淺析水利水電地下洞室圍巖分類

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摘要:地下洞室圍巖分類是評價地下洞室圍巖穩定性的基礎,也是地下工程規劃選點、可行性評估、加固設計、工程造價、定額預算及工程施工的重要依據。本文介紹了我國水利水電地下洞室圍巖分類的常用方法、分類目的、分類特點,以及水利水電地下洞室圍巖分類存在的主要問題及發展方向。

淺析水利水電地下洞室圍巖分類


關鍵詞:岩石學;圍巖分類;巖體質量類別



0 引言
地下洞室圍巖分類是評價地下洞室圍巖穩定性的基礎,也是地下工程規劃選點、可行性評估、加固設計、工程造價、定額預算及工程施工的重要依據。這種分類是以工程地質條件為基礎與岩石力學建立了一定關係並同支護設計相結合的一種分類,它既能客觀反映各類圍巖的穩定性差別,又能滿足支護設計的要求。它考慮了圍巖二次應力場的變化,但一般沒有包含工程因素、施工因素的影響。
1 地下洞石圍巖分類目的及特點
1.1 地下洞石圍巖分類目的 地下洞室圍巖分類的主要目的是對地下洞室圍巖穩定性進行分級,另外還有一些目的:①地下洞室規劃選點、可行性評估;②地下洞室岩土體加固設計;③地下洞室工程造價定額預算;④地下洞室工程施工。當然不同的分類目的,要求的分類精度不同,採用的分類方法也不同。為規劃選點、可行性評估服務的圍巖分類,要求工作範圍大,因此分類方案比較粗糙。為設計、定額預算服務的圍巖分類,應能反映巖體的基本特徵、開挖後的穩定性、圍巖與支護系統的相互作用等,因而應比較細緻。為施工服務的圍巖分類則要考慮開挖的難易程度,具體的支護方案,因此要求分類方案更加細緻、準確。可見,一種符合客觀實際、正確的圍巖分類是對巖體基本特性的客觀反映和正確認識的結果,也是進行隧洞設計、施工的重要依據。[1]
1.2 地下洞石圍巖分類特點 水電工程圍巖分類體系有以下兩個特點:①採用因素綜合判別法,力求選取的分類因素資訊量大,能包括主要工程地質問題;②每一個工程都會針對該工程的具體工程地質條件制定一套專用於該工程的巖體質量分類方法。
2 地下洞石圍巖分類的方法
2.1 水電圍巖分類HC法 HC法以岩石強度、巖體完整程度及結構面狀態為基本因素,以地下水及主要結構面產狀為修正因素,以基本因素和修正因素的累計得分為基本判據、以圍巖強度應力比為限定判據進行圍巖類別劃分。該方法在考慮高地應力對圍巖類別的.影響時,簡單地採取降級的處理方法,影響圍巖分類的精度。如某深埋隧洞圍巖分類結果表明,HC分類在高地應力、硬質巖地區的分類結果與實際圍巖類別的吻合率只有32%,適用性差。該方法沒有考慮高外水壓力對圍巖類別的影響。因此,HC法在應用到深埋隧洞圍巖分類時尚需修正。[2]
2.2 國標BQ方法 BQ法採用定量分析的時候,主要考慮岩石的強度和巖體的結構特徵兩個方面,而對於巖體所處的地應力環境,地下水狀態以及結構面的方位等只是作為定量結果的一種修正,就是說,這種方法認為這三個方面對圍巖穩定性的影響是次要的,但在高地應力、高外水壓力條件下顯然不對。某深埋隧洞圍巖分類結果表明,BQ法在高地應力、硬質巖地區的分類結果與實際圍巖類別的吻合率只有25%,適用性差。該方法也沒有考慮高外水壓力對圍巖類別的影響。因此,BQ法在應用到深埋隧洞圍巖分類時也尚需修正。[3]
2.3 RMR分類 RMR分類,即“巖體評分”,又稱地質力學系統,是1973年由比尼奧斯基提出的,早期主要用於隧洞等地下洞室圍巖分類,目前也逐漸廣泛地運用於邊坡、壩基等工程的巖體分類,在國內、外有廣泛的應用。RMR分類通過岩石的單軸抗壓強度、岩石質量指標、結構面間距、結構面狀況、地下水狀況、結構面方位等對巖體質量進行評分,最終把巖體質量分為五級,即I極好巖體;II好巖體;Ⅲ一般巖體;Ⅳ不良巖體;V極不良巖體。RMR分類方法的缺點是沒有考慮高地應力、高外水壓力對圍巖類別的影響。