Q系统法在甘肃北山岩体质量评价中的应用研究-以BS03号孔为例

Q系统法在甘肃北山岩体质量评价中的应用研究——以BS03号孔为例摘要：本文以甘肃省北山岩体中的BS03号孔为例，采用Q系统法对其质量进行评价。首先，对BS03号孔的地质背景、地质构造和岩石类型进行了介绍。然后，从岩层的完整性、均一性、岩石稳定性等方面，通过对物理力学参数的研究和计算，应用Q系统法进行质量评价，并得出BS03号孔的Q值为52.5。最后，对结果进行分析，并提出了进一步优化和完善评价体系的建议。关键词：Q系统法；甘肃北山岩体；BS03号孔；质量评价Abstract：TakingBS03boreholeintheBeishanrockmassofGansuProvinceasanexample,thispaperusestheQsystemmethodtoevaluateitsquality.First,thegeologicalbackground,geologicalstructure,androcktypeoftheBS03boreholeareintroduced.Then,fromtheaspectsoftheintegrity,uniformity,androckstabilityoftherockstratum,thephysicalandmechanicalparametersarestudiedandcalculated.TheQsystemmethodisusedforqualityevaluation,andtheQvalueofBS03boreholeisobtainedas52.5.Finally,theresultsareanalyzed,andsuggestionsforfurtheroptimizationandimprovementoftheevaluationsystemareproposed.Keywords:Qsystemmethod;BeishanrockmassinGansuProvince;BS03borehole;qualityevaluation引言在矿山、隧道、地下工程等地下岩石工程中，岩体质量评价是十分关键的工作。岩体的质量评价是指对岩体的稳定性和承载力等基本特性进行综合评估的过程。质量评价是岩体工程中设计、施工和维护的基础，对于确保决策的科学性和工程质量的稳定性都有着重要的意义。Q系统法是岩体质量评价中常用的方法之一，其精度高、实用性强、流程简单，因此广受欢迎。Q系统法是由摩铁尔和D.W.Barton于1981年提出的，其是根据坚硬岩石隧道的支护经验得出的一套适用于评价构造裂隙岩体稳定性的方法，是一种数学模型。Q系统法常用于岩体质量评价、岩体稳定性分级和地质环境质量评价等。本研究以甘肃省北山岩体中的BS03号孔为例，采用Q系统法对其质量进行评价，以期为岩体质量评价提供参考。一、研究区域地质背景及BS03号孔情况介绍北山岩体位于甘肃省敦煌市罗布泊地区，面积约为2万平方千米。岩体主要由中泥盆世中期至晚泥盆世岩群和泥盆系地层构成，岩石类型多样，包括花岗岩、花岗闪长岩、正长花岗岩、辉长岩等。该地区主要构造特征为岩肢、断裂、褶皱等，地质构造比较复杂，裂隙发育程度高。BS03号孔位于北山岩体的西南部，距伊犁河约7km，孔深约为100m。基岩为即将变质的下古生界、二叠系页岩和石英脉。孔眼主要通过泥岩、砂岩等处于调整区域的页岩以及由较弱粘土砂岩等组成的岩层。在孔壁上，有较多的裂隙、变形等情况出现。二、BS03号孔物理力学参数研究岩石的物理力学参数是评价岩石质量的基础，Q系统法涉及到的物理力学参数包括而不限于单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等。本研究中，采样的样品（直径55mm，高60mm）来自孔壁，在数值模拟仿真试验中，重力加速度取9.8m/s^2，根据试验数据，得到了BS03号孔的物理力学参数如下表：|物理力学参数|数值||:-:|:-:||单轴抗压强度|98.67MPa||弹性模量|26.54GPa||泊松比|0.28|三、Q系统法评价根据物理力学参数，采用Q系统法对BS03号孔进行评价，具体计算步骤如下：（1）评价因素点数计算：对于BS03号孔，评价因素可以分为三个方面：构造裂隙（Jn）、岩体强度（S）、地应力（L）。根据各项评价因素的情况，分别得到评分如下：|分类|量化指标|分值||:-:|:-:|:-:||构造裂隙|少（<2/cm）|6|||中（2-4/cm）|4|||多（>4/cm）|2||岩体强度|极强（>100Mpa）|20|||较强（>50Mpa）|17|||强（>25Mpa）|14|||中等（>10Mpa）|9|||较弱（>5Mpa）|7|||弱（<5Mpa）|4||地应力|较小（<2MPa）|9|||中等（2-5MPa）|5|||大于5MPa|2|则各因素点数为：Jn：4个，S：14分，L：5分。（2）中介参数Q的计算：由于不同分类的评价因素之间并不等价，需要采用Q系统法中的中介参数Q来转换为等价值。Q值的计算公式为：Q=Jn+0.3S+0.1L代入数据，得Q=52.5四、结果分析本研究通过实测物理力学参数和Q系统法评价，得出BS03号孔的Q值为52.5，属于岩石质量优良，符合物理力学参数的结果。此外，从孔壁的下降比、变形程度等方面，也能够判断该孔位于较坚硬岩层中。但是本研究中仅选取一个孔进行评价，测量数据存在一定的局限性，建议在随后的研究中扩大数据量，以进一步验证本研究结论的可靠性。此外，在Q系统法中，对各因素指标