郭春犁

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

土工試驗在礦山巖土工程勘察中的應用主要表現(xiàn)在工程地質(zhì)條件的研究方面，即為礦山工程地質(zhì)評價提供基礎數(shù)據(jù)[1，2]。因此，本文結合某礦山巖土工程地質(zhì)勘察中的土工測試結果，對該礦山的巖土工程地質(zhì)條件進行評價，為進一步編制礦山開采設計方案提供基礎依據(jù)。

1 礦山土工試驗結果

本次根據(jù)礦山不同巖土體類型進行了土工試驗，其結果見表1。由表1可知：風化黑云母二長花崗巖的壓縮強度和彎曲強度均較低，不宜作為開采過程中的持力層；未風化黑云母二長花崗巖的壓縮強度和彎曲強度均較大，滿足堅硬巖組的基本要求，可以將其作為平硐以及采空區(qū)的持力層。此外，玻屑晶屑凝灰?guī)r、變質(zhì)石英砂巖和大理巖化灰?guī)r的彎曲強度和壓縮強度均較大，也可將其歸并為堅硬巖組類。

表1 某礦山不同巖土體物理力學參數(shù)一覽表

2 礦山巖土工程地質(zhì)評價

2.1 工程巖組劃分

根據(jù)本次土工試驗所獲各項物理力學參數(shù)指標，對該礦山內(nèi)的各個巖土體進行了工程巖組劃分[3]，其特征如下所述。

2.1.1 松散堆積巖組

松散堆積巖組主要以碎石土、含砂角礫土、含砂碎石角礫土、粉土、粉質(zhì)黏土等為主，分布于溝谷內(nèi)、坡麓地帶上，整體軟，可塑狀態(tài)，土體結構松散，由它構成的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性較差。

2.1.2 堅硬巖組

巖石類按照成因，并結合巖性、結構、構造和物理力學性質(zhì)（巖石裂隙發(fā)育程度）可劃分為沉積巖類工程地質(zhì)巖組、變質(zhì)巖類大理巖工程地質(zhì)巖組及中酸性巖漿巖類二長花崗巖工程地質(zhì)巖組三種類型。其中，沉積巖類工程地質(zhì)巖組根據(jù)不同巖性組合劃分出沉積巖類凝灰?guī)r工程地質(zhì)亞組、沉積巖類砂巖工程地質(zhì)亞組、沉積巖類礫巖工程地質(zhì)亞組三個工程地質(zhì)亞組。

（1）沉積巖類凝灰?guī)r工程地質(zhì)亞組：為凝灰?guī)r段玻屑晶屑凝灰?guī)r夾薄層變質(zhì)石英砂巖，為礦區(qū)內(nèi)分布最廣的一套地層，地層傾向南西，傾角在37°～67°之間，南側與二長花崗巖呈侵入接觸，中部與大理巖、大理巖化灰?guī)r呈斷層接觸關系，南西側與礫巖呈斷層接觸。巖石組合主要為以一套火山碎屑巖為主，南部受巖漿侵入的影響，巖石普遍發(fā)生熱變質(zhì)。中部區(qū)域受斷裂構造影響裂隙發(fā)育，并且比較密集，局部存在擠壓變形，形成小規(guī)模的褶曲構造，而且地層產(chǎn)狀變化大，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，以剪裂隙為主，裂隙面光滑平直，多呈閉合狀，且密集。為彈塑性體，穩(wěn)定性較差，可沿結構面滑塌，可產(chǎn)生塑性變形。巖石堅硬程度屬于較硬巖，完整程度屬于較完整，因此，巖石的基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。

（2）沉積巖類砂巖工程地質(zhì)亞組：以變質(zhì)石英砂巖為主，分布于礦區(qū)北部，也是礦區(qū)出露規(guī)模較大的一套地層，地層傾向南西，傾角介于40°～63°之間，南側與凝灰?guī)r段呈整合接觸，巖石受區(qū)域變質(zhì)作用較為明顯，巖石構造呈中薄層狀構造，地層產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，以剪裂隙為主，裂隙面光滑平直，多呈閉合狀，且密集。為彈塑性體，穩(wěn)定性較差，可沿結構面滑塌，可產(chǎn)生塑性變形。巖石堅硬程度屬于較硬巖，完整程度屬于較完整，因此，巖石的基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。

（3）沉積巖類礫巖工程地質(zhì)亞組：以礫巖、砂礫巖為主，分布于礦區(qū)南西側，因受到斷層構造的影響，地層產(chǎn)狀變化較大，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，以剪裂隙為主，裂隙面光滑平直，多呈閉合狀，且密集。為彈塑性體，穩(wěn)定性較差，可沿結構面滑塌，可產(chǎn)生塑性變形。巖石堅硬程度屬于較硬巖，完整程度屬于較完整，因此，巖石的基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。

（4）變質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組：為大理巖、大理巖化灰?guī)r。該工程地質(zhì)巖組為本次主要調(diào)查評價的目標賦礦巖石，主要分布于礦區(qū)中部，呈南東－北西向斷續(xù)出露，平面上呈串珠狀分布，地層傾向南西，傾角在65°～76°之間，與凝灰?guī)r段呈斷層接觸。巖石受構造擠壓影響明顯，地層產(chǎn)狀變化大，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，以剪裂隙為主，裂隙面光滑平直，多呈閉合狀。巖石呈中－厚層狀，為彈塑性體，穩(wěn)定性較差，可沿結構面滑塌，可產(chǎn)生塑性變形。巖石堅硬程度屬于較硬巖類型，完整程度屬于較完整，因此，巖石的基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。

（5）中酸性巖漿巖類工程地質(zhì)巖組：為礦區(qū)南側小面積出露的二長花崗巖。分布于礦區(qū)南側，總體呈北西－南東向展布。在其接觸部位熱接觸變質(zhì)作用明顯，接觸帶兩側巖石節(jié)理裂隙發(fā)育密集，以剪裂隙為主，裂隙面光滑平直，多呈閉合狀。巖石強度高，穩(wěn)定，變形特征上屬于均質(zhì)彈性各向同性體，可能存在沿不穩(wěn)定結構體（巖體內(nèi)部擠壓破碎帶）的局部滑動外，總體巖石穩(wěn)定。巖石堅硬程度屬于堅硬巖，完整程度屬于完整，因此，巖石的基本質(zhì)量等級為Ⅰ級。

2.2 結構面及其特征

通過路線地質(zhì)調(diào)查，結合土工試驗結果，在礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有以下兩類結構面。

2.2.1 風化裂隙結構面

根據(jù)路線地質(zhì)觀察點記錄資料，在礦區(qū)地表存在厚0～5m的風化帶，該結構面為風化裂隙及強風化的產(chǎn)物。結構面產(chǎn)狀受下覆巖層（石）產(chǎn)狀的控制，中部區(qū)域較陡，東西兩側及北側較緩。該類結構面的密度大、閉合差，多為泥膜、碎屑物、泥質(zhì)物充填，巖層滲透性較強[4]，穩(wěn)定性較差，對礦床開采帶來一定影響。

2.2.2 巖層（體）結構面

礦區(qū)地質(zhì)構造較為發(fā)育，巖層、巖體遭受破壞程度較高。因此，在巖體接觸帶形成很多的裂隙結構面，構造裂隙多為多期次共扼剪切裂隙，其中以陡傾裂隙為主，陡傾裂隙結構面閉合較好，充填物以石英、泥質(zhì)為主，穩(wěn)定性差。但總體影響整體穩(wěn)定程度的不利結構面并不發(fā)育。

2.3 巖體結構及穩(wěn)定性

礦區(qū)區(qū)域范圍的地質(zhì)構造復雜，沉積巖相建造復雜，火山及巖漿深成活動劇烈而頻繁，區(qū)域動力變質(zhì)、熱流變質(zhì)作用發(fā)育。

巖體破碎程度較高，地下水淋濾作用及寒凍物理風化強烈，巖體結構和邊坡穩(wěn)定性與風化程度關系密切。根據(jù)路線地質(zhì)觀察所形成的資料反映，礦體基本裸露地表，基巖出露完整，地表風化較弱，風化層厚度介于0.1cm～0.5cm之間，穩(wěn)定性相對較好，而向北部、西部兩側風化層厚度逐步趨于變厚，一般在2m～5m，局部以風化倒石堆形式分布，表層結構松散，穩(wěn)定性較差。

2.4 環(huán)境地質(zhì)條件

2.4.1 地震區(qū)劃及烈度

礦區(qū)處于近EW向地震密集區(qū)，區(qū)內(nèi)有記載的地震數(shù)量較少，總體上顯示地震活動強度小，頻度低，最大地震是1992年8月17日的5.1級地震。主要地質(zhì)災害有滑坡、崩塌、泥石流等[5]。

本區(qū)地震烈度屬Ⅶ度區(qū)，動峰值加速度為0.2g。最近的一次地震發(fā)生于2013年1月16日8點17分的3.0級地震，震源深度6km。

2.4.2 區(qū)域穩(wěn)定性評價

礦區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在新構造運動的程度上。根據(jù)大地構造區(qū)劃，本區(qū)地質(zhì)構造復雜，沉積巖相建造復雜，火山及巖漿深成活動劇烈而頻繁，區(qū)域動力變質(zhì)作用、熱流變質(zhì)作用發(fā)育。構造應力以北東向擠壓力和順樞紐方向的剪切力占主導地位。構造形跡以近東西向－北西西向的線狀復式褶皺和壓扭性斷裂為主要特征。在新構造運動的影響下，活動帶上均有地震、地熱活動顯示。

在礦區(qū)及鄰近范圍，未見破壞第四系的活動斷裂，表明礦區(qū)的新構造運動表現(xiàn)為該區(qū)域地殼的整體性運動，屬地殼基本穩(wěn)定區(qū)。

2.4.3 污染源及源強評價

礦區(qū)內(nèi)主要污染物來自當?shù)鼐用窕顒赢a(chǎn)生的生活垃圾及生活污水以及修路、架設電線及通信線路等工程活動對礦區(qū)及鄰近范圍形成一定粉塵及噪聲污染。而隨著人類工程活動強度的顯著加強，會產(chǎn)生更多的生產(chǎn)及生活垃圾等固體污染物，但按照環(huán)保部門的技術管理要求，以及當?shù)丨h(huán)保措施，所有生活和工程垃圾集中清運至鄉(xiāng)或縣城進行處理，或就地填埋處理等處置方式，對礦區(qū)環(huán)境幾乎無固體廢棄物污染。由于本區(qū)地表水系及地下水較發(fā)育，年降雨相對集中，但總體氣候干燥、蒸發(fā)速度較快，對地表水及地下水的污染影響較弱，綜合評價現(xiàn)狀條件下對環(huán)境污染小。此外，礦區(qū)主要含礦巖石的放射性含量較低，故資源的開發(fā)與利用不會對生態(tài)環(huán)境造成污染。

2.4.4 地質(zhì)災害危險性評價

根據(jù)對礦區(qū)地形地貌、地質(zhì)構造、礦體賦存條件、礦床圍巖穩(wěn)定性、地質(zhì)災害發(fā)育現(xiàn)狀、地質(zhì)環(huán)境問題、采礦產(chǎn)生的廢棄物、污染物等方面的綜合分析，確定礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復雜程度為中等。

綜上所述，礦區(qū)現(xiàn)狀穩(wěn)定，礦區(qū)遭受地質(zhì)災害的可能性小，危害、危險性小。

2.4.5 地質(zhì)災害現(xiàn)狀評價

該礦區(qū)范圍內(nèi)目前未見滑坡、危巖崩塌、泥石流地質(zhì)災害等致災地質(zhì)體，礦場基巖為大理巖，礦區(qū)為南西地勢較高，北東地勢相對較低，坡頂高程5541m、坡底高程4850m，平均坡度小于40°的高山區(qū)，目前在礦區(qū)內(nèi)除當?shù)鼐用衽R時活動以及為此建設的簡易道路和電信信號疏通線路架設等工程遺留的小規(guī)模小范圍采挖遺跡外，對環(huán)境破壞程度很低。地質(zhì)災害現(xiàn)狀穩(wěn)定，現(xiàn)狀條件下地質(zhì)災害發(fā)生的可能性小，損失小，危險性小。礦區(qū)內(nèi)自然斜坡無高陡、外傾結構臨空面，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，一般結構面對斜（邊）坡穩(wěn)定性不利影響小[6]，產(chǎn)生斜坡失穩(wěn)的可能性小，危害性、危險性小。

3 結語

綜上所述，礦山巖土工程勘察中的土工試驗極為重要，是更合理評價礦山巖土工程地質(zhì)條件的基礎。本文以某礦山的巖土工程測試結果為例，以實例的方式講述了巖土試驗在礦山工程地質(zhì)評價中的應用，對土工試驗結果的充分利用提供了參考。