質量評價論文：巖體質量的評價效果解析

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本文作者：黃會許模張愷翔宋麗娟工作單位：成都理工大學

不同分類方法的對比3種分類方法都采用多種因素綜合評分方法，但所考慮的因素和取值存在一定區別，巖體質量的分級也有所不同，水利水電圍巖工程地質分類法依據的是巖石強度、巖體完整性、地下水、地應力；巖體RMR系統分類法依據的是巖石強度、巖體完整性、地下水、結構面；Barton系統分類法依據的是RQD、結構面、地應力、地下水。

以右岸壩基開挖面高程930～940m梯段揭露的巖體為例，通過建基面開挖獲得巖體的基本特征和鉆孔數據等，采用水利水電圍巖工程地質分類法、巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法對巖體質量進行分級，探討不同巖體質量多因素綜合評分方法在巖體質量分級中的一致性和精確性［6］。2．1開挖建基面巖體質量指標統計（1）巖石強度。巖石單軸抗壓強度用點荷載強度換算，巖石取樣點荷載試驗結果表明，微新花崗巖巖石濕抗壓強度一般為70～80MPa，屬堅硬巖；弱風化下段花崗巖巖石濕抗壓強度一般為40～60MPa，屬中硬巖；弱風化上段花崗巖巖石濕抗壓強度為20～40MPa，屬較軟、中硬巖；全風化、強風化花崗巖巖石濕抗壓強度＜15MPa，屬軟巖；輝綠巖巖石強度較高，其中，微新輝綠巖巖石濕抗壓強度為160～170MPa，屬堅硬巖。該梯段巖石主要為微新無卸荷花崗巖，屬于堅硬巖。（2）巖體完整程度參數。巖體完整程度參數參考鉆孔巖心取樣的RQD值、實測波速，并結合現場圍巖實際巖體完整程度、結構面發育組數和結構面間距綜合取值。根據野外建基面巖體塊度RQD統計，測得開挖高程935～940m建基面巖體的RQD平均值為50％，結構面平均線密度為7．5條／m，平均面密度為3．8條／m2；高程930～935m建基面巖體的RQD平均值為50％，結構面平均線密度為6．1條／m，平均面密度為3．1條／m2。鉆孔波速監測結果表明，該梯段巖體完整性較好。（3）巖體結構面特征及地下水因素。根據建基面野外測窗調查（測網面積為5m×2m，選取壩基面上裂隙發育密集及具有代表性的剖面布網），整個剖面布置了4個測窗，根據測窗資料統計建基面整體結構特征，其中，地下水狀況為潮濕。通過測網優勢裂隙等密圖分析得出壩基在該梯段的優勢裂隙產狀為N65°～85°W／NE（SW）∠55°～75°，間距為0．1～0．5m，延伸長度為1～5m，閉合無充填，裂面平直粗糙、蝕變。（4）風化卸荷。依據野外測窗方法統計的裂隙條數將開挖建基面分為全風化段、強風化段、弱風化上段、弱風化下段、微新風化段，經深入分析和取樣研究，該梯段巖體全部為微新無卸荷的灰白色、微紅色中粒黑云二長花崗巖巖體；鉆孔波速特征曲線表明，巖體普遍存在表層低波速帶，巖體中巖脈、斷層及中緩傾角裂隙較發育的破碎區，由于有利于應力釋放和開裂，因此局部巖體卸荷松弛現象明顯，但整體卸荷松弛現象不明顯。（5）地應力。該梯段巖石主要是花崗巖和輝綠巖，都屬于堅硬巖，地應力中等偏高，為15～20MPa。2．2開挖建基面巖體質量分級根據右岸高程930～940m開挖建基面統計的巖體質量特征（結構面組數、填充情況、地下水、斷層、巖脈等），結合鉆孔波速、野外測窗方法統計資料，采用定性和定量相結合的方法對該梯段巖體質量分級，綜合評價結果表明，該梯段大部分為Ⅲ1類巖體，其中斷層、巖脈處為Ⅲ2類巖體，少部分為Ⅱ類巖體。2．33種多因素綜合評分方法探討將該梯段每類巖體均分成4部分（編號為1～4），對每部分均采用前面所闡述的3種多因素評分方法對巖體質量進行評分，為方便比較，Barton系統分類法中評分值為10．000～40．000對應Ⅱ類巖體，評分值為1．000～10．000進一步分為Ⅲ1、Ⅲ2類巖體，評分值為1．000～5．000對應Ⅲ1類巖體，評分值為5．000～10．000對應Ⅲ2類巖體。3種多因素評分方法對巖體質量評分結果見表1。從表1可以看出，對于Ⅱ類巖體，水利水電圍巖工程地質分類法精確度不高，僅為50％，巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法精確度較高，為100％，而且這兩種方法的一致性很好［7］。對于Ⅲ1類巖體，水利水電圍巖工程地質分類法精確度為25％，巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法精確度都較高，為75％，且一致性中等。Ⅲ2類巖體主要是輝綠巖脈和裂隙較密集的花崗巖，采用水利水電圍巖工程地質分類法評價巖體等級精確度偏低，僅為50％，巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法評價巖體等級精確度較高，均為75％，而且保持著良好的一致性?？傮w來說，巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法的一致性較好，而Barton系統分類法和水利水電圍巖工程地質分類法的一致性較差。表1巖體質量評分名稱編號巖體質量分級水利水電圍巖工程地質分類法分值級別巖體RMR系統分類法分值級別Barton系統分類法分值級別Ⅱ類巖體157．00Ⅲ160．00Ⅱ18．00Ⅱ265．05Ⅱ60．00Ⅱ12．00Ⅱ367．04Ⅱ63．00Ⅱ17．50Ⅱ456．20Ⅲ163．00Ⅱ11．00ⅡⅢ1類巖體157．00Ⅲ157．00Ⅲ18．50Ⅲ1245．00Ⅲ260．00Ⅱ5．90Ⅲ1345．40Ⅲ255．00Ⅲ16．10Ⅲ1445．80Ⅲ250．00Ⅲ13．80Ⅲ2Ⅲ2類巖體140．14Ⅵ52．00Ⅲ17．10Ⅲ1247．84Ⅲ241．00Ⅲ21．08Ⅲ2339．64Ⅵ49．00Ⅲ24．00Ⅲ2449．64Ⅲ242．00Ⅲ21．60Ⅲ2從建基面巖體質量分級來看，水利水電圍巖工程地質分類法由于對地應力考慮過于簡單，僅簡單地采用降級處理方法，而在硬質巖（Ⅱ、Ⅲ1）中地應力都是中等偏高，因此精確度偏低；巖體RMR系統分類法由于沒有考慮高地應力和高水壓的影響［8］，而對結構面的考慮比較全面，因此對巖體質量分級稍微有點偏高；Barton系統分類法由于考慮的比較全面，因此在該壩基巖體質量分類中精確度較高。但總體來說，巖體RMR系統分類法和Barton系統分類法考慮的相對比較全面，因此對于壩基開挖面巖體質量分級Ⅱ類巖體建議采用巖體RMR系統分類法和Barton系統分類法綜合評分；Ⅲ1、Ⅲ2類巖體建議采用Barton系統分類法進行巖體質量評價。

通過簡述水利水電圍巖工程地質分類法、巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法巖體質量多因素評分體系，以某水電站右岸壩基開挖高程930～940m梯段揭露巖體為例，在現場建基面開挖獲得巖體基本數據（巖體強度、地下水、地應力、結構面參數、工程地質性狀、風化卸荷等）以及鉆孔資料的基礎上，探討不同巖體質量多因素綜合評分方法在巖體質量分級中的一致性和精確性。對于Ⅱ類巖體，巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法精確度較高，水利水電圍巖工程地質分類法精確度只有50％；對于Ⅲ1類巖體，巖體RMR系統分類法評分結果偏高，水利水電圍巖工程地質分類法評分結果偏低，建議采用Barton系統分類法進行分級評價；對于Ⅲ2類巖體，適合采用巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法綜合進行分級評價。對于以花崗巖為主的壩基開挖面，巖體質量分級采用巖體RMR系統分類法、Barton系統分類法較準確，且具有良好相關性。