深部花岗岩地质结构预测及岩体质量评价方法

If rock mass structure with target depth can be accurately predict during the investigation stage of a underground engineering, it can provide a scientific basis for the design and construction of the project. The applicant have researched prediction of wall rock mass structure. Engineering geological conditions and geological model are different between shallow and deep geoengineering. Therefore, existing methods to predict rock mass structure for shallow geoengineering are not applicable to deep geoengineering. This research will focus on relationship between rock mass structure and depth for granite. By comparing the petrological properties and the physical and mechanical properties, the affect of mineral composition and structure on the physical and mechanical properties of granite and rock fracture surface will be researched. Combined with stress state, general pattern of rock joints can be established for granite. The relationship between geological structure and depth can be obtained by numerical calculation. Based on the result, Combination of engineering geological investigation, geological record of construction, geophysical exploration, and borehole logging data at different depth, interaction matrix and analogy will be applied in the research to establish the prediction model of geological structures for granite. On this basis, a method to evaluate rock mass quality will be established for deep granite geoengineering.

在地下工程勘察阶段准确评价目标深度的岩体质量能为工程的设计和施工提供科学的地质依据。申请者前期初步开展了地下工程围岩结构的预测研究。但深部地质工程的工程地质条件乃至地质模型与浅部有所不同，现有的方法预测结果也不准确。本研究拟对比研究不同深度典型花岗岩地下工程的岩石学特征、物理力学参数及地应力，研究花岗岩的破裂机制；结合数值计算方法研究地质结构的空间分异性特征及其随深度变化规律。以此为基础，综合集成不同深度花岗岩地下工程的地表工程地质测绘数据、地球物理勘探信息、钻孔及综合测孔资料和地下工程施工地质编录信息，建立深部花岗岩地质结构的预测模型。综合地质结构、钻孔测井和物探数据，采用多因素关系矩阵法，建立深部花岗岩岩体质量的评价方法，为向深部不断拓展的重大地质工程规划和建设提供科学依据。

为了在地下工程勘察阶段准确评价目标深度的岩体质量，并能为工程的设计和施工提供科学的地质依据，开展了地下工程围岩结构和岩体质量的预测研究。.以高放废物地质处置阿拉善预选区巴彦诺日公花岗岩体1号孔和2号孔为例开展系统的实验研究，提出了岩芯回弹测试方法，建立了花岗岩石英粒径与回弹值，微裂隙与波速、单轴抗压强度，矿物含量与单轴抗压强度之间的关系。在此基础上，开展了花岗岩地质结构形成机制研究，揭示了花岗岩地质结构的地质力学成因。结合地表工程地质测绘、钻孔岩芯质量和地球物理数据， .根据地表工程地质测绘数据、钻孔数据（包括编录、试验和测井）和地球物理勘探数据的特征，提出了以钻孔岩芯结构为标准，结合地表岩体结构面分布规律，利用地球物理数据与岩体结构的对应关系，通过多种物探方法对比调整，目标深度岩体地质结构和岩体质量进行预测的方法。并对高放废物地质处置阿拉善预选区塔木素和诺日公两个地段目标深度（埋深600m）的岩体质量进行了预测。通过对钻孔中结构面分布规律的分析，研究了花岗岩体结构的空间分异性特征。并探讨了隧道工程勘察阶段涌水预测的问题。.此外，基于经典的块体理论，扩展了块体的基本概念，包括半空间的交叉和结合，提出了用于地下工程复杂块体的连续切割算法。以龙马溪组层状页岩为例，开展单轴压缩试验和劈裂试验，研究了矿物成分、结构面特征对其力学性质的影响，测试了页岩的断裂韧度特征。.研究成果为勘察阶段地下工程围岩结构和质量的预测评价提供了新的研究思路和方法，可应用于勘察阶段目标深度围岩的结构预测与质量评价，为设计、施工提供可靠的工程地质依据。