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什么是围岩?
在岩石地下工程中,由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体,称为围岩。围岩又称主岩、容矿岩。矿体周围的和岩体周围的岩石均称围岩。
不过,前者是矿体的围岩,后者为岩体的围岩。在煤矿隧道、巷道等地下洞室周围一定范围内,对洞室稳定有影响的岩土体。
比如在挖掘地铁隧道时,隧道周围的土层、岩石层就是围岩。围岩的性质(像硬度、完整性等)会影响地下工程的施工难度和洞室的稳定性。
矿体与围岩的关系
①矿体与围岩在组构上有显著的差别,接触界线清楚,如脉状充填矿体与围岩的关系。
②矿体与围岩的分界线是过渡的,如浸染状交代矿体与围岩的关系。
围岩的分类
1)按稳定性分类
①稳定围岩:岩石坚硬完整,受地质构造影响小,节理裂隙不发育,这类围岩在地下工程开挖后,自身能长时间保持稳定,通常不会出现较大变形和破坏,例如整体状的花岗岩。
②基本稳定围岩:岩石比较坚硬,受地质构造影响轻微,节理裂隙较发育,在地下工程开挖后,短期内能保持稳定,但长时间可能会出现局部掉块等小问题,像块状结构的石灰岩。
③稳定性较差的围岩:岩体较破碎,受地质构造影响较大,节理裂隙发育,在开挖后围岩容易出现较大变形,需要及时支护才能保证工程安全,例如层状结构的页岩。
④不稳定围岩:岩体破碎松散,地质构造影响严重,围岩在开挖后会立即出现较大变形甚至坍塌,像一些风化严重的软岩或松散的砂土围岩。
2)按岩石强度分类
①硬质岩石围岩:岩石抗压强度高,如石英岩、玄武岩等,这种围岩整体稳定性相对较好,但受节理裂隙等结构面影响较大。
②软质岩石围岩:抗压强度较低,像泥岩、页岩等,这类围岩容易发生变形,稳定性通常较差。
选择合适的围岩支护方法
1)对于稳定围岩
因为其自身稳定性较好,在地下工程开挖时可能仅需局部锚杆支护,用于加固局部可能出现松动的岩块。如果是在矿山巷道工程中,还可以喷射一层薄混凝土,封闭岩石表面,防止其风化。
2)基本稳定围岩
可采用锚杆和喷射混凝土联合支护。例如在公路隧道施工中,系统布置锚杆深入围岩内部,提高围岩的整体稳定性,再喷射混凝土,形成一个防护层,抵抗围岩的小块掉落。
3)稳定性较差的围岩
一般需要采用钢拱架支护并结合锚杆和喷射混凝土。像在铁路隧道建设中,利用钢拱架强大的支撑能力来承受围岩压力,防止围岩过度变形,同时配合锚杆和喷射混凝土进一步加固围岩。
对于不稳定围岩
除上述方法外,可能还需要进行超前支护,如超前小导管注浆。在地铁盾构隧道施工遇到这种围岩时,超前小导管注浆可以预先加固前方围岩,提高其自稳能力,为后续开挖和支护创造条件。。
岩层稳定性分类
1:强稳定岩层
1:坚硬、完整、整体性强,不易风化;
2:层状岩层,层间胶结较好,无软弱夹层;
例如:玄武岩、石英岩、石英质砂岩、奥陶纪石灰岩、茅口石灰岩等。
【中国首次在月球背面独立动态展示五星红旗其原材料就是采自太行山上的玄武岩,是世界上首面玄武岩红旗,这面五星红旗采用玄武岩为主的复合材料制造,玄武岩占比62%,大小为200mm×300mm。8年研制完成的嫦娥五号五星红旗,重量仅11.8克】。
2)稳定岩层
1:比较坚硬;
2:层状岩层,胶结较好;
3:坚硬块状岩层,裂隙面闭合无泥质充填。
例如:砾岩、胶结好的砂岩、石灰岩等。
3)中等稳定岩层
1:中硬岩层;
2:层状岩层以坚硬为主,夹有少数软岩层;
3:较坚硬的块状岩层;
例如:砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩等。
【粉砂岩主要用于建筑行业,人们正在努力的开发着它的商业价值。由于粉砂岩极具吸引力的外观,成为了备受追捧的工艺品。在一些生活用品中,如瓷砖,也可以用粉砂岩来制作。粉砂岩石粉也可以用来保护地雷或其他危险的爆炸区域。在艺术领域,雕塑家们的接嘴往往从粉砂岩开始】
4)弱稳定岩层
1:较软岩层;
2:中硬层状岩层;
3:中硬块状岩层。
例如:泥岩、胶结不好的砂岩、煤等;
【煤是岩石的一种,属于沉积岩,煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产,一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭,中国是世界上最早利用煤的国家】
5)不稳定岩层
1:高风化、潮解的松软岩层;
2:各类破碎岩层
例如:泥岩、软质灰岩、破碎砂岩等
【泥岩是大自然的鬼斧神工,山川景色的“缔造者;泥岩属于沉积岩,由细粒的东西构成,它是粘土颗粒跟细粒砂岩混在一块形成的。泥岩质地软乎,容易分成层,而且可塑性不错,还不透水,泥岩属于一种很重要的建筑材料,在土木工程和建筑领域被广泛运用,保护和可持续开发泥岩意义重大,能保护地球资源,推动可持续发展】。