本发明涉及一种基于钻孔岩芯的岩体倾倒变形程度判别方法，尤其是一种应用于岩土工程板状及层状倾倒变形岩体判别技术领域的基于钻孔岩芯的岩体倾倒变形程度判别方法。
背景技术：
在工程领域中，针对不同岩体所采取的设计方法和施工方法有所不同，为了便于后续施工，将岩体根据其倾倒变形情况划分为强倾倒变形岩体、弱倾倒变形岩体、剪裂面、较破碎～较完整正常岩体、较完整～完整正常岩五类，每一类岩体具有其特定的结构特征和力学特性，也对应有相应的设计方法和施工方法来保证相关工程的可靠性，因此如何对工程中所涉及到的岩体进行检测分析，并准确的判断其类别，是该工程领域中的难题。现有公开发表的论文及发明专利《层状岩体倾倒程度评价方法》(申请号201510349176.2)针对板状及层状倾倒变形岩体判别技术为在岩质斜坡地表测量岩层层面倾角，并以此为依据在二维平面上判断倾倒岩体地表的倾倒变形程度。但是现有技术并不能在三维空间中判别板状及层状倾倒变形岩体,现有技术只能在二维平面上肉眼直观判断岩质斜坡倾倒岩层地表的倾倒变形程度。当地表分布深厚覆盖层或地表岩体呈散体状结构，无法肉眼直观判断倾倒变形岩体的倾倒变形程度及范围等，更不能判别三维空间中的板状及层状倾倒变形岩体的具体位置、深度、范围等，难以为工程设计与施工提供有利依据。现有技术中也有采用折射波法、地震波测井、声波测井、超声成像测井等工程物探方法来判别岩体判倾倒变形程度，但其精度相对较差，不能准确定位，综上所述，现有技术可操作性较差，不合理。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以快速准确判别三维空间中的板状及层状倾倒变形岩体，并大幅减少工作量，提高工作效率的基于钻孔岩芯的岩体倾倒变形程度判别方法。
本发明解决其技术问题所采用的基于钻孔岩芯的岩体倾倒变形程度判别方法，包括以下几个步骤：
a、对板状及层状岩体倾倒变形岩体进行钻孔；
b、测量斜坡外围岩体出露处岩层层面倾角，去掉最大值及最小值，取其平均值作为正常岩体岩层倾角；
c、记录钻孔岩芯风化程度、岩体完整程度、岩体裂隙发育程度、岩体裂隙张开度、裂隙锈染情况、岩体裂隙充填情况、岩芯形状，测量岩芯层面倾角，测量每一段岩芯长度，计算每段岩芯的岩芯采取率及RQD值；
d、根据钻孔岩芯岩体完整程度、岩体裂隙发育程度、岩体裂隙张开度、岩体裂隙充填情况、岩芯形状，岩芯长度，岩芯采取率及RQD值判定岩体的倾倒变形程度。
进一步的是，在d步骤中，如果测量的岩芯层面倾角位于正常岩体岩层倾角±10°范围内时，该岩芯所处的岩体判别为正常岩体，如果测量的岩芯层面倾角小于正常岩体岩层倾角，且测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差＞10°时，该岩芯所处的岩体判别为变形倾倒岩体。
进一步的是在正常岩体中如果岩芯采取率为80％～90％；RQD值为25至75；钻孔岩芯构造为层状结构；岩体为较破碎至破碎；饼状岩芯占40％～60％，块状岩芯占10％～40％，短柱状岩芯占20％～30％；裂隙发育程度为较发育至发育；岩质为较软至坚硬，则该岩芯所处的岩体为破碎至较破碎正常岩体。
进一步的是，在正常岩体中如果钻孔岩芯构造为层状结构或者板状状构造，岩芯完整程度为较完整至完整，裂隙发育程度为不发育至较发育，裂隙无充填。岩质为较软至坚硬，长柱状岩芯占70％～90％，短柱状状岩芯占10％～30％，岩芯采取率85％至95％，RQD范围为60％至90％。岩层层面倾角变幅＜10°，则该岩芯所处的岩体判别为较完整至完整正常岩。
进一步的是，在变形倾倒岩体中如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差≥30，且钻孔岩芯为碎裂结构或层状结构，岩芯破碎10％～20％的岩芯极破碎，裂隙发育程度为发育至很发育，裂隙张开程度为张开至宽开，岩质为较软至坚硬，且块状岩芯占60％～70％，碎块状岩芯占25％～40％，饼状岩芯和短柱状岩芯3％～5％，岩芯采取率65％～75％，RQD范围为5％～10％，则该岩芯所处的岩体判别为强倾倒变形岩体。
进一步的是，在变形倾倒岩体中，如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差位于10°至30°范围内；岩芯采取率70％至80％；RQD的范围为5至25；钻孔岩芯结构为为碎裂结构或层状结构；岩体较破碎，10％～20％的岩芯较完整；块状岩芯占40％～50％，饼状岩芯占25％～35％，短柱状岩芯岩芯占5％～15％，长柱状岩芯占5％～10％；裂隙发育程度为发育至很发育，裂隙张开程度为微张至张开；岩质为较软至坚硬；则该岩芯所处的岩体判别为弱倾倒变形岩体。
进一步的是，在变形倾倒岩体中如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差≥30，；当钻孔岩芯采取率为50％至65％，RQD为0；岩芯为碎裂结构或散体结构；岩体破碎至极破碎；裂隙发育程度为很发育；裂隙宽开，裂隙无充填；岩质为较软至坚硬；碎块状岩芯占70％～90％，块状岩芯占10％～30％；则该岩芯所处的岩体判别为剪裂面。
进一步的是，在b步骤中采用地质罗盘来测量斜坡外围岩体出露处岩层层面倾角，在b步骤中用地质罗盘测量岩芯层面倾角。
进一步的是，在a步骤中，在反向板状及层状斜坡布置1～3条平行剖面，每条剖面根据地形、地质条件设置2～4个地质钻孔。
本发明的有益效果是：本申请根据钻孔岩芯岩层层面倾角、岩芯采取率、RQD值、风化程度、岩体完整程度、岩体裂隙发育程度、岩体裂隙张开度、裂隙锈染情况、岩体裂隙充填情况、岩芯形状及长度等岩石的物理特性来对三维空间中反向板状及层状岩体倾倒变形情况进行判别，从而准确的将经过检测分析的岩石划归到相应的类别为板状及层状岩体倾倒变形岩体边坡设计与施工提供可靠的依据，显著提高了工程的施工效率和工程的可靠性。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明的基于钻孔岩芯的岩体倾倒变形程度判别方法，包括以下几个步骤：
a、对板状及层状岩体倾倒变形岩体进行钻孔。
b、测量斜坡外围岩体出露处岩层层面倾角，去掉最大值及最小值，取其平均值作为正常岩体岩层倾角；
c、记录钻孔岩芯风化程度、岩体完整程度、岩体裂隙发育程度、岩体裂隙张开度、裂隙锈染情况、岩体裂隙充填情况、岩芯形状，测量岩芯层面倾角，测量每一段岩芯长度，计算每段岩芯的岩芯采取率及RQD值；
d、根据钻孔岩芯岩体完整程度、岩体裂隙发育程度、岩体裂隙张开度、岩体裂隙充填情况、岩芯形状，岩芯长度，岩芯采取率及RQD值判定岩体的倾倒变形程度。
在d步骤中，如果测量的岩芯层面倾角位于正常岩体岩层倾角±10°范围内时，该岩芯所处的岩体判别为正常岩体，如果测量的岩芯层面倾角小于正常岩体岩层倾角，且测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差＞10°时，该岩芯所处的岩体判别为变形倾倒岩体。
在正常岩体中如果岩芯采取率为80％～90％；RQD＝25～75；钻孔岩芯构造为层状结构；岩体为较破碎至破碎；饼状岩芯占40％～60％，块状岩芯占10％～40％，短柱状岩芯占20％～30％；裂隙发育程度为较发育至发育；岩质为较软至坚硬，则该岩芯所处的岩体。
在正常岩体中如果钻孔岩芯构造为层状结构或者板状状构造，岩芯完整程度为较完整至完整，裂隙发育程度为不发育至较发育，裂隙无充填。岩质为较软至坚硬，长柱状岩芯占70％～90％，短柱状状岩芯占10％～30％，岩芯采取率85％至95％，RQD范围为60％至90％。岩层层面倾角变幅＜10°，则该岩芯所处的岩体判别为较完整至完整正常岩。
在变形倾倒岩体中如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差≥30，且钻孔岩芯为碎裂结构或层状结构，岩芯破碎，局部极破碎(局部占的比例为10％～20％)，裂隙发育程度为发育至很发育，裂隙张开程度为张开至宽开，岩质为较软至坚硬，且块状岩芯占60％～70％，碎块状岩芯占25％～40％，饼状岩芯和短柱状岩芯3％～5％，岩芯采取率65％～75％，RQD范围为5％～10％，则该岩芯所处的岩体判别为强倾倒变形岩体。
在变形倾倒岩体中，如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差位于10°至30°范围内；岩芯采取率70％至80％；RQD的范围为5至25；钻孔岩芯结构为为碎裂结构或层状结构；岩体较破碎，局部较完整(局部占的比例为10％～20％))；块状岩芯占40％～50％，饼状岩芯占25％～35％，短柱状岩芯岩芯占5％～15％，长柱状岩芯占5％～10％；裂隙发育程度为发育至很发育，裂隙张开程度为微张至张开；岩质为较软至坚硬；则该岩芯所处的岩体判别为弱倾倒变形岩体。
在变形倾倒岩体中如果测量的岩层倾角与正常岩体岩层倾角之差≥30，；当钻孔岩芯采取率为50％至65％，RQD为0；岩芯为碎裂结构或散体结构；岩体破碎至极破碎；裂隙发育程度为很发育；裂隙宽开，裂隙无充填；岩质为较软至坚硬；碎块状岩芯占70％～90％，块状岩芯(占10％～30％；则该岩芯所处的岩体判别为剪裂面。
其中岩体较破碎是指岩芯节长＜5cm，局部岩芯节长5～10cm，结构面为3组，裂隙张开程度为微张(张开1～3mm)至张开(张开3～5mm)，有充填物。
岩芯较完整是指岩芯节长5～10cm，局部岩芯节长10～20cm，结构面2～3组，裂隙密闭(张开＜1mm))
岩芯完整是指岩芯节长≥20cm，结构面1～2组，裂隙密闭即裂隙张开＜1mm；长柱状岩芯占70％～90％，短柱状岩芯占10％～30％；
碎块状岩芯是指节长＜2cm的岩芯；
饼状岩芯是指5cm≤节长＜10cm的岩芯；
块状岩芯是指节长＜5cm的岩心；
短柱状岩芯是指10cm≤节长＜20cm的岩芯
长柱状岩芯是指节长≥20cm的岩芯；
岩体破碎是指岩芯节长＜5cm，结构面＞3组，裂隙张开1～5mm，有充填物；
极破碎是指岩芯节长＜2cm；
裂隙较发育是指(节理2至3组，呈X型，间距大于0.4米，为密闭节理，其中密闭节里是指节理宽度＜1mm；
裂隙发育是指节理3组以上，呈X形或米字形，间距小于0.4米，为张开节理，有充填物。其中张开节理是指节理宽度3～5mm的节里；
裂隙宽开是指裂隙张开≥5mm；
裂隙很发育是指节理3组以上，间距小于0.2米，为张开节理，有充填物。
岩质较软是指岩石饱和单轴抗压强度15～30MPa，
岩质坚硬是指岩石饱和单轴抗压强度＞60MPa，
在b步骤中采用地质罗盘来测量斜坡外围岩体出露处岩层层面倾角，在b步骤中用地质罗盘测量岩芯层面倾角。
在a步骤中，在反向板状及层状斜坡布置1～3条平行剖面，每条剖面根据地形、地质条件设置2～4个地质钻孔。
实施例1
党巴倾倒变形岩体
党巴倾倒变形岩体位于新龙县孜拖西乡党巴村党巴组山坡中部，为强烈侵蚀切割高山曲流峡谷地貌区，雅砻江左岸岸坡，海拔高程2770～3150m，相对高差约400m。地形较陡，平均地形坡度40°、局部达45°以上的高陡边坡，边坡植被较发育，以灌丛为主，边坡中上部零星发育较大树木。基岩为三叠系两河口组中段薄层～中厚层状砂质板岩夹变质砂岩，岩体卸荷强烈，可见松动岩体反向弯曲折断，强卸荷深度50～60m，弱卸荷深度60～90m，正常岩层产状为290°～340°∠80°～88°。
党巴倾倒变形岩体DBSZK1钻孔岩芯(孔口高程2909.11米)
(1)地表以下0～4米
人工堆积块碎石土：结构松散，块石约占10％，碎石占50％～60％，土为砂性土。
(2)地表以下4～11米
薄层～中厚层状变质砂岩：6.2米、6.3米、7.8米、8.1米、10.5米处岩层层面倾角分别为26°、27°、25°、33°、20°；岩芯采取率65％；RQD＝0；薄层状～中厚层状构造；强风化；层间距0.02～0.2米；岩体破碎(岩芯节长＜5cm)。岩芯呈块状(岩芯节长＜5cm)；裂隙发育～很发育，裂隙张开(裂隙张开3～5mm)～宽开(裂隙张开≥5mm)；裂隙充填泥质或岩屑；岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为强倾倒变形岩体。
(3)地表以下11～25米
薄层～中厚层状变质砂岩夹薄层状砂质板岩：11米、17.3米、20米、23.3米、24米、24.6米、24.8米处岩层层面倾角分别为37°、30°、39°、35°、45°、30°、33°；岩芯采取率68％；RQD＝5；中风化；岩体破碎(岩芯节长＜5cm，岩芯呈块状)；其中18～21米段岩芯较完整，呈饼状(岩芯节长5～10cm)及短柱状(岩芯节长10～20cm)；块状岩芯占85％，饼状岩芯占12％，短柱状岩芯占3％；
岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为强倾倒变形岩体。
(4)地表以下25～25.5米
薄层状砂质板岩：钻孔岩芯采取率50％；RQD＝0；碎裂结构，薄层状构造；中风化；岩体破碎(岩芯节长＜5cm)～极破碎(岩芯节长＜2cm)；碎块状岩芯(岩芯节长＜2cm)占95％，块状岩芯(岩芯节长＜5cm)占5％；裂隙很发育，裂隙宽开(张开≥5mm)，裂隙一般无充填；判别该段为剪裂面。
(5)地表以下25.5～37米
薄层状砂质板岩：25.5米、25.8米、26米、27.5米、28.7米、30.1米、31米、34.5米、35.4米处岩层层面倾角分别为88°、85°、86°、87°、88°、88°、88°、85°、86°。岩芯采取率80％；RQD＝32；薄层状构造；中风化；岩体较破碎(岩芯节长＜5cm，局部岩芯节长5～10cm)～较完整(岩芯节长5～10cm，局部岩芯节长10～20cm)；块状岩芯(岩芯节长＜5cm)占60％，饼状岩芯(岩芯节长5～10cm)占10％，短柱状岩芯(岩芯节长10～20cm)占30％；裂隙较发育～发育，裂隙无充填；岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为破碎～较破碎正常岩体。
(6)地表以下37～50.9米
薄层状砂质板岩：39.8米、44.2米、46.7米、49.3米、50.5米处岩层层面倾角分别为86°、88°、88°、85°、85°；岩芯采取率92％；RQD＝78；薄层状构造；中风化；岩体较完整(岩芯节长5～10cm，局部岩芯节长10～20cm)～完整(岩芯节长≥20cm)；长柱状岩芯(岩芯节长≥20cm)占90％，短柱状岩芯(岩芯节长10～20cm)占2％，饼状岩芯(岩芯节长5～10cm)占8％；裂隙不发育～较发育，裂隙无充填；岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为较完整～完整正常岩体。
实施例2
甲斯孔河河口右岸倾倒变形岩体。
甲斯孔河河口右岸岩质岸坡结构为反向坡，该处发育岩体倾倒变形现象，岩体破碎。该处基岩岩性为三叠系上统杂谷脑组中厚层状变质砂岩夹少量砂质板岩，层厚0.1～0.4m，迹长10～20m，结构面平直光滑，结构面局部岩屑夹泥。岩体节理裂隙发育，节理1产状：80°∠68°，间距0.2～0.5m，节理2产状：320°∠84°，间距0.3～0.5m。岩体强卸荷深度40～60m，弱卸荷深度100～120m。
8.2.1甲斯孔河河口右岸倾倒变形岩体CWSZK11钻孔(孔口高程2905m)
(1)地表以下0～2m
第四系全新统坡残积粉质粘土：黄褐色，可塑，稍湿～湿，含约5～10％碎石，粒径1.0～4.0cm，个别12cm，呈棱角状，主要成分为板岩、砂岩，分布不均匀。土石工程分级为Ⅱ级，属普通土。
(2)地表以下2～4.6m
第四系全新统坡残积碎石土：灰～灰黑色，碎石粒径4～6cm，最大12cm，呈棱角状、块状，主要为板岩、砂岩组成，粘土及砾石填充。土石工程级别为Ⅱ级，属普通土。
(3)地表以下4.6～12m
三叠系上统两河口组变质砂岩夹板岩：岩层倾角42°～45°，岩芯采取率70％，RQD＝0。灰～灰黑色，砂岩细粒变晶结构，中厚状构造,强风化。岩石间可见石英脉体呈脉状、团块状分布。岩体破碎(岩芯节长＜5cm)，局部极破碎(岩芯节长＜2cm)。块状岩芯占85％、碎块状岩芯占15％；裂隙发育～很发育，裂隙张开(裂隙张开3～5mm)～宽开(裂隙张开≥5mm)；充填有泥质及铁质氧化膜；岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为强倾倒变形岩体。
(4)地表以下12～30.2m
三叠系上统两河口组中厚层状变质砂岩夹薄层状板岩：岩层倾角42°～43°，岩芯采取率75％，RQD＝8。灰～灰黑色，砂岩细粒变晶结构，中厚状构造，中风化。岩石间可见石英脉体呈脉状、团块状分布。岩体破碎(岩芯节长＜5cm)，局部极破碎(岩芯节长＜2cm)；块状岩芯占90％，碎块状岩芯占10％；裂隙发育，充填有泥质及铁质氧化膜。岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为强倾倒变形岩体。
(5)地表以下30.2～30.4m
三叠系上统两河口组中厚层状变质砂岩夹薄层状板岩：岩芯采取率55％，RQD＝0，灰～灰黑色，碎裂结构，中厚状构造，中风化；岩体极破碎(岩芯节长＜2cm)；岩芯呈碎块状；裂隙很发育，裂隙宽开(裂隙张开≥5mm)，裂隙无充填，岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为剪裂面。
(6)地表以下30.4～36.2m
三叠系上统两河口组变质砂岩夹板岩：岩层倾角80°；岩芯采取率85％；RQD＝30；灰～灰黑色，砂岩细粒变晶结构；中厚状构造；中风化；岩石间可见石英脉体呈脉状、团块状分布；岩体较破碎(岩芯节长＜5cm，局部岩芯节长5～10cm)～较完整(岩芯节长5～10cm，局部岩芯节长10～20cm)；块状岩芯(岩芯节长＜5cm)占65％，饼状岩芯(岩芯节长5～10cm)占10％，及短柱状岩芯(岩芯节长10～20cm)占25％；裂隙较发育，裂隙一般无充填；岩质较硬(岩石饱和单轴抗压强度30～60MPa，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应)；判别该段为破碎～较破碎正常岩体。