巖石結(jié)構(gòu)面調(diào)查與分析

李東偉

摘要：礦體及其圍巖的穩(wěn)定性、破壞模式和破壞程度，通常受到節(jié)理裂隙發(fā)育的方位、數(shù)量、大小以及形態(tài)的影響，節(jié)理裂隙形成時的構(gòu)造應(yīng)力場和構(gòu)造運動方式可以通過節(jié)理裂隙進行推斷，為區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場及構(gòu)造體系的力學(xué)分析提供基礎(chǔ)資料。通過現(xiàn)場結(jié)構(gòu)面調(diào)查，分析得知礦區(qū)的節(jié)理裂隙較為發(fā)育,結(jié)構(gòu)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(guān)鍵詞：節(jié)理裂隙，構(gòu)造斷裂，結(jié)構(gòu)面調(diào)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(jīng)110°07′30″，北緯36°45′00″。節(jié)理裂隙的調(diào)查研究，對礦業(yè)開采起著重要的作用，新世紀、新形勢下，礦業(yè)企業(yè)仍是推動我國經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)的重要力量[1-2]。

一、調(diào)查方法

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

二、現(xiàn)場調(diào)查

巖體是地質(zhì)體，它經(jīng)歷過多次反復(fù)地地質(zhì)作用，經(jīng)受過變形，遭受過破壞，形成一定的巖石成分和結(jié)構(gòu)，賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中。結(jié)構(gòu)面作為巖體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)面調(diào)查涉及-125m水平和-140m水平，調(diào)查結(jié)果如表1和表2所示。測點選擇在各水平地壓顯現(xiàn)明顯，結(jié)構(gòu)面露頭較好的區(qū)域，采集結(jié)構(gòu)的內(nèi)容包括：巖性、間距、產(chǎn)狀、開度、粗糙度（JRC）、充填物、滲透性。

表1 -125m水平結(jié)構(gòu)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(zhì) 滲水 磁鐵礦

產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì) 滲水 磁鐵礦

產(chǎn)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(jié)構(gòu)面極點-等密圖

圖2-140m水平結(jié)構(gòu)面極點-等密

三、分析與小結(jié)

產(chǎn)狀是結(jié)構(gòu)面一重要參數(shù)，它使巖體的力學(xué)性質(zhì)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(jié)構(gòu)面極點圖與等密圖來分析井下結(jié)構(gòu)面產(chǎn)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(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀分布狀況，-125m水平有兩組結(jié)構(gòu)面相對發(fā)育，第一組其傾向為NW335°，另一組為SE156°，兩組主要結(jié)構(gòu)面走向與進路走向相交，角度約為30°；-140m水平實測結(jié)構(gòu)其傾向主要集中在SW265°。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)面，本次測量JRC值在1~2，因此整體為平坦近平滑結(jié)構(gòu)面，開度范圍在3~7mm，填充物為泥質(zhì)，滲透性為滲水，分析得知礦區(qū)的節(jié)理裂隙較為發(fā)育。

參考文獻

夏農(nóng)．論如何實現(xiàn)我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J].中國礦業(yè)，2003，12（1）：1~3.

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

蔡美峰．巖石力學(xué)與工程[M]．科學(xué)出版社。