土石方工程岩土级别野外鉴定办法

摘要 分析岩体的物理性质、矿物组成、结构和构造以及解理发育程度,根据石方施工的难易程度,

提供岩土级别野外鉴定的经验方法。

关键词 土石方工程;岩土级别;野外鉴定方法

中图分类号TD8文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)30-0130-01

交通部主编的公路设计手册《路基》和现行的公路工程定额,将路基土石按其开挖难易程度分为6级(详见公路设计手册·《路基》附录1-1 土、石工程分级),各级别土石方定额单价悬殊。在实际操作中,因土石等级难以界定,导致施工合同双方激烈争议现象屡见不鲜。

在工程管理技术工作中,有关规范对土石级别只有理论上的划分,对施工现场管理,目前还没有形成权威的、便于实际操作的鉴定办法,确定岩土级别的争议总是以工程结算双方的妥协让步了结。在岩土级别的争议中,施工单位多以岩石的硬度达到某种程度来支持自己的主张。而招标单位常以岩体总体强度达不到某种程度,作为反对施工单位主张的依据。

实际上,坚石与次坚石属于工程概念,地质学上没有坚石与次坚石之分。地质学上用摩氏硬度反映矿物相对硬度,它并不是矿物绝对硬度的等级。矿物硬度的确定,是根据两种矿物对刻时互相刻伤的情况而定。按摩氏硬度排序,常用的标准矿物有:1)滑石;2)石膏;3)方解石;4)萤石;5)磷灰石6)正长石;7)石英;8)黄石;9)刚玉;10)金刚石。

矿物的硬度与强度是两个不同的物理概念,即有本质区分,又有双向关联。矿物的硬度,对岩石的强度有明显的影响。一般情况下,强度高的岩石,其造岩矿物的硬度也较高。反之亦然。风化、裂隙、杂质等构造特征,对岩体的硬度有一定的影响,而对岩石的强度的影响是明显的、甚至是决定性的。

矿物受打击后,能沿一定方向裂开成光滑的平面的性质称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。不具方向性的不规则破裂面称为断口。

解理是造岩矿物的另一个鉴定特征。不同的晶质矿物,由于其内部构造不同,在受力作用后开裂的难易度、解理数目以及解理面的完全程度也有差别。根据解理面出现方向的数目,有一个方向的解理,如云母等;有两个方向的解理,如长石等;有3个方向的解理,如方解石等。根据解理的完全程度,可将解理分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理等4种。

矿物解理的发育程度,对岩石的力学强度会产生不同的影响。一般情况下,解理发育程度与岩石的力学强度呈负相关,即解理发育越完全,岩石强度越低。因此,解理发育程度对岩体的整体性的影响也是直接和明显的。在工程实践中,大多数坚石可以开采出料石;有些次坚石也可以开采出块石,少量可以加工成料石。

本人在工程管理实践中,野外鉴定岩土级别的方法,一般将能开采出料石的岩体判为坚石,不能开采出料石的岩体判为次坚石;将中等解理和裂隙发育较密的坚石降级为次坚石,将解理发育完全和裂隙大而密的坚石降级为软石(土方),坚石球状风化即“孤石”,单体在1m3以下的降级为次坚石;单体在0.25m3以下的降级为软石。

野外鉴定岩土级别是否准确,可用爆破开挖石方单位炸药(2#硝安炸药)消耗量作为参考依据:机械钻炮眼爆破1m3石方,硝安炸药(2#)耗用量参考定额:次坚石0.295kg;坚石0.375kg;综合石方(坚石+次坚石)取平均值0.35kg。硝铵炸药总耗用量可作为校核开挖石方数量的参考依据。炸药消耗率受爆破施工(人员)技术素质、地下水渗出程度、炮眼钻孔工具和炮眼深度以及气候等条件综合影响而存在一定的差异,在统计分析时,应根据实际情况适当调整参考指标。

例:某县七星工业开发区大型土石方工程,施工区域表土下卧花岗岩,属酸性岩浆岩,全晶质等细粒结构,块状构造,摩氏硬度6.5,平均抗压强度85MPa。岩层表面3m~5m以内,岩体解理发育完全,裂隙发育较密,爆破崩解后的岩石单体大多在0.3m3以下,部分单体超过0.3m3以上的石块,人工钎锤可开解成0.01m3以下的片石,很少一部分可以开解出具有3个解理平面的块石,不能开解成料石,现场判定为次坚石;岩层表面3m~5m以下,岩体解理中等发育或不完全发育,爆破崩解后的岩石单体多在0.3m3以上,有大约30%以上石块,单体在0.5m3以上,大部分可以开解成块石,少部分可开解成料石,现场判定为坚石。出露的岩体,在山脊和无地下水处,表层厚度0.5m~1.5m、山坳低谷有山泉和地下水长期侵蚀处,厚度1m~2m,岩体解理发育极完全,裂隙大而密,挖掘机可直接刨挖,现场判定为软石(土方)。施工进度统计分析,岩土比例为:土方35%;次坚石22%;坚石43%;单位石方2#硝安炸药耗用量平均0.345kg/m3. 统计分析表明,岩土级别的鉴定接近准确,岩土比例的确定基本合理,工程合同三方(投资单位、施工单位、监理单位)共同认定无争议,确认统计方量可作为工程结算的依据。

参考文献

[1]方左英.路基工程[M].北京:人民交通出版社,1987,12.

[2]窦明健.公路工程地质[M].北京:人民交通出版社,2004,7.

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