巖石結構面調查與分析

李東偉

摘要：礦體及其圍巖的穩定性、破壞模式和破壞程度，通常受到節理裂隙發育的方位、數量、大小以及形態的影響，節理裂隙形成時的構造應力場和構造運動方式可以通過節理裂隙進行推斷，為區域構造應力場及構造體系的力學分析提供基礎資料。通過現場結構面調查，分析得知礦區的節理裂隙較為發育,結構面間距范圍在10~20cm，開度值范圍在3~7mm，且隨著深度的增加，開度值增大，填充物為少量夾泥。

關鍵詞：節理裂隙，構造斷裂，結構面調查

中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A

北洺河鐵礦位于河北省武安市上團城村東北約1km處的北洺河河床下。東距邯鄲市39km，東南距武安市8km。其地理坐標為：東經110°07′30″，北緯36°45′00″。節理裂隙的調查研究，對礦業開采起著重要的作用，新世紀、新形勢下，礦業企業仍是推動我國經濟發展和工業化建設的重要力量[1-2]。

一、調查方法

節理裂隙是巖體在應力作用下形成的結構面，是構造斷裂的一種，沒有位移或位移極小，雖然延長不遠，縱深發展不大，但數目很多，同時，節理裂隙作為一種構造行跡，可以反映出本區主要構造的輪廓與構造運動的特點 [3]。節理裂隙大都與構造應力保持著一定的內在聯系，由此可見，節理裂隙的調查、結構分析是非常有價值的工作，成為本次工程地質調查的主要內容之一。本次調查采用的方法為窗口法，即在進路的某一區域進行結構面調查，調查的范圍大于10m2。

二、現場調查

巖體是地質體，它經歷過多次反復地地質作用，經受過變形，遭受過破壞，形成一定的巖石成分和結構，賦存于一定的地質環境中。結構面作為巖體結構單元之一，其性狀特征，可能是控制巖體變形、強度和滲透性的最主要因素。本次結構面調查涉及-125m水平和-140m水平，調查結果如表1和表2所示。測點選擇在各水平地壓顯現明顯，結構面露頭較好的區域，采集結構的內容包括：巖性、間距、產狀、開度、粗糙度（JRC）、充填物、滲透性。

表1 -125m水平結構面性狀

間距（cm） JRC(mm) 開度(mm) 充填物 滲透性 巖性

10~20 1~2 3~4 泥質 滲水 磁鐵礦

產狀（傾向°∠傾角°）

281∠87 148∠55 20∠75 167∠85 230∠45 168∠85

118∠65 125∠42 17∠82 155∠79 156∠82 172∠88

145∠55 335∠85 342∠82 352∠71 351∠78 191∠74

10∠88 168∠85 294∠88 171∠74 221∠81 225∠75

251∠75 30∠70 344∠68 141∠79 325∠88 302∠85

155∠80 288∠58 145∠80 88∠87 144∠86 270∠79

279∠80 315∠58 330∠88 340∠89 333∠74 59∠45

203∠74 225∠76 137∠50

表2-140m水平結構面性狀

間距（cm） JRC(mm) 開度(mm) 充填物 滲透性 巖性

10~15 1~2 3~7 泥質 滲水 磁鐵礦

產狀（傾向°∠傾角°）

156∠87 173∠71 243∠80 125∠87 335∠85 341∠82

168∠75 184∠76 175∠75 279∠55 125∠85 195∠83

115∠60 233∠60 213∠68 168∠83 233∠79 20∠78

275∠85 175∠70 288∠74 271∠86 262∠69 270∠71

231∠78 265∠64 144∠54 250∠78 266∠59 261∠56

100∠83 259∠78 256∠85 281∠78 278∠82 235∠69

311∠86 266∠72 42∠78

圖1-125m水平結構面極點-等密圖

圖2-140m水平結構面極點-等密

三、分析與小結

產狀是結構面一重要參數，它使巖體的力學性質具有方面，在一定程度上控制著巖體破壞的方式。本次采用結構面極點圖與等密圖來分析井下結構面產狀特征，投影方式采用下半球等角度投影，分布方式為Fisher分布。圖1和圖2分別給出-125m水平和-140m水平實測結構面產狀分布狀況，-125m水平有兩組結構面相對發育，第一組其傾向為NW335°，另一組為SE156°，兩組主要結構面走向與進路走向相交，角度約為30°；-140m水平實測結構其傾向主要集中在SW265°。結構面間距范圍在10~20cm，由于JRC值小于5時定義為平坦近平滑結構面，本次測量JRC值在1~2，因此整體為平坦近平滑結構面，開度范圍在3~7mm，填充物為泥質，滲透性為滲水，分析得知礦區的節理裂隙較為發育。

參考文獻

夏農．論如何實現我國礦業可持續發展[J].中國礦業，2003，12（1）：1~3.

張宏，李仲學，鄒宏君．論可持續發展的煤炭消費觀[J].中國煤炭，2004，30（10）：28~30.

蔡美峰．巖石力學與工程[M]．科學出版社。