蛇纹岩(Sheared Serpentinite)的岩体参数调查
1 引言
在标准的GSI数据集中，Dr. Hoek 没有单独给蛇纹岩(serpentinite)取值，在标准的岩石力学参数数据库中也查不到蛇纹岩的任何相关参数值。在后来的三篇文献中，Marinos 和 Hoek专门讨论了橄榄岩-蛇纹岩的GSI，他们把蛇绿岩(ophiolites)的橄榄石-蛇纹石进行了统一考虑，因此按照这三篇文献，如果没有蛇纹岩的具体参数，即可大致参考超基性岩，如橄榄岩或辉绿岩的参数进行取值【强度与变形参数值的概率估算---橄榄岩(peridotite)】。不过，这二者毕竟是两种岩石，因此对GeotechSet数据集作了一个简单的调查，查找了蛇纹岩的相关参数，加入到岩石力学参数数据库。
[1] Marinos P, Hoek E, Marinos V (2006) Variability of the engineering properties of rock masses quantified by the geological strength index: the case of ophiolites with special emphasis on tunnelling.
[2] Marinos P, Marinos V, Hoek E (2008) The Geological Strength Index (GSI): A Characterization Tool For Assessing Engineering Properties For Rock Masses.
[3] Hoek E and Marinos P (2009) Tunnelling in overstressed rock.
2 物理性质
蛇纹岩具有结晶状纹理(Crystalline texture, massive to layered, fine to coarse grained)，按照Goodman(1989)的岩石工程分类，蛇纹岩是受高度剪切的岩石(highly sheared rocks)，按照RocFall【刚体分析方法---岩块形状对滚落过程的影响(Rigid Body)】软件的建议，蛇纹岩的最小密度(kg/m^3)为2240，最大密度为3270，平均密度为2634，标准偏差为219；动态摩擦和滚动摩擦系数(Dynamic Friction and Rolling Friction Coefficients)为0.53。
3 单轴抗压强度
Palmström对蛇纹岩进行了单轴抗压强度试验，最低值65MPa, 最高值200MPa，平均值为135MPa, 但他没有给出GSI中mi的值【岩体强度计算: RMi---Rock Mass index】。
[1] (1995) RMi--- a rock mass characterization system for rock engineering purposes. Ph.D. thesis, Oslo University, Norway, 400p.
[2] (2000) Recent developments in rock support estimates by the RMi.
[3] Methods to quantify the parameters applied in the RMi.
在T.G. Carter的一篇论文《Guidelines for use of the Scaled Span Method for Surface Crown Pillar Stability Assessment》中提到了蛇纹岩，其单轴抗压强度在50~200MPa，mi=13~16，如下表所示。
4 LAB Chrysotile Mine调查
LAB Chrysotile Mine是加拿大魁北克一个已经停止开采的矿山【强度与变形参数值的概率估算---橄榄岩(peridotite)】,矿区的主要岩石为橄榄岩，受到不同程度的蛇纹岩化(serpentinization)影响。基岩大部分由块状橄榄岩组成，剪切带将块状橄榄岩和上覆的片状蛇纹岩分割开来。[Amoushahi et al. (2014) Assessment of the influence of the slope stability conditions of an inactive open-pit mine on the design of a nearby highway.] 在他们的研究中，蛇纹岩的主要参数如下：
(1) 单轴抗压强度UCS的最小值为30MPa，最大值为37MPa，对比上述Palmström的试验最低值为65MPa，可见UCS的变化值域非常大；
(2) GSI为27~51，这个变化范围也很大；
(3) mi为10~14；
(4) 密度为26kN/m^3,这个值与上述建议的平均值26.34一致。
(5) 爆炸损伤因子D=0.85
反分析得出如下参数：
(1) 弹性模量1.885GPa;
(2) 泊松比0.27;
(3) 粘结力226kPa[相对值100];
(4) 内摩擦角32.4°[相对值10]。
下面这篇论文目前还没有来得及回顾：Amoushahi et al. (2018) Deterministic and probabilistic stability analysis of a mining rock slope in the vicinity of a major public road – case study of the LAB Chrysotile mine in Canada. Canadian Geotechnical Journal.
5 Chromite Mine调查
论文《Stability analysis of an open pit slope in a chromite mine(铬铁矿露天边坡稳定性分析)》描述了印度的一个铬铁矿，开采深度(2016年)为147m, 整体边坡角28°，可能开采到182m，共有19个台阶，台阶高度和宽度均为8m，台阶边坡角小于80°。矿区内岩石主要由褐铁矿和蛇纹岩组成，岩石高度易碎，接近于土的物理力学性质。
蛇纹岩试验测得的密度为1770，低于蛇纹岩的平均密度2634，粘结力为24~28.54kPa, 远低于上述反分析值粘结力226kPa，内摩擦角30°~32°，与上述反分析值32.4°基本相同。
6 Oro Descanso Mine调查
论文《Estimation of Serpentinite Rock Mass Strength of Placetas - Cuba Underground Gold Mine Deposit》估算了古巴一个地下金矿蛇纹岩的岩体强度，该矿岩石主要由块状、剪切的蛇纹岩和辉绿岩(gabbros)组成。试验测得的蛇纹岩的平均单轴抗压强度为31.97~46.63MPa，这个值与上述30~37MPa的估计值近似。
作者们使用Sonmez and Ulusay(1999, 2002)建议的方法估算Hoek-Brown参数，如下表所示。
[1] Sonmez, H. and Ulusay, R. (1999) Modifications to the geological strength index (GSI) and their applicability to stability of slopes.
[2] Sonmez, H. and Ulusay, R. (2002) A discussion on the Hoek-Brown failure criterion and suggested modification to the criterion verified by slope stability case studies.
RSData估算的岩体参数如下：
(1) GSI---块状蛇纹岩为60，剪切蛇纹岩为38，辉绿岩为78。GSI=38处在上述GSI=27~51的范围之内，可见受剪切的蛇纹岩GSI值很低。
(2) 岩体UCS---块状蛇纹岩为1.733MPa, 剪切蛇纹岩为0.464MPa；辉绿岩为10.354MPa; 整体强度块状蛇纹岩为6.561MPa，剪切蛇纹岩为5.657MPa,辉绿岩为22.547MPa。
