一级矿业地质概况与工程材料

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资源描述

矿图的编绘矿图绘制采用正投影和标高投影方法。我国以黄海平均海平面为零点确定各点位置的高程,在各投影点位置的旁边标注各点的高程数值,叫做标高投影方法。矿图坐标和坐标网格,矿图常用平面直角坐标表示点的相对位置,X轴与地球子午线方向一致,表示南北方向,指北为正,指南为负;Y轴表示东西方向,指西为负。在水平投影图上与坐标轴平行的方格网线,称为坐标网格。一般10cm。原岩应力是指地下未受扰动的原始应力分布状态。主要是自重应力和构造应力。构造应力一般指由地质构造运动引起在地壳岩石内的应力或者是其残余应力。原岩应力是引起地下结构载荷的根本因素。在地下工程中施筑支护后,支护限制围岩的变形或支撑破坏的岩石和重量,同时也就承受了岩石的作用,这就是围岩对支护的载荷作用。构造应力一般以水平应力为主;由于有构造应力存在,原岩应力的水平侧应力系数l往往变得大于1。构造应力虽然分布是局域性的,但因为其作用大,往往是造成岩层和矿山井巷工程严重破坏的主要原因。1.按坚硬程度岩石分为硬质岩、软质岩和极软岩三类。2.按岩石完整程度可分为完整岩体、较完整岩体、较破碎岩体、破碎岩体和极破碎岩体。岩石,碎石土,砂土,黏性土。碎石土按照颗粒级配分为漂石,块石,;卵石,碎石,圆砾,角砾。砂土按其颗粒级配分为砂砾,粗砂,中砂,细砂,粉砂。黏性土按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。按液性指数可分为坚硬,硬塑,可塑,软塑和流塑黏土。1.土的塑性指标(Ip)土的塑性指数是土体液限和塑限的差值。塑性指数越大,表示土处于塑性状态的含水量范围越大。一般,土颗粒能结合的水越多,塑性指数越大。2.土的液性指数(IL)土的液性指数是指黏性土的天然含水量和土的塑限的差值与塑性指数之比。液性指数IL在0~1之间。液性指数越大,则土中天然含水量越高,土质越软。土的抗剪强度时评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。土的抗剪强度一般按下式计算:τf=σtanϕ+c式中τf—土的抗剪强度,kPa;σ—作用于剪切面上的法向应力,kPa;ϕ—土的内摩擦角(°);c—土的黏聚力,kPa,它表示法向应力为零时土的抗剪强度,砂类c=0。1.无黏性土的孔隙比影响土性(颗粒大小、粗糙度、颗粒自身强度、级配等)及土体孔隙比等因素对无黏性土抗剪强度具有重要影响。紧砂的初始孔隙比小,颗粒间排列紧密,其内摩擦角值大。而松砂的表现则不同,内摩擦角近于休止角,其强度曲线随压缩变形增加而趋于增大。2.有效应力的影响当土中没有排水条件或来不及排水时,土体受压时就会使孔隙水压增加而降低土体的抗剪强度。因此,对于饱和的黏性土和粉土,由于施工条件、施工时间的长短等因素影响了土体的排水条件,会导致总应力表示的抗剪强度不同。3.土体的固结影响正常固结的黏性土在受剪过程中的特性类似于松砂,应力-应变曲线呈强化型或是不明显的峰值形状,超固结土受剪过程类似紧砂,有明显的峰值,最后呈应变软化型。土压力可以用挡土墙后土体对墙体侧面的压力来表示。根据墙体的移动方向,土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力。土压力大小不仅与挡土墙的移动方向有关,而且和墙后土体种类、土面形式、墙的截面刚度级地面载荷等因素有关。土压力性质、大小对基坑支护的作用性质和大小有重要影响吗,是边坡稳定的决定性因素。岩石的基本力学性质和质量评价。由于有裂隙张开,岩石在变形过程中有体积膨胀现象,称为扩容。围压(约束作用)对岩石性质有重要影响,随围压的提高,岩石的脆性减小、峰值强度和残余强度提高。岩石在断裂瞬间,其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放,造成岩石爆裂和冲击荷载,这是地下岩爆等突发性灾害的基本原因。岩石断裂强度破坏后剩下有残余强度。围压和约束作用对残余强度的高低有重要关系,在较高围压作用下,岩石甚至不出现软化现象。对破坏面(或节理面)的约束,可以保持岩体具有一定的承载能力,因此充分利用岩石承载能力是地下岩石工程的重要原则。节理的影响与岩石承载能力岩体内存在有节理面(弱面)是影响岩体力学性质的重要因素。节理面的影响因素包括节理面本身的(强度、变形、结构形式等)性质、节理面的分布(密度和朝向)等因素决定。节理面试岩体的弱结构,节理对岩体力学性质的影响与节理面的朝向有关,在不利朝向时,节理的存在会降低岩石强度、降低变形模量,形成岩体变形和强度的各向异性。节理面的抗剪强度可以用库伦准则表示。节理面抗剪强度的因素包括节理面的接触形式、剪胀角大小、节理面粗糙度以及节理面充填情况(充填度、充填材料性质、干燥和风化程度)等。岩石质量评价地下工程稳定与岩石强度、节理裂隙的发育情况、地下水影响等很多因素。岩石质量评价就是利用一些重要而容易获得的参数,针对岩石赋存条件,评价其影响性大小的方法。岩石质量评价还是岩石工程分类的一项基本依据。岩石单轴抗压强度和普氏系数,一般采用饱和状态的岩石单轴抗压强度值作为评价参数。在现场,岩石单轴抗压强度可采用点荷载方法获得。普氏系数全称岩石坚固性系数,其实质还是岩石单轴抗压强度。f=Rc10其中Rc岩石饱和单轴抗压强度,MPa。岩石完整性系数(KV)KV=(VmpVrp)2其中Vmp原岩处岩石纵波波速,km/s;Vrp巷道围岩纵波波速,km/s。岩石质量指标(RQD)根据钻孔取芯的结果,来评价岩石质量。RQD=单位长度大于101.6mm岩芯的总和用54.5mm的钻具钻取岩体的岩芯总长度×100(%)岩石结构的基本类型由岩体结构决定的类型,包括有整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构等形式。岩石质量参数主要是岩石单轴抗压强度,也可以采用点荷载试验值、围岩纵波速、岩体完整性系数等参数。评价工程条件适用性的一项重要指标是岩体强度应力比(Sm),其表达式为:Sm=𝐾𝑚𝑅𝑏𝜎1𝑅𝑏饱和岩石单轴抗压强度;𝜎1最大原岩(主)应力(当𝜎1未知时,用岩石的平均容重γ与巷道深度H的乘积γH代替)。工程条件适用性指标还包括硐室跨度尺寸及其稳定时间(无冒落、片帮、掉块等)长短。如上述三项指标的分类评价不一致时,应以较低的分类评价为准。岩石的分类沉积岩通常以层状形式分布,具有明显的层理性。根据沉积条件和成分不同分为砾岩、各种砂岩及黏土岩、各种碳酸岩(包括石灰岩,灰岩等)。机械性沉积岩的组成包括颗粒成分与胶结成分。粗颗粒沉积岩性质主要取决于胶结成分。胶结成分包括硅(矽)质、铁质、钙质和泥质,硅质和铁质胶结的岩石较坚固,钙质胶结易于溶解,泥质胶结岩石遇水后会软化。细颗粒沉积岩的性质与颗粒的矿物成分有很大关系,以高岭石、蒙脱石。伊利石等成分为典型,这类岩石孔隙率小、渗透性差,遇水极易泥化而容易有塑性变形,甚至吸水膨胀。中、细粒砂岩的强度、渗透性以及抗风化性颗粒是颗粒组成与胶结成分不同而异。化学沉积岩有不同的溶解性。岩浆岩根据成因分为火山岩和侵入岩。岩浆岩的矿物组成与结构比较复杂。深成的侵入性岩浆岩形体大、结晶较均匀,浅成的侵入性岩浆岩组织结构复杂。喷出性火山岩常含有不同的凝灰成分,并会有间层等不规则结构。深成岩—浅成岩—喷出岩之间的强度和抗风化能力形成从高到低排列。变质岩随变质环境(母岩种类、温度、压力)的不同,有石英岩、片麻岩、板岩、大理岩等多种。变质岩一般具有结晶和定向排列结构,但成分多种多样,变质程度也有深浅区别,因此岩性差别较大。变质的母岩如是沉积岩,变质会改变其力学性质,变质程度越深,岩性越好。通用的地层划分单位界、系、统三级。地层对应的地质年代单位为代、纪、世三级。水泥水泥是由水泥熟料、石膏和混合材磨细而成的一种水硬性凝胶材料。水泥的性能主要取决于水泥熟料的组成与质量,水泥硬化后的强度则由熟料的主要矿物与水反应、凝结所供。水泥中的混合材有提高水泥产量、降低水泥强度等级、减少水化热、改善水泥性能等作用。水泥按用途及性能可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥等三类。1.通用水泥是指一般土木建筑工程常采用的水泥。主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥,它们均是以硅酸盐水泥熟料为主要成分的一类水泥。2.专用水泥指有专门用途的水泥,G级油井水泥、道路硅酸盐水泥。3.特性水泥指某种性能比较突出的水泥,快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。类型特性硅酸盐水泥早期强度及后期强度都较高,在低温下强度增长比其他种类的水泥快,抗冻、耐磨性都好,但水化热较高,抗腐蚀性较差。普通硅酸盐水泥除早期强度比硅酸盐水泥稍低,其他性能接近硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥早期强度较低,在低温环境中强度增长较慢,但是后期强度增长较快,水化热较低,抗硫酸盐侵蚀性较好,耐热性较好,但干缩变形较大,析水性较大,耐磨性较差。火山灰质硅酸盐水泥早期强度较低,在低温环境中强度增长较慢,在高温潮湿环境中(蒸汽养护)强度增长较快,水化热较低,抗硫酸盐侵蚀较好,但干缩变形较大,析水性较大,耐磨性较差。粉煤灰硅酸盐水泥早期强度较低,水化热比火山灰水泥还低,和易性好,抗腐蚀性好,干缩性也较小,但抗冻、耐磨性较差。复合硅酸盐水泥介于普通水泥与火山灰水泥,矿渣水泥以及粉煤灰水泥性能之间,当复掺混合材料较小时(小于20%),它的性能与普通水泥相似,随着混合材料复掺量的增加,性能也趋向所掺混合材料的水泥水泥性能指标。有关细度、凝结时间、体积安定性、强度和水化热。细度、水泥颗粒粒径愈细,水化愈快,其早期强度和后期强度都较高。凝结时间分初凝和终凝。为满足水泥的施工要求,水泥初凝时间不宜过短;当施工完毕则要求尽快硬化并具有强度,故终凝时间不宜太长。初凝时间不符合规定的水泥属于废品,终凝时间不合格的是不合格品。体积安定性指水泥净浆硬化后的体积变形的均匀适度性。水泥体积安定性不良的原因,一般是由于熟料中存在游离氧化钙和氧化镁或掺入石膏过量而造成的。工程中不得使用体积安定性不合格的水泥。强度指按其标准试验和标准养护后所测得的强度。水泥的强度等级分为32.5级、42.5级、52.5级、62.5级。42.5级水泥的28d抗压强度不小于42.5MPa,其余类推。水泥的水化反应是放热反应,其水化过程放出的热量称为水泥的水化热。水化热对冬期混凝土施工则是有益的,可促进水泥的水化进程。水化热及其释放速率主要和水泥的矿物种类及颗粒细度有关,所以对受水化热影响严重的工程要合理选择水泥品种。混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以选用不宜使用普通混凝土1.在普通气候环境中普通水泥矿渣水泥;火山灰水泥;粉煤灰水泥;复合水泥2.在干燥环境中普通水泥矿渣水泥火山灰水泥;粉煤灰水泥3.在高湿度环境中和永远处于水下普通水泥矿渣水泥;火山灰水泥;粉煤灰水泥;复合水泥4.厚大体积矿渣水泥;火山灰水泥;粉煤灰水泥;复合水泥普通水泥硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥有特殊要求的混凝土1.要求快硬硅酸盐水泥;快硬硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥;火山灰水泥;粉煤灰水泥;复合水泥2.高度(大于C40)硅酸盐水泥普通水泥;矿渣水泥火山灰水泥;粉煤灰水泥3.严寒露天地区,寒冷地区处于水位升降范围内普通水泥(32.5级以上)矿渣水泥(32.5级以上)火山灰水泥;粉煤灰水泥4.严寒地区处于水位升降范围内普通水泥(32.5级以上)矿渣水泥;火山灰水泥;粉煤灰水泥;复合水泥5.有抗渗要求普通水泥;火山灰水泥矿渣水泥6.有耐磨性要求硅酸盐水泥;普通硅酸盐水泥(32.5以上)矿渣水泥(32.5以上)火山灰水泥;粉煤灰水泥混凝土混凝土的基本组成与性能要求。混凝土是由骨料和胶结材料与水拌合、硬化后形成的一种固态的建筑材料。其胶结成分主要是水泥,也可采用石膏等无机材料或沥青、聚合物等有机材料;骨料以砂(细骨料)、石子(粗骨料)为主。砂石骨料在混凝土中起骨架作用;水泥砂浆靠粘结力起连接作用。同时,在水泥浆凝结硬化前,依靠水泥浆在砂石颗粒间的润滑性,使拌合料具有一定的流动性,可满足施工浇筑的要求。在混凝土拌合时或拌合前还可以掺入一定量的外加剂,以改善混凝土的性能。1.骨料包括细骨料(砂子)和粗骨料(石子)。砂子为河沙;石子有天然碎石和人工碎石、卵石。级配与粒径,配制混凝土时要求水泥浆能充分包裹颗粒表面并充填骨料颗粒间的空隙,以保

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