质量评价论文：岩体质量的评价效果解析

本文作者：黄会许模张恺翔宋丽娟工作单位：成都理工大学

不同分类方法的对比3种分类方法都采用多种因素综合评分方法，但所考虑的因素和取值存在一定区别，岩体质量的分级也有所不同，水利水电围岩工程地质分类法依据的是岩石强度、岩体完整性、地下水、地应力；岩体RMR系统分类法依据的是岩石强度、岩体完整性、地下水、结构面；Barton系统分类法依据的是RQD、结构面、地应力、地下水。

以右岸坝基开挖面高程930～940m梯段揭露的岩体为例，通过建基面开挖获得岩体的基本特征和钻孔数据等，采用水利水电围岩工程地质分类法、岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法对岩体质量进行分级，探讨不同岩体质量多因素综合评分方法在岩体质量分级中的一致性和精确性［6］。2．1开挖建基面岩体质量指标统计（1）岩石强度。岩石单轴抗压强度用点荷载强度换算，岩石取样点荷载试验结果表明，微新花岗岩岩石湿抗压强度一般为70～80MPa，属坚硬岩；弱风化下段花岗岩岩石湿抗压强度一般为40～60MPa，属中硬岩；弱风化上段花岗岩岩石湿抗压强度为20～40MPa，属较软、中硬岩；全风化、强风化花岗岩岩石湿抗压强度＜15MPa，属软岩；辉绿岩岩石强度较高，其中，微新辉绿岩岩石湿抗压强度为160～170MPa，属坚硬岩。该梯段岩石主要为微新无卸荷花岗岩，属于坚硬岩。（2）岩体完整程度参数。岩体完整程度参数参考钻孔岩心取样的RQD值、实测波速，并结合现场围岩实际岩体完整程度、结构面发育组数和结构面间距综合取值。根据野外建基面岩体块度RQD统计，测得开挖高程935～940m建基面岩体的RQD平均值为50％，结构面平均线密度为7．5条／m，平均面密度为3．8条／m2；高程930～935m建基面岩体的RQD平均值为50％，结构面平均线密度为6．1条／m，平均面密度为3．1条／m2。钻孔波速监测结果表明，该梯段岩体完整性较好。（3）岩体结构面特征及地下水因素。根据建基面野外测窗调查（测网面积为5m×2m，选取坝基面上裂隙发育密集及具有代表性的剖面布网），整个剖面布置了4个测窗，根据测窗资料统计建基面整体结构特征，其中，地下水状况为潮湿。通过测网优势裂隙等密图分析得出坝基在该梯段的优势裂隙产状为N65°～85°W／NE（SW）∠55°～75°，间距为0．1～0．5m，延伸长度为1～5m，闭合无充填，裂面平直粗糙、蚀变。（4）风化卸荷。依据野外测窗方法统计的裂隙条数将开挖建基面分为全风化段、强风化段、弱风化上段、弱风化下段、微新风化段，经深入分析和取样研究，该梯段岩体全部为微新无卸荷的灰白色、微红色中粒黑云二长花岗岩岩体；钻孔波速特征曲线表明，岩体普遍存在表层低波速带，岩体中岩脉、断层及中缓倾角裂隙较发育的破碎区，由于有利于应力释放和开裂，因此局部岩体卸荷松弛现象明显，但整体卸荷松弛现象不明显。（5）地应力。该梯段岩石主要是花岗岩和辉绿岩，都属于坚硬岩，地应力中等偏高，为15～20MPa。2．2开挖建基面岩体质量分级根据右岸高程930～940m开挖建基面统计的岩体质量特征（结构面组数、填充情况、地下水、断层、岩脉等），结合钻孔波速、野外测窗方法统计资料，采用定性和定量相结合的方法对该梯段岩体质量分级，综合评价结果表明，该梯段大部分为Ⅲ1类岩体，其中断层、岩脉处为Ⅲ2类岩体，少部分为Ⅱ类岩体。2．33种多因素综合评分方法探讨将该梯段每类岩体均分成4部分（编号为1～4），对每部分均采用前面所阐述的3种多因素评分方法对岩体质量进行评分，为方便比较，Barton系统分类法中评分值为10．000～40．000对应Ⅱ类岩体，评分值为1．000～10．000进一步分为Ⅲ1、Ⅲ2类岩体，评分值为1．000～5．000对应Ⅲ1类岩体，评分值为5．000～10．000对应Ⅲ2类岩体。3种多因素评分方法对岩体质量评分结果见表1。从表1可以看出，对于Ⅱ类岩体，水利水电围岩工程地质分类法精确度不高，仅为50％，岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法精确度较高，为100％，而且这两种方法的一致性很好［7］。对于Ⅲ1类岩体，水利水电围岩工程地质分类法精确度为25％，岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法精确度都较高，为75％，且一致性中等。Ⅲ2类岩体主要是辉绿岩脉和裂隙较密集的花岗岩，采用水利水电围岩工程地质分类法评价岩体等级精确度偏低，仅为50％，岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法评价岩体等级精确度较高，均为75％，而且保持着良好的一致性。总体来说，岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法的一致性较好，而Barton系统分类法和水利水电围岩工程地质分类法的一致性较差。表1岩体质量评分名称编号岩体质量分级水利水电围岩工程地质分类法分值级别岩体RMR系统分类法分值级别Barton系统分类法分值级别Ⅱ类岩体157．00Ⅲ160．00Ⅱ18．00Ⅱ265．05Ⅱ60．00Ⅱ12．00Ⅱ367．04Ⅱ63．00Ⅱ17．50Ⅱ456．20Ⅲ163．00Ⅱ11．00ⅡⅢ1类岩体157．00Ⅲ157．00Ⅲ18．50Ⅲ1245．00Ⅲ260．00Ⅱ5．90Ⅲ1345．40Ⅲ255．00Ⅲ16．10Ⅲ1445．80Ⅲ250．00Ⅲ13．80Ⅲ2Ⅲ2类岩体140．14Ⅵ52．00Ⅲ17．10Ⅲ1247．84Ⅲ241．00Ⅲ21．08Ⅲ2339．64Ⅵ49．00Ⅲ24．00Ⅲ2449．64Ⅲ242．00Ⅲ21．60Ⅲ2从建基面岩体质量分级来看，水利水电围岩工程地质分类法由于对地应力考虑过于简单，仅简单地采用降级处理方法，而在硬质岩（Ⅱ、Ⅲ1）中地应力都是中等偏高，因此精确度偏低；岩体RMR系统分类法由于没有考虑高地应力和高水压的影响［8］，而对结构面的考虑比较全面，因此对岩体质量分级稍微有点偏高；Barton系统分类法由于考虑的比较全面，因此在该坝基岩体质量分类中精确度较高。但总体来说，岩体RMR系统分类法和Barton系统分类法考虑的相对比较全面，因此对于坝基开挖面岩体质量分级Ⅱ类岩体建议采用岩体RMR系统分类法和Barton系统分类法综合评分；Ⅲ1、Ⅲ2类岩体建议采用Barton系统分类法进行岩体质量评价。

通过简述水利水电围岩工程地质分类法、岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法岩体质量多因素评分体系，以某水电站右岸坝基开挖高程930～940m梯段揭露岩体为例，在现场建基面开挖获得岩体基本数据（岩体强度、地下水、地应力、结构面参数、工程地质性状、风化卸荷等）以及钻孔资料的基础上，探讨不同岩体质量多因素综合评分方法在岩体质量分级中的一致性和精确性。对于Ⅱ类岩体，岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法精确度较高，水利水电围岩工程地质分类法精确度只有50％；对于Ⅲ1类岩体，岩体RMR系统分类法评分结果偏高，水利水电围岩工程地质分类法评分结果偏低，建议采用Barton系统分类法进行分级评价；对于Ⅲ2类岩体，适合采用岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法综合进行分级评价。对于以花岗岩为主的坝基开挖面，岩体质量分级采用岩体RMR系统分类法、Barton系统分类法较准确，且具有良好相关性。