質(zhì)量評價(jià)論文:巖體質(zhì)量的評價(jià)效果解析

時(shí)間:2022-02-16 09:31:58

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質(zhì)量評價(jià)論文:巖體質(zhì)量的評價(jià)效果解析

本文作者:黃會(huì)許模張愷翔宋麗娟工作單位:成都理工大學(xué)

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(qū)別,巖體質(zhì)量的分級也有所不同,水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法依據(jù)的是巖石強(qiáng)度、巖體完整性、地下水、地應(yīng)力;巖體RMR系統(tǒng)分類法依據(jù)的是巖石強(qiáng)度、巖體完整性、地下水、結(jié)構(gòu)面;Barton系統(tǒng)分類法依據(jù)的是RQD、結(jié)構(gòu)面、地應(yīng)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(shù)據(jù)等,采用水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法、巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法對巖體質(zhì)量進(jìn)行分級,探討不同巖體質(zhì)量多因素綜合評分方法在巖體質(zhì)量分級中的一致性和精確性[6]。2.1開挖建基面巖體質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(1)巖石強(qiáng)度。巖石單軸抗壓強(qiáng)度用點(diǎn)荷載強(qiáng)度換算,巖石取樣點(diǎn)荷載試驗(yàn)結(jié)果表明,微新花崗巖巖石濕抗壓強(qiáng)度一般為70~80MPa,屬堅(jiān)硬巖;弱風(fēng)化下段花崗巖巖石濕抗壓強(qiáng)度一般為40~60MPa,屬中硬巖;弱風(fēng)化上段花崗巖巖石濕抗壓強(qiáng)度為20~40MPa,屬較軟、中硬巖;全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖石濕抗壓強(qiáng)度<15MPa,屬軟巖;輝綠巖巖石強(qiáng)度較高,其中,微新輝綠巖巖石濕抗壓強(qiáng)度為160~170MPa,屬堅(jiān)硬巖。該梯段巖石主要為微新無卸荷花崗巖,屬于堅(jiān)硬巖。(2)巖體完整程度參數(shù)。巖體完整程度參數(shù)參考鉆孔巖心取樣的RQD值、實(shí)測波速,并結(jié)合現(xiàn)場圍巖實(shí)際巖體完整程度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育組數(shù)和結(jié)構(gòu)面間距綜合取值。根據(jù)野外建基面巖體塊度RQD統(tǒng)計(jì),測得開挖高程935~940m建基面巖體的RQD平均值為50%,結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jiān)測結(jié)果表明,該梯段巖體完整性較好。(3)巖體結(jié)構(gòu)面特征及地下水因素。根據(jù)建基面野外測窗調(diào)查(測網(wǎng)面積為5m×2m,選取壩基面上裂隙發(fā)育密集及具有代表性的剖面布網(wǎng)),整個(gè)剖面布置了4個(gè)測窗,根據(jù)測窗資料統(tǒng)計(jì)建基面整體結(jié)構(gòu)特征,其中,地下水狀況為潮濕。通過測網(wǎng)優(yōu)勢裂隙等密圖分析得出壩基在該梯段的優(yōu)勢裂隙產(chǎn)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(fēng)化卸荷。依據(jù)野外測窗方法統(tǒng)計(jì)的裂隙條數(shù)將開挖建基面分為全風(fēng)化段、強(qiáng)風(fēng)化段、弱風(fēng)化上段、弱風(fēng)化下段、微新風(fēng)化段,經(jīng)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(fā)育的破碎區(qū),由于有利于應(yīng)力釋放和開裂,因此局部巖體卸荷松弛現(xiàn)象明顯,但整體卸荷松弛現(xiàn)象不明顯。(5)地應(yīng)力。該梯段巖石主要是花崗巖和輝綠巖,都屬于堅(jiān)硬巖,地應(yīng)力中等偏高,為15~20MPa。2.2開挖建基面巖體質(zhì)量分級根據(jù)右岸高程930~940m開挖建基面統(tǒng)計(jì)的巖體質(zhì)量特征(結(jié)構(gòu)面組數(shù)、填充情況、地下水、斷層、巖脈等),結(jié)合鉆孔波速、野外測窗方法統(tǒng)計(jì)資料,采用定性和定量相結(jié)合的方法對該梯段巖體質(zhì)量分級,綜合評價(jià)結(jié)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(zhì)量進(jìn)行評分,為方便比較,Barton系統(tǒng)分類法中評分值為10.000~40.000對應(yīng)Ⅱ類巖體,評分值為1.000~10.000進(jìn)一步分為Ⅲ1、Ⅲ2類巖體,評分值為1.000~5.000對應(yīng)Ⅲ1類巖體,評分值為5.000~10.000對應(yīng)Ⅲ2類巖體。3種多因素評分方法對巖體質(zhì)量評分結(jié)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(zhì)分類法精確度不高,僅為50%,巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)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(zhì)分類法精確度為25%,巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)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(zhì)分類法評價(jià)巖體等級精確度偏低,僅為50%,巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法評價(jià)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(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法的一致性較好,而Barton系統(tǒng)分類法和水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法的一致性較差。表1巖體質(zhì)量評分名稱編號巖體質(zhì)量分級水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法分值級別巖體RMR系統(tǒng)分類法分值級別Barton系統(tǒng)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(zhì)量分級來看,水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法由于對地應(yīng)力考慮過于簡單,僅簡單地采用降級處理方法,而在硬質(zhì)巖(Ⅱ、Ⅲ1)中地應(yīng)力都是中等偏高,因此精確度偏低;巖體RMR系統(tǒng)分類法由于沒有考慮高地應(yīng)力和高水壓的影響[8],而對結(jié)構(gòu)面的考慮比較全面,因此對巖體質(zhì)量分級稍微有點(diǎn)偏高;Barton系統(tǒng)分類法由于考慮的比較全面,因此在該壩基巖體質(zhì)量分類中精確度較高。但總體來說,巖體RMR系統(tǒng)分類法和Barton系統(tǒng)分類法考慮的相對比較全面,因此對于壩基開挖面巖體質(zhì)量分級Ⅱ類巖體建議采用巖體RMR系統(tǒng)分類法和Barton系統(tǒng)分類法綜合評分;Ⅲ1、Ⅲ2類巖體建議采用Barton系統(tǒng)分類法進(jìn)行巖體質(zhì)量評價(jià)。

通過簡述水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法、巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法巖體質(zhì)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(xiàn)場建基面開挖獲得巖體基本數(shù)據(jù)(巖體強(qiáng)度、地下水、地應(yīng)力、結(jié)構(gòu)面參數(shù)、工程地質(zhì)性狀、風(fēng)化卸荷等)以及鉆孔資料的基礎(chǔ)上,探討不同巖體質(zhì)量多因素綜合評分方法在巖體質(zhì)量分級中的一致性和精確性。對于Ⅱ類巖體,巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法精確度較高,水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法精確度只有50%;對于Ⅲ1類巖體,巖體RMR系統(tǒng)分類法評分結(jié)果偏高,水利水電圍巖工程地質(zhì)分類法評分結(jié)果偏低,建議采用Barton系統(tǒng)分類法進(jìn)行分級評價(jià);對于Ⅲ2類巖體,適合采用巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法綜合進(jìn)行分級評價(jià)。對于以花崗巖為主的壩基開挖面,巖體質(zhì)量分級采用巖體RMR系統(tǒng)分類法、Barton系統(tǒng)分類法較準(zhǔn)確,且具有良好相關(guān)性。