岩士工程勘察,应满足排士场设计所需工程地质资料的要求。5.1.2露天煤矿排土场场地,可按工程地质条件分为简单、中等复杂和复杂场地。5.1.3露天煤矿排士场按位置不同可分为内排土场与外排士场;外排士场按基底构成可分为软弱基底排土场与硬基底排土场。5.1.4露天煤矿排土场岩土工程勘察,应对下列影响露天煤矿排土场稳定性因素的内容进行评价:1地形、地貌、基底岩土埋藏特征;2水文地质条件;3采掘工艺;4排弃物料及基底岩、土物理力学性质;5排土场场地条件的变化对环境的影响。5.2排土场岩土工程勘察5.2.1露天煤矿排士场岩土主程勘察,应包括下列内容:1查明内外排土场基底地层岩性及其分布、成因、产状、物理力学性质;2查明基底软弱结构层(面)的分布、厚度及其特性;3查明水文地质条件;4查明排土场勘察范围内的不良地质作用及采空区的分布、发育,以及对排土场基底稳定的影响;5分析排士场边坡和基底的稳定性。•12•
5.2.2对于露天煤矿内排土场与硬基底排土场,应重点查明排土场基底岩层层面的倾斜方向、倾角大小、节理发育密度、节理连续情况,以及沿节理面破坏的可能;并应分析排弃物沿基底面滑动的可能性。5.2.3对于软弱基底排土场,应重点研究地基土的极限承载力,并应重点分析排土场基底土层承载力与排土高度的密切关系,同时应预测由基底承载力不足而引起沿基底内部土层滑动的可能性及滑动类型。5.2.4露天煤矿排土场岩土工程勘察,应包括工程地质测绘、工程地质勘探、工程地质测试,并应符合下列规定:1工程地质测绘,其比例尺宜为1:1000~1:2000,测绘范围应为排士场场地及其周边外延2倍~3倍排土高度范围地段;2工程地质勘探应包括钻探、坑(井)探、槽探和物探;3工程地质测试应包括岩土的室内试验和原位测试。5.2.5工程地质钻探工作量布置应根据排土场地大小和场地工程地质条件的复杂程度确定,并应符合下列规定:1勘探线、勘探点间距可按表5.2.5确定;表5.2.5勘探线、勘探点闽距场地复杂程度勘探线距(m)勘探点距(m)简单400~600200~400中等复杂200~400100~200复杂100~200<1002勘探点布置范围宜超出排士场设计边界1倍~1.5倍排土高度。勘探点布置时,应根据场地条件分区段疏密布置,勘探剖面线应垂直于排土场边界线布置,每条剖面不得少于3个钻孔;3对于软弱基底排土场,勘探点布置重点应为排土场周边,范围应包括排土场顶界向内l倍排土高度至排土场底界向外1倍~1.5倍排士要求高度;•13•
4钻孔深度应控制在坚硬土层或基岩下5m~lOm。s.2.6岩土试样的采取,土层采样间距宜为2m~5m,基岩可根据需要选取。每个不同区段的主要层位试样数量,土样不得少于6件,岩样不得少于9件。•14•
6采掘场岩土工程勘察6.1一般规定6.1.1采掘场岩土工程勘察,应对剥离物强度、剥离物与煤的切割阻力,以及各台阶基底承载力进行试验、测定与评价。6.1.2剥离物强度、剥离物与煤的切割阻力,以及各台阶基底承载力的试验、测定与评价方法,应根据开采设备选型确定。6.2剥离物强度6.2.1剥离物强度勘察,应查明岩(矿)石强度的空间分布规律。6.2.2岩(矿)层对比应运用地质方法、物探测井配合岩石物理力学试验进行,并应查明剖面上岩(矿)层层序、岩性、厚度、结构;岩(矿)石强度变化,岩石强度分类应符合表6.2.2的规定;岩(矿)石裂隙发育程度、规模、密度、产状、充填胶结情况,应建立完整的地质柱状及其对比剖面,并应查明硬岩的层位、岩性、厚度、分布及其在剥离物中所占的比例。表6.2.2岩石强度分类第一类第二类第三类岩石强度松散软岩类中硬岩类硬岩类岩石抗压强度<MPa)<66~15>156.2.3剥离物强度勘察,应符合下列规定:1重点应为首采区,同时应对全区作适当控制;2勘探线应沿岩石强度变化的主导方向布置,其线距应根据岩石强度均匀程度、勘探面积大小确定;3剥离物强度勘察工作布置应符合本规范附录A第A.2节的规定。•15•
6.3剥离物与煤的切割阻力6.3.I露天煤矿开采工艺应按剥离物与煤的切割阻力确定。6.3.2剥离物与煤的切割阻力试验与测定方法,应符合现行行业标准《煤和岩石切割阻力的测定方法》MT/T796的有关规定。6.4基底承载力6.4.1露天煤矿开采中,挖掘机械和运输机械对地比压应按基底承载力确定。6.4.2基底承载力的确定方法,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。•16•
7工程地质测绘与调查7.1一般规定7.1.1工程地质测绘与调查,宜在可行性研究阶段或初步勘察阶段进行。其任务应为调查研究勘察区的地形、地貌、地层岩性、构造、水文地质条件、各种不良地质作用;划分工程地质单元体、进行工程地质分区;研究不良地质作用对场地的影响F分析场地工程地质条件和问题;对场地的稳定性和适宜性作出初步评价;为边坡、排土场、采掘场等的设计、所要采取的防治措施和进一步勘探、试验和专门性的勘察工作提供依据,并应符合下列规定:1对岩石出露或地貌、地质条件较复杂的场地应进行工程地质测绘;对地质条件简单的场地,可偏重采用地质调查;2在可行性研究阶段搜集资料时,宜包括航空相片、卫星相片的解译结果;3在详勘和开采阶段应主要对某些专门地质问题作补充性的测绘与调查。7.1.2工程地质测绘与调查的植围,应包括勘察区及其以外有关的地段,测绘的比例尺和精度应符合下列规定:1可行性研究阶段应为1:5000~1:50000;2初勘阶段应为1:2000~1:10000;3详勘阶段应为1:1000~1:2000;4开采阶段应为1:500~1:1000;5当工程地质条件复杂或解决某一特殊地质问题时,比例尺可适当放大。7.2工作方法7.2.1工程地质测绘与调查应包括搜集、分析、利用场区已有资•17•
料与进行实地踏勘、调查、测绘工作。实地测绘可根据实际情况采用下列方法:1测线测绘法。适用于控制全场区的测绘。测线应按垂直于岩层走向线或主要构造线布置,并宜与矿区原有的勘探线结合。测线间距宜为lOOm~300m,应根据场区地质复杂程度确定。对于复杂的场区,测线间距可小于lOOm。测点间距应根据地质条件的复杂程度确定,测点应为工程地质上有关键意义的点;2界线追踪法。应沿重要的地质界线和结构面进行追踪,应布置观测点;3露头标绘法。岩石出露不好、露头所占面积较小时,应进行露头的全面标绘;4路线穿越法。应垂直穿越地貌单元、边帮走向布点测绘。7.2.2地质点布置应符合下列要求:1每个地质单元体均应有观测点,观测点应布置在地质构造线、不同地层接触线、岩性分界线、标准层、天然及人工剖面、地下水的天然和人工露头、岩榕洞穴、地貌变化处,以及不良地质作用分布区;2观测点的密度应根据场区的地形地貌、地质条件、成图比例尺等确定,观测点应具有代表性,在图上的距离应控制在20mm~50mm;3观测点应充分利用天然和人工露头,当露头不佳时,可根据具体情况布置少量的勘探工作,并应选取少量试样进行试验。条件适宜时,可配合进行物探工作。7.3工作内容7.3.1地形地貌调查应包括下列内容:1划分勘察区所处的地貌单元;2调查各地貌单元的成因类型、地层时代、岩性组合及地下水特点;•18•
3调查微地貌形态、特征,查明其与岩性、构造、不良地质作用及第四系堆积物的关系z4调查地形的形态及其变化情况。7.3.2地层岩性的调查应包括下列内容z1综合分层并确定填图单元;2确定勘察区各地质单元内地层岩性、厚度、产状、结构、时代和成因,进行工程地质岩组划分,确定岩组分布界线、岩组间的接触关系、岩石的风化程度p3确定软弱夹层的岩性、产状、厚度、胶结和充填物情况及其特征。7.3.3地质构造的调查应包括下列内容:1测定岩层产状,判定槽皱类型及其特征:2确定断层的位置、类型、产状、规模和断层带宽度、充填物质及胶结程度p3测量节理、裂隙的产状,观察记录节理裂隙面的形态特征、宽度、充填物及其性质F应选择代表性地段进行节理裂隙统计,统计结果用裂隙极点图及裂隙等密度图表示,并确定优势发展方向p4确定岩体结构类型,分析地质构造对边坡稳定性的影响。7.3.4地表水及地下水应调查下列内容:1调查勘察区及附近两流水文观测资料,分析勘察区遭受淹没的可能性F2了解勘察区的汇水面积、地表径流系数,估计地表水对勘察区的充水影响:3调查含水层的岩性特征、埋藏深度、分布情况、含水性及渗透性:4调查地下水类型、埋藏深度、变化幅度、补给及排泄条件、化学成分及其与地表水的联系zs调查泉的出露位置、类型、流量及其动态变化z6分析水文地质条件与地形、岩性、构造之间的联系。•19•
7.3.5自然边坡和人工边坡应调查下列内容:1调查勘察区及其附近地质条件相似的自然边坡,分析稳定坡角与边坡高度、地层岩性、水文地质条件的关系;2调查人工边坡的类型、坡面岩性的类型、坡面岩体破碎情况、节理裂隙的统计、有元危岩及潜在滑体、已滑边坡类型及其形成机制、稳定边坡与不稳定边坡所形成的台阶坡面角等。7.3.6不良地质作用应调查下列内容:1对滑坡地段应重点测绘与调查。调查滑动前的地质条件;调查测定滑坡体边界、滑动面位置及其他滑坡要素;确定滑动的外因,推断滑坡的发展趋势;2勘察区内存在采空区时,应搜集采矿历史资料,调查采空区的空间分布、规模、形成时间、充填情况、胡塌状况、岩性和岩体结构、地面变形等;进行地表调查测绘,查明地表移动范围和破坏现状;分析采空区对边坡稳定性的影响;3对勘察区及其周围的崩塌、岩堆、泥石流等不良地质作用,应调查其形成条件、规模、性质、分布范围及预测其发展趋势。7.3.7当勘察区抗震设防烈度大于或等于7度时,应调查当地由地震造成的地质现象、宏观震害和烈度异常区(带)的范围。7.4工程地质图的编制7.4.1在工程地质测绘与调查的基础上,应根据勘察区工程地质条件进行分区,初步判定各分区边坡的稳定程度、发展趋势和可能破坏模式。7.4.2工程地质图的比例尺不应大于工程地质测绘与调查的比例尺,精度不应小于工程地质测绘与调查的精度,宜在矿区地形地质图和矿山采剥计划图的工作底图上进行。7.4.3工程地质图的种类可按本规范第12.3.2条执行,可将下列内容反映在本规范第12.3.2条各种图件中:1地貌单元及第四纪不同时代土层的分布,并对土体稳定•20•
性进行划分;2地质构造要素、地层岩性分布、工程地质岩组、岩体结构类型及稳定性分类;3岩、土物理力学试验与分析成果;4不良地质作用;5采空区分布及地表移动和变形范围;6第四纪土体及基岩的水文地质特征;7边坡类型及其稳定类别。•21•
8勘探与取样8.1-般规定8.1.1当需查明岩土的性质和分布,采取岩土试样或进行原位测试时,可采取钻探、井探、槽探、响探和地球物理勘探等。勘探方法的选取应符合勘察目的及岩土的特性。8.1.2布置勘探工作量时,应评价勘探对工程及自然环境的影响。钻孔、探井、探槽及探榈完工宜妥善回填。进行边坡岩土工程勘察时,其钻孔应根据其是否与露天坑或邻井有水力联系、是否影响露天坑或邻井的安全、是否危及边坡稳定等确定是否对钻孔进行密封。8.2钻探与取芯技术要求8.2.1钻探方法可根据地层类别及勘察要求按表8.2.1选择。表8.2.1钻探方法钻进地层勘察要求直观鉴别、直观鉴别、钻探方法蒙古性土粉土砂土碎石土岩石采取不扰采取扰动动试样试样螺旋钻探++十+××十+++回转无岩芯钻探+++++++++××岩芯钻探+++++++++++++冲击钻探×+++++×××冲击锤击钻探+++++++×++++振动钻探+++++++×+++冲洗钻探+++++××××注:++表示适用,+表示部分适用,×表示不适用。•22•
8.2.2钻孔口径及钻具规格应符合现行行业标准《建筑工程地质勘探与取样技术规程》JGJ/T87的有关规定,成孔口径应满足取样、测试、监测以及钻进工艺的要求。测试孔终孔孔径宜为108mm~200mm,取原状岩、土样钻孔终孔孔径不宜小于89mm。8.2.3钻探与取芯应符合下列规定:1钻进深度、岩士分层深度的量测误差范围应为±0.05m;2对鉴别地层天然湿度的钻孔,在地下水位以上的土层应进行干钻。当必须加水或使用循环液时,应采用双层岩芯管钻进;3所有钻孔应全部取芯,按不同岩性分层采取岩、土样,特别是软弱夹层的试样。取芯率对于土层和软弱夹层不应低于90%"对完整和较完整岩体不应低于80%,对破碎岩石不应低于65%;达不到要求时应采取补救措施,并应测定RQD值。当需确定岩石质量指标RQD时,应采用75mm口径CN型)双层岩芯管,且宜采用金刚石钻头。对需重点查明的部位应采用双层岩芯管连续取芯;4定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量。倾角及方位的量测精度应分别为士0.1。、士0.3°。定向取芯确定构造带和岩层的产状时,岩芯采取率不应低于90%,定向成功率应大于95%。8.2.4钻孔的记录和编录应符合下列要求:1野外记录应由经过专业训练的人员承担。记录应真实及时,按钻进回次逐段填写,严禁事后追记;2钻探现场描述可采用肉眼鉴别、于触方法,有条件或勘察工作有明确要求时,可采用标准化、定量化的方法;3岩芯应按规定的内容进行详细描述和编录,并按顺序摆放在岩芯箱中,用正交摄影法进行彩色拍照。芯样可根据工程要求保存一定期限或长期保存,亦可拍摄岩、土芯彩照纳入勘察成果资料;4钻探过程中遇到地下水时,应准确测量、记录地下水位;•23•
5岩石的分类与鉴定标准应符合本规范附录B的规定。8.3井探、槽探、响探8.3.1当钻探方法难以准确查明地下情况时,可采用井探、槽探进行勘探。在大中型边坡勘察中,当需详细调查深部岩层性质及其构造特征时,可采用竖井或平响。8.3.2探井的深度不宜超过地下水位。竖井和平桐的深度、长度、断面应按工程要求确定。8.3.3对井探、槽探、榈探除应文字描述记录外,尚应以剖面图、展开图等反应井、槽、啊壁及底部的岩性、地层分界、构造特征、取样及原位试验位置,并应辅以代表性部位的彩色照片。8.4地球物理勘探8.4.1地球物理勘探应与工程地质测绘和钻探配合使用。岩土工程勘察中可在下列情况采用地球物理勘探:1作为钻探的先行手段,了解隐蔽的地质界线、界面或异常点;2作为钻探的辅助手段,在钻孔之间增加地球物理勘探点,为钻探成果的内插、外推提供依据;3探测采空区及空巷范围;4对边坡勘探钻孔,进行地球物理测井;5作为原位测试手段,测定岩土体的波速、动弹性模量等。8.4.2选择地球物理勘探方法,应根据工程任务要求、地质条件和岩土物理特性等因素确定,可选用电法、地震波法、声波探测、物理测井法等。8.5岩土水取样8.5.1土试样质量可根据试验目的按表8.5.1划分。•24•
表8.5.I土试样质量等级划分级别扰动程度试验内容I不扰动土类定名、含水率、密度、强度试验、团结试验II轻微扰动土类定名、7亏,11<率、密度皿显著扰动士类定名、含水率N完全扰动土类定名注:1不扰动指原位应力状态虽已改变,但土的结构、密度、含水率变化很小,能满足室内试验各项要求。2如确无条件采取I级土试样,在工程技术要求允许的情况下可以E级土试样代用,但宜先对土试样受扰动程度做抽样鉴定,判定用于试验的适宜性,并结合地区经验使用试验成果。8.s.2取样工具或方法应按士层类别、技术要求的不同选择。8.s.3取样器的技术规格应符合现行行业标准《建筑工程地质勘探与取样技术规程》JGJ/T87的有关规定。8.s.4在钻孔中采取I、E级土试样时,应符合下列要求:1在软土、砂土中宜采用泥浆护壁。使用套管时,应保持管内水位等于或稍高于地下水位,取样位置应低于套管底孔径3倍以上的距离;2采用冲洗、冲击、振动等方式钻进时,应在预计取样位置lm以上改用回转钻进;3下放取样器前应仔细清孔,孔底残留浮土厚度不应大于取样器废土段长度(活塞取士器除外);4采取土试样宜用快速静力连续压入法,也可采用重锤少击方法,但应有导向装置;5取样的具体操作方法应按现行行业标准《建筑工程地质勘探与取样技术规程》JGJ/T87的有关规定执行。s.s.sI,II、田级土试样应妥善密封,并应避免暴晒或冰冻。在运输中应避免振动,保存时间不宜超过3周。对易于振动液化和水分离析的土试样宜就近进行试验。•25•
8.5.6岩石试样可利用钻探岩芯制作或在探井、探槽、坚井、平嗣中刻取,采取的毛样尺寸应满足试块加工的要求。在特殊情况下,试样形状、尺寸和方向应由岩体力学试验设计确定。8.5.7湿陷性黄土的取样应按现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025的有关规定执行;其他温陷性士应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定执行。8.5.8钻探过程中遇到地下水时,应采取水试样。•26•
9岩土水试验与原位测试9.1一般规定9.1.1岩土水的室内试验与原位测试项目和试验测试方法,其具体操作和试验仪器设备应符合现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123、《工程岩体试验方法标准》GB/T50266和《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定。9.1.2岩士工程评价时所选用的参数值,应由室内试验、原位测试或原型观测反分析成果相互比较,经修正后确定。9.1.3试验测试项目和试验测试方法,应根据工程要求、岩土条件、地区经验和试验测试方法的适用性等因素综合确定。试验测试条件宜与现场工况相适应;并应注意岩土的非均质a性、非等向性和不连续性,以及由此产生的岩土体与岩土试样在工程性状的差别。9.1.4试验测试制备试样前,应对岩土的重要性状作肉眼鉴定和简要描述。9.1.s对特种试验与原位测试项目,应制订专门的试验与测试方案。9.1.6室内试验与原位测试的仪器设备应定期进行检验和标定。9.2土工试验与测试9.2.1土工试验项目应符合下列规定:1物理性质试验应包括下列内容:1)秸性士:密度、比重等;2)粉士:颗粒分析、密度、比重等;3)砂类士:颗粒分析、密度、相对密度、含水率等;•27•
的碎石类士:颗粒分析,必要时可进行现场大体积密度试验;含黠性土较多时,宜测定蒙古性土的含水率等。2水理性质试验应包括下列内容:1)茹性土、粉土:含水率、液限、塑限等;2)特殊性土应根据特殊性土的性质测定其特殊性指标;对于湿陷性黄土,除进行饱和状态与天然状态下的强度试验外,尚应做增湿条件下强度变化。3力学性质试验应测定土的压缩系数、压缩模量、教聚力、内摩擦角、软蒙古土的残余抗剪强度等。9.2.2土层的原位测试应根据实际工程需要与工程地质条件选择适宜的测试方法。9.3岩石试验与测试9.3.1岩石试验项目应符合下列规定:1物理性质试验应包括含水率、颗粒密度、块体密度等。2水理性质试验应包括吸水性试验、软化系数等。3完整岩石力学性质试验应包括单轴和三轴抗压强度、抗拉强度、抗剪断强度、弹性模量、泊松比、纵波速度、横披速度等。4断层破碎岩、不连续面、软弱结构层(面)及强风化泥岩等力学性质试验,应包括下列内容:1)残余抗剪强度;2)蠕变试验。5对软质岩石,应进行下列试验:1)抗水性试验;2)对具有膨胀性的岩石,应进行崩解性、膨胀量及膨胀力试验;3)对抗水性弱或经常处于温润状态下的岩石,应进行不同含水率条件下的力学试验。9.3.2岩层的原位测试应根据实际工程需要与岩层的岩性、风化
程度,以及其他因素选择适宜的测试方法。9.4排弃物料试验与测试9.4.1排弃物料由岩块、碎石类土、砂类土、粉土、教性土等一种或数种材料组成。9.4.2对排弃物料应进行筛分,确定其岩土比例,必要时应对所含砂类士、粉士、茹性土进行颗粒分析;应测定排弃物料的体密度、比重、含水率,必要时应进行现场大体积密度试验。9.4.3排弃物料以蒙古性士、粉土为主时,应重点测定其密度、液限、塑限、含水率等。9.4.4排弃物料的力学试验应主要测定其压缩系数、压缩模量与抗剪强度指标。9.4.5不同配比与不同含水条件下的排弃物料,应分别进行室内试验与现场原位模拟测试。9.5水的试验与测试9.5.1水的试验与测试工作应主要包括地下水水质分析与水文地质参数的试验与测试。9.5.2地下水水质分析宜进行水质简易分析。9.5.3水文地质参数的试验与测试应包括下列内容:1室内试验主要用于测试渗透系数;2结合水文钻探工作,测定地下水的水位、流向及流速;3根据工程实际的水文地质条件,选取抽水试验、压水试验或注水(渗水)试验,以计算渗透系数、影响半径等水文地质参数。9.5.4当需要对水和土的腐蚀性进行评价时,应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定执行。•29•
10现场监测10.1一般规定10.1.1露天煤矿的现场监测应包括地下水压监测与位移监测。10.1.2现场监测的记录、数据和图件,应保持真实完整,并应按工程要求及时进行整理分析。10.1.3现场监测资料,应及时向有关方面报送。当检测数据接近危及边坡稳定的临近值或变形速率有加快趋势时,应加密监测,并应及时报告。10.1.4现场监测应分阶段提交成果报告。报告中应附有相关曲线和图纸,并应进行分析评价,同时应提出相应的建议与措施。10.2地下水压监测10.2.1地下水压监测应包括下列工作内容:1测定岩土体内部地下水压力及其变化值,结合边坡渗流场的分析,用于确定边坡稳定性分析和地下水控制所需的地下水;2通过地下水压监测数据评估地下水控制效果。10.2.2地下水压监测应建立水压计网络进行监测。测线布置应在采掘场周围选择有代表性的剖面。水压监测孔数量及布置方法应包括下列内容:1地下水对边坡稳定性的相对重要性;2地质条件的复杂性;3勘察阶段;4露天采掘场规模及滑坡规模;5含水层的数量等;6应贯彻一孔多用的原则。•30•
10.2.3采用地下水控制措施的边坡,应在工程实施时设置水压计。10.2.4水压计的选择,应符合下列规定:1小于或等于50m的浅孔,宜用坚管式水压计;2当孔深大于50m或边坡活动已进入H级监测时,宜采用电器式水压计;3必要时,可采用遥测式水压计。10.2.5地下水监测技术应符合下列规定:1钻孔应清水钻进,井应确定准确的含水层及滑面位置;2水压计应满足测试探度和精度的要求。安装过程中应进行监视;3水压测量频率应定期进行。水压计正常运行后宜每月一次,当季节变化或数据变化较大时,应加密观测频率。10.2.6观测资料应及时整理分析,并应绘制地下水压、降水量的历时曲线,同时应结合勘探资料分析监测成果,并应提交监测报告。10.3位移监测10.3.1在开采阶段,应结合大地测量基本控制网,设置全球定位系统(GPS)监控站,对采掘场、排土场的边坡进行位移监测。10.3.2位移监测应包括地表位移监测和地下位移监测。地表位移监测应分为大地测量技术和位移计监测技术。地下位移监测应分为水平位移监测、垂直位移监测、大地位移监测。水平监测位移应采用钻孔倾斜仪、应变式传感器、伸长计等;垂直位移监测采用沉降仪、卧式水平孔倾斜仪等;大地位移监测应采用固设式倾斜仪、位移计等。地下位移监测应主要用于确定滑面位置、滑坡规模、变形特征等。位移监测程序应分为I、H、田三级。当监测进入E级监测后期时,可采用遥测装置。•31•
10.3.3在露天煤矿地表最终境界线以外200m范围以内,应建立地表位移和地下位移的永久观测线。其监测线、孔布置数量,应根据露天煤矿的走向长度、边坡区段的重要性和可能实现的情况确定。但观测线不应少于3条,每条观测线上不应少于3个观测点。每个监测分区不应少于5个孔。孔深应达到预想滑面下5m~lOm,孔径应为108mm~200mm。10.3.4位移监测周期与监测深度应根据地表位移和地下位移的具体情况确定,并应符合下列规定:1地表位移监测周期应根据监测程序等综合确定。I级监测期应每年两次,H级监测期应每月一次或与其他观测同步进行。采掘与整治过程前后均应观测。当位移变化加速时应增加观测次数,但每年观测不得少于4次。每年应提交监测分析报告;2当野外地质调查或地表位移监测发现局部地段有不稳定迹象时,则应进行地下位移监测。监测周期可根据位移速度和季节变化确定z3地下位移的监测深度,应在预计滑动层(面)以下lOm~20m。对观测数据及岩体稳定状况,应及时进行整理和分析。10.3.5测量观测网应在矿山开采初期开始建立。对采掘场边坡进行观测,当棚标距离小于400m时,应采用三等三角网和三等水准网进行控制;当舰标距离大于400m时,应采用角边测量法。监测工作可用光电测距仪和水准仪进行,应定期观测和进行数据整理。当边坡处于E级监测程序时,在关键地区应增加观测站,并应增加观测次数。10.3.6在到界边坡上,应建立永久观测点。其间距应为zoom~400m;观测线上的观测点间距应为30m~50m,监测周期应根据地表位移和地下位移的情况确定。在降雨期间或当位移速度加快时,应增加观测次数,并应及时提交监测报告。10.3.7对出现地表和地下位移或地质构造复杂、稳定性较差的
重要边坡,应建立地表和地下位移的监测系统。地表和地下观测线的数量,应根据地表和地下位移区的走向长度确定,但不应少于2条,每条线上不应少于3个观测点。当边坡出现裂缝或地鼓等迹象时,应采用位移计、伸长计来测量滑体位移,必要时可采用遥测装置。10.3.8监测资料应定期、及时整理,并应提供有关图表。图表应包括位移矢量图、钻孔位移曲线图、位移与时间曲线图等。•33•
11边坡稳定性评价11.1一般规定11.1.1采掘场边坡稳定性评价,应根据不同勘察阶段提出的勘察成果进行,其评价精度应与勘察阶段相适应,在充分利用勘察成果的基础上提出相应的评价结论和防治措施建议。11.1.2采掘场边坡稳定性评价应按工程地质分区分别进行,对所划分的各边帮分段作出整体稳定性评价和局部稳定性评价,并应对各段边坡坡率、各级提高及减载平台宽度等提出建议参考值。11.1.3边坡稳定性评价,应对已存在的不良地质作用的现状稳定性和对采场边坡稳定性的影响作出评价。11.1.4在采场边坡体内或坡底以下存在采空区时,应对采空区对边坡稳定性的影响进行专门研究。11.1.5在进行采掘场边坡稳定性评价时,应分别对覆盖士体和岩体边坡的稳定性作出评价。11.2边坡稳定性分析11.2.1在进行土体和岩体边坡稳定性分析时,应根据所判定的破坏类型和破坏模式进行分析计算。边坡稳定性分析的计算方法与计算公式应符合本规范附录C的规定。11.2.2边坡稳定性计算方法,可按下列规定确定:1均质土体或较大规模碎裂结构岩体边坡可采用圆弧滑动法计算;但当士体或岩体中存在对边坡稳定性不利的软弱结构面时,宜采用以软弱结构面为滑动面进行计算;2对较厚的层状土体边坡,宜对含水量较大的软弱层面或土岩结合面采用平面滑动或折线滑动法进行计算;•34•
3对可能产生平面滑动的岩(土)体边坡,宜采用平面滑动法进行计算;4对可能产生折线滑动面的岩(土)体边坡,宜采用折线滑动法进行计算;5对结构复杂的岩体边坡,可采用赤平投影对优势结构面进行分析计算,也可采用实体比例投影法进行计算;6对可能产生倾倒的岩体,宜进行倾倒稳定性分析;7对边坡破坏机制复杂的岩体边坡,宜结合数值分析法进行分析。11.3边坡稳定性评价11.3.1边坡稳定系数,可按表11.3.1采用。表11.3.1边坡稳定系数边坡类型服务年限(a)稳定系数边坡上部有特别重要的建筑物或边坡滑落会造成生命财产重大损>20>L50失的采掘场最终边坡>201.30~1.50
201.30~1.50工作帮边坡临时1.05~1.20外排土场边坡>201.20~1.50L0裂隙、层面结合一般层状结构块状或厚层l~2>l.0结合差状结构较完整裂隙、层面结合好或2~31.0~0.4块状结构结合一般裂隙块状或中厚2~31.0~0.4结合差层状结构裂隙、层面、较破碎结合好小断层镶嵌破碎结构二主30.4~0.2结合一般中、薄层状结构0.4~0.2结合差裂隙块状结构各种类型破碎注3结合一般王三0.2结合面破碎状结构或结合差极破碎无序结合很差散体状结构注:平均间距指主要结构面(1~2)组间距的平均值。B.0.3岩体可根据结构类型按表B.O.3划分。表B.0.3岩体接结构类型划分结构岩体地质结构体结构面发育岩土工程可能发生的类型类型形状情况特征岩土工程问题以层面和原生、巨块状岩构造节理为主,多岩体稳定,局部滑整体状浆岩和变质皇闭合型,间距大可视为均质动面或树巨块状结构岩,R厚层于1.5m,宜为1弹性各向同塌,深埋洞沉积岩组~2组,无危险性体室的岩爆结构•43•
续表B.0.3结构岩体地质结构体结构面发育岩土工程可能发生的类型类型形状情况特征岩土工程问题有少量贯穿性节结构面互厚层状局部滑理裂隙,结构面间相牵制,岩体块状沉积岩,块动面或胡块状、柱状距0.7m~1.5m;基本稳定,接结构状岩浆岩塌,深埋洞宜为2组~3组,近弹性各向和变质岩室的岩爆有少量分离体同性体变形和强可沿结多韵律薄度受层面控构面滑塌,层状层、中厚层有层理、片理、节制,可视为层状、板状软岩可产结构状沉寂岩,理,常有层间错动各向异性弹生塑性变副变质岩塑性体,稳形定性较差断层、节理、片整体强度理、层理发育,结构很低,并受构造影破碎状面间距0.25m~软弱结构面响严重的破块状结构0.50m,宜为3组控制,呈弹易发生破碎岩层以上,有许多分塑性体,稳规模较大离体定性很差的岩体失构造和风化裂完整性遭稳,地下水断层破隙密集,结构面错极大破坏,加剧失稳散体状碎带,强风碎屑状综复杂,多充填秸稳定性极结构化及全风性土,形成无序小差,接近松化带块和碎屑散体介质B.0.4岩石风化程度可按表B.0.4划分。表B.0.4岩石凤化程度分类风化程度参数指标风化程度野外特征波速比K.风化系数Kr未风化岩质新鲜,偶见风化痕迹0.9~1.00.9~1.0结构基本未变,仅节理面有渲染微风化0.8~0.90.8~o.9或略有变色,有少量风化裂隙•44•
续表B.0.4风化程度参数指标风化程度野外特征波速比K,风化系数Kr结构部分破坏,沿节理面有次生中等风化矿物,风化裂隙发育,岩体被切割0.6~0.80.4~o.8成岩块;用铺难挖,用岩芯钻进结构大部分破坏,矿物成分显著强风化变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,0.4~0.6N》30为全风化;N<30为残积士。5泥岩和半成岩,可不进行风化程度划分。•45•
附录C边坡稳定性分析的计算方法与计算公式c.0.1当采用圆弧滑动法时,边坡稳定性系数可按下列公式计算:K亨丁R=一一一二CC.0.11),L:T,T,=(G,+Gh,)sinB,+Pw,cosCa,-8,)CC.0.12)R,=N,tan.p,+cιcc.0.13)N,=CG,十Gh;)cose,十Pw,sin(a,8,)CC.0.14)式中:K,边坡稳定性系数;C;第i计算条块滑动面上岩土体的敬结强度标准值CkPa);"'·一一一第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(。);l,第i计算条块滑动面长度(m);e,,a,第1计算条块底面倾角和地下水位面倾角(。);G,第z计算条块单位宽度岩土体自重CkN/m);Gb,第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重CkN/m);Pw,→一第i计算条块单位宽度的动水压力CkN/m);N,第z计算条块滑体在滑动面法线上的反力CkN/m);T,一一一第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力CkN/m);R,-第i计算条块滑动面上的抗滑力CkN/m)。C.0.2当采用平面滑动法时,边坡稳定性系数可按下式计算:K_yVcosBtan.p+Accc.0.2)yVsine式中:γ-一岩土体的重度CkN/m3);C一-结构面的薪聚力CkPa);¢一一结构面的内摩擦角(。);•46
A一一结构面的面积(mz);v岩体的体积(m3);。结构面的倾角(勺。c.o.3当采用折线滑动法时,边坡稳定性系数可按下列方法计算:K-~Rψa功i+l…t/l.-1十R.(i=l,2,3,…,n-1)"~T,ip,tfJ;+1…仇1十T.(C.o.3-1)φ=cos((),-()什1)sin((),-()>+1)tan~;(C.0.3-2)式中:件→←-第i计算条块剩余下滑推力向第i+l计算条块的传递系数。对存在多个滑动面的边坡,应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析,并应取最小稳定性系数作为边坡稳定性系数。对多级滑动面的边坡,应分别对各级滑动面进行稳定性计算分析。c.0.4当采用模形体法(图C.0.4)时,滑动方向沿co时,边坡稳定性系数可按下列方法计算zNA(滑动面A有效法向反力)"AZJV滑动面A/图c.o.4模形体法计算•47•
c~AA+c~AB+(qW+rUc十sP-UA)tan队+(xW+yUc+zP-UB)tanιK=mwsW+mcsUc十mRsPcc.0.41)q=(mABmwBmwA)/(lm~B)(C.0.4-2)r=(mABmrn-mcA)/O-miB)(C.0.4-3)s=(mABmPB-mrA)/O-miB)(C.o.44)x=(mABmwA-mwB)/O-miB)(C.0.45)y=(mABmcAmrn)/(lmiB)cc.0.4-6)z=(mABmPA-mPB)/(1-m」)(C.0.47)mAB=sin¢Asin¢scos(αAαB)十cos¢Acos¢BCC.0.48)mwA=-cos¢A(C.0.49)mw8=-cos如cc.0.410)mcA=sin队si口供cos(αAαc)十cos¢Acos¢c(C.o.411)mcB=sin¢Bsin功cCOS(aBαc)+cos如co呻ccc.0.412)mrA=cos功rsin¢Acos(的一句)-sin如co呻Acc.0.413)mPB=co呻rsin¢8cos(αF一句)-sin如cos如cc.0.414)mws=sm¢scc.0.415)mes=cos¢ssin¢cco时间←αc)-sin在cos收(C.0.416)mRs=cos如cos如cos(的一的)+sin如cos如cc.0.417)式中:AA、c~、队滑动面A的面积、有效凝聚力和内摩擦角;AB、c~、件一一-滑动面B的面积、有效凝聚力和内摩擦角;
如、αA滑动面A的倾角和倾向;如、αB滑动面B的倾角和倾向;位、αc张裂缝面C的倾角和倾向;肿、αp锚杆作用力P的倾角和倾向;如、αs→一滑动面A、B交线。c的倾角和倾向;UA一一滑动面A上的孔隙压力;UB一一滑动面B上的孔隙压力;Uc一一张裂缝面C上的孔隙压力;W一-模形体自重;p锚杆作用力。c.0.5使边坡处于极限平衡状态的临界水平力系数K,,可按下列公式计算(图c.0.5-1、图c.0.52):图C.0.51Sarma法滑动面示意图C.0.52Sarma法计算•49•
a,,+an!en十an2enen1十…+a1eι,.i".Kc=e3e2十E1e.e.1""e1En十1ι+ρn1en十户”一2enen1+…+户leι'1…们的(C.0.5-1)R;COS扎十W;sin(豆;z一α,)+S;十1sin(弘z一αz←S什1)一S;sin(:;/KCC.o.5-10)c:;=c:;/KCC.o.5-11)tan豆:;+1=tanrj>二十l/KCC.0.5-12)c:;十l=c;旧/K(C.0.513)式中:C~;、ι第i条块底面上的有效凝聚力和内摩擦角;c:;、扎一一第i条块第1侧面上的有效凝聚力和内摩擦角;c:;+1、r/>:;+1-第i条块第i十1侧面上的有效凝聚力和内摩擦角;
W;第i条块的重量;U,;、U,;十l第i条块第i侧面和第i+l侧面上的孔隙压力;Ub;第i条块底面上的孔隙压力;P;作用于第i条块上的加固力;E;、X;→一第1条块侧面上的法向力及剪力;N;、T,-第z条块底面上的法向力及剪力;8;、δ;+I→一第z条块第i侧面和第i+l侧面的倾角,以铅垂线为起始线,顺时针为正,逆时针为负;α广一-第1条块底面与水平面的夹角;β第z条块上加固力与水平面的夹角;b;第i条块底面水平投影长度;d,、d;+1分别为第z条块第i侧面和第i+l侧面的长度;Kc→一一地震(水平方向)临界加速度系数;K-安全系数,使Kc为零的相应值,可通过迭代求解。•51•
附录D排土场稳定性分析模式图表D排土场稳定性分析模式动聚力c=O教聚力c手。高度不受(/③\可H坡角制约高坚|硬l…nφ高度不受阳8,.;;tanφ’础才高度受边边坡角=安息、角制约坡角制约倾斜H⑥H②高度受边坡角与基//|/二l/.,//IH底承载力制约软l③弱tan<"l,.;;tanφ’础才高度受基Itan<'>运tanφ’/硝才倾斜吓?即力制约φ/21⑧•52•
附录E岩土基本变量参数的统计与确定方法E.1一般规定E.1.1岩土基本变量应包括物理性质指标和力学指标。E.1.2基本变量的概率分布,应根据样本数据和估计的样本特征参数进行不同分布的拟合优度检验,并应得出合适的分布。除固结系数外,其余物理力学指标可选择为正态分布。季占聚力和内摩擦角应考虑互相关。E.2岩土基本变量统计参数的确定方法E.2.1除土的抗剪强度指标c、¢外,其余基本变量工的统计参数可根据其样本数据Cx1,岛,…Xn),按下列公式计算:µx=~~X,CE.2.11)民=[二l~(x;一µx)2]τ(E.2.12)δx=主王CE.2.13)µx式中:µx平均值;n样本试验件数;X,一一第1个样本数据(i=l~n);.σx一一标准差;δx一一变异系数。E.2.2土的抗剪强度指标统计参数可按下列方法确定:1简化相关法:•53•
µtan;=~~叫z(E.2.2-1)µ;=arctan(µ,an;)(E.2.2-2)三=