水利水電工程中的巖體質量分類探討

陳勇明

【摘要】隨著我國水利水電工程建設總量需求的不斷增加以及質量控制要求的不斷提升，當前建設過程中巖體質量的分類與整理也逐漸成為限制水利水電建設水平的因素之一。立足于水利水電工程的巖體分類現(xiàn)狀，本文首先對國內的巖體質量分類情況進行了分析，其次對水利水電工程中巖體質量分類的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及巖體力學參數(shù)和目的等內容進行了探討，希望可以為我國水利水電工程項目的順利實施創(chuàng)設條件。

【關鍵詞】水利水電工程；巖體質量；分類

隨著各國加快中大型水利水電工程的建設與開發(fā)工作，當前施工過程中一個重要的風險控制因素，工程區(qū)巖體質量分類也逐漸成為業(yè)內人士關注的焦點。由于巖體質量分類標準與實施細則會直接影響到巖體判斷、工程設計以及合理基建面選擇等多個方面的內容，所以其在整個工程建設活動中扮演著十分重要的角色。一般來說，巖體質量就是巖體在一定范圍內的總體強度與結構特點，其往往會包括所處地區(qū)的應力場、巖體結構特征以及水文效應等內容，根據(jù)這些因素對其分析往往可以得到更為精準的分類效果。為了更好地介紹水利水電工程巖體質量分類的相關內容，現(xiàn)就其定義簡要介紹如下。

一、國內外巖體質量分類概述

由于各個國家水利水電工程建設的需求與標準不同，所以各個國家的巖體質量分類的實際情況也存在較大的區(qū)別。從分類的指標與定向分類情況上來看，當前國外的巖體質量分類主要集中在混凝土重力壩的設計規(guī)范性以及巖體質量分類與定向定量分析整理等方面，較具有代表性的就是地下工程巖體質量分類中的巖石結構評價體系，這是由挪威研究所的Q系統(tǒng)分類衍生而來的分類系統(tǒng)。另外，北歐其他國家廣泛使用的裂隙化巖體地質力學的分類標準也有一定的適應性。從客觀上來看，壩基巖體的質量分類盡管適應許多地上水利水電工程建設項目，但是對于一些硐室和隧道的應用效果卻并不顯著。也就是說，其依然有一定的優(yōu)化潛力。日本著名的電力中央研究所于1982年對壩基巖體分類模型進行了改進，將巖石的整體強度、巖體完整性以及風化程度和巖體的節(jié)理性作為壩基巖體的整體評價標準，該標準目前被大多數(shù)國家選擇并使用至今。我國的壩基巖體的質量分類標準建設相對較晚，由于基礎研究工作開展時間短，理論基礎不太豐富，所以其主要以巖體的風化為質量分類標準。根據(jù)相關文獻記載，我國在上個世紀末完成了定性向定量的巖體質量分類的轉變。這不但標志著我國現(xiàn)代化水利水電工程中巖體質量分類技術的全面發(fā)展，而且添加了巖體的強度、受理條件以及結構特征等性能作為巖體分類的新標準，為我國后續(xù)工程建設項目的安全順利開展奠定了良好的基礎。

二、水利水電工程巖體質量分類探討

1.巖體質量分類的再認識

根據(jù)定義我們不難發(fā)現(xiàn)，巖體質量分類的關鍵在于“質”和“量”兩個主要方面。質所涉及的主要是巖體的風化程度、堅固程度以及透水情況和應力集中情況等，而量則主要是一些定量指標，屬于質的量化表現(xiàn)，比如巖體的質量指標RQD以及完整性系數(shù)、巖石單軸抗壓強度和其他參與分類的指標等。目前，巖體力學參數(shù)也被作為巖體分類的重要內容之一。隨著時代的發(fā)展，當前學術研究者逐漸認識到“質”在分級中的影響與“量”的關系，其主要集中于兩者的結合點上。換句話說，學界普遍關注的是質量的結合所產生的關聯(lián)效益，而不僅僅是某一個參數(shù)所帶來的影響。當我們對力學性能進行判斷時，其單獨并不能夠作為巖體分類的主要依據(jù)，而是要幾種甚至十幾種因素共同存在且參數(shù)符合，且可以進行處理與分類。這種較高水平的巖體質量分類標準在我國依然沒有全面建設起來。這也對學術研究與實際分類標準工作的發(fā)展提出了新的要求。

2.巖體質量分類的發(fā)展趨勢

根據(jù)菊地弘紀在早起的壩基巖體分類中提出的理論，影響壩基整體穩(wěn)定性較多的依然是地質因素特征，因此以地質因素特征作為分類標準的主要依據(jù)是沒有任何問題的。但是，隨著時代的發(fā)展，目前學界將更多地注意力集中在巖體質量分類當中定性與定量的關系上。這一方面是通過定量判斷來排除人在主觀認識上的差異與區(qū)別，另一方面通過定性來對物質的本源進行區(qū)分，兩者結合才能夠體現(xiàn)出巖體分類的價值與標準。即便如此，巖體質量的分類依然是一個十分復雜的體系，其不但受到各種地質條件的影響，也受到各種定量化分級的影響和束縛。要想真正實現(xiàn)巖體質量的通用模型建立，必須在前人的基礎上繼續(xù)深入研究。

3.巖體質量分級與巖體力學參數(shù)

根據(jù)巖體質量分級以及巖體力學參數(shù)的研究現(xiàn)狀來看，兩者在參數(shù)上有一定的正相關關系，甚至可以直接作為巖體質量分類中“質”和“量”的主要指標和劃分依據(jù)。選擇這樣的仿真模擬以及數(shù)據(jù)模擬，一來能夠減少大型現(xiàn)場原位實驗所帶來的成本壓力，二來更是可以顯著降低由于巖體力學參數(shù)選擇過程中人的主觀因素所產生的干擾與影響，以此來保護巖體質量分類的作用和價值。通過巖體質量的分類，可以確定壩基的穩(wěn)定模型，從而為工程處理措施提供更為可靠的建議，為工程實踐縮減成本，同時也提升了水利工程建設項目的整體穩(wěn)定性。

總結：

綜上所述，水利水電工程屬于綜合性較強的建設工程項目，其不但涉及工程建設、土木建設等領域的內容，而且對地質學相關知識的要求也較高。從國內水利水電工程巖體質量分類的現(xiàn)狀來看，巖體質量的分類標準基本符合我國水利水電工程建設的要求。為了更好地對質量分類的情況進行探討，筆者試著從再認識、發(fā)展趨勢以及巖體力學參數(shù)與分類目標四個方面對其進行了分析和判斷，希望能夠為我國水利水電工程巖體質量分類工作的順利開展提供技術支持。

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