陳勇明

【摘要】隨著我國水利水電工程建設(shè)總量需求的不斷增加以及質(zhì)量控制要求的不斷提升，當(dāng)前建設(shè)過程中巖體質(zhì)量的分類與整理也逐漸成為限制水利水電建設(shè)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(nèi)的巖體質(zhì)量分類情況進(jìn)行了分析，其次對水利水電工程中巖體質(zhì)量分類的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及巖體力學(xué)參數(shù)和目的等內(nèi)容進(jìn)行了探討，希望可以為我國水利水電工程項(xiàng)目的順利實(shí)施創(chuàng)設(shè)條件。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；巖體質(zhì)量；分類

隨著各國加快中大型水利水電工程的建設(shè)與開發(fā)工作，當(dāng)前施工過程中一個(gè)重要的風(fēng)險(xiǎn)控制因素，工程區(qū)巖體質(zhì)量分類也逐漸成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。由于巖體質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施細(xì)則會(huì)直接影響到巖體判斷、工程設(shè)計(jì)以及合理基建面選擇等多個(gè)方面的內(nèi)容，所以其在整個(gè)工程建設(shè)活動(dòng)中扮演著十分重要的角色。一般來說，巖體質(zhì)量就是巖體在一定范圍內(nèi)的總體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其往往會(huì)包括所處地區(qū)的應(yīng)力場、巖體結(jié)構(gòu)特征以及水文效應(yīng)等內(nèi)容，根據(jù)這些因素對其分析往往可以得到更為精準(zhǔn)的分類效果。為了更好地介紹水利水電工程巖體質(zhì)量分類的相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)就其定義簡要介紹如下。

一、國內(nèi)外巖體質(zhì)量分類概述

由于各個(gè)國家水利水電工程建設(shè)的需求與標(biāo)準(zhǔn)不同，所以各個(gè)國家的巖體質(zhì)量分類的實(shí)際情況也存在較大的區(qū)別。從分類的指標(biāo)與定向分類情況上來看，當(dāng)前國外的巖體質(zhì)量分類主要集中在混凝土重力壩的設(shè)計(jì)規(guī)范性以及巖體質(zhì)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(zhì)量分類中的巖石結(jié)構(gòu)評價(jià)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(zhì)力學(xué)的分類標(biāo)準(zhǔn)也有一定的適應(yīng)性。從客觀上來看，壩基巖體的質(zhì)量分類盡管適應(yīng)許多地上水利水電工程建設(shè)項(xiàng)目，但是對于一些硐室和隧道的應(yīng)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(jìn)行了改進(jìn)，將巖石的整體強(qiáng)度、巖體完整性以及風(fēng)化程度和巖體的節(jié)理性作為壩基巖體的整體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)相對較晚，由于基礎(chǔ)研究工作開展時(shí)間短，理論基礎(chǔ)不太豐富，所以其主要以巖體的風(fēng)化為質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，我國在上個(gè)世紀(jì)末完成了定性向定量的巖體質(zhì)量分類的轉(zhuǎn)變。這不但標(biāo)志著我國現(xiàn)代化水利水電工程中巖體質(zhì)量分類技術(shù)的全面發(fā)展，而且添加了巖體的強(qiáng)度、受理?xiàng)l件以及結(jié)構(gòu)特征等性能作為巖體分類的新標(biāo)準(zhǔn)，為我國后續(xù)工程建設(shè)項(xiàng)目的安全順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、水利水電工程巖體質(zhì)量分類探討

1.巖體質(zhì)量分類的再認(rèn)識

根據(jù)定義我們不難發(fā)現(xiàn)，巖體質(zhì)量分類的關(guān)鍵在于“質(zhì)”和“量”兩個(gè)主要方面。質(zhì)所涉及的主要是巖體的風(fēng)化程度、堅(jiān)固程度以及透水情況和應(yīng)力集中情況等，而量則主要是一些定量指標(biāo)，屬于質(zhì)的量化表現(xiàn)，比如巖體的質(zhì)量指標(biāo)RQD以及完整性系數(shù)、巖石單軸抗壓強(qiáng)度和其他參與分類的指標(biāo)等。目前，巖體力學(xué)參數(shù)也被作為巖體分類的重要內(nèi)容之一。隨著時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)前學(xué)術(shù)研究者逐漸認(rèn)識到“質(zhì)”在分級中的影響與“量”的關(guān)系，其主要集中于兩者的結(jié)合點(diǎn)上。換句話說，學(xué)界普遍關(guān)注的是質(zhì)量的結(jié)合所產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)效益，而不僅僅是某一個(gè)參數(shù)所帶來的影響。當(dāng)我們對力學(xué)性能進(jìn)行判斷時(shí)，其單獨(dú)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(jìn)行處理與分類。這種較高水平的巖體質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)在我國依然沒有全面建設(shè)起來。這也對學(xué)術(shù)研究與實(shí)際分類標(biāo)準(zhǔn)工作的發(fā)展提出了新的要求。

2.巖體質(zhì)量分類的發(fā)展趨勢

根據(jù)菊地弘紀(jì)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(zhì)因素特征，因此以地質(zhì)因素特征作為分類標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)是沒有任何問題的。但是，隨著時(shí)代的發(fā)展，目前學(xué)界將更多地注意力集中在巖體質(zhì)量分類當(dāng)中定性與定量的關(guān)系上。這一方面是通過定量判斷來排除人在主觀認(rèn)識上的差異與區(qū)別，另一方面通過定性來對物質(zhì)的本源進(jìn)行區(qū)分，兩者結(jié)合才能夠體現(xiàn)出巖體分類的價(jià)值與標(biāo)準(zhǔn)。即便如此，巖體質(zhì)量的分類依然是一個(gè)十分復(fù)雜的體系，其不但受到各種地質(zhì)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(shí)現(xiàn)巖體質(zhì)量的通用模型建立，必須在前人的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入研究。

3.巖體質(zhì)量分級與巖體力學(xué)參數(shù)

根據(jù)巖體質(zhì)量分級以及巖體力學(xué)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(guān)關(guān)系，甚至可以直接作為巖體質(zhì)量分類中“質(zhì)”和“量”的主要指標(biāo)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(shí)驗(yàn)所帶來的成本壓力，二來更是可以顯著降低由于巖體力學(xué)參數(shù)選擇過程中人的主觀因素所產(chǎn)生的干擾與影響，以此來保護(hù)巖體質(zhì)量分類的作用和價(jià)值。通過巖體質(zhì)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(shí)踐縮減成本，同時(shí)也提升了水利工程建設(shè)項(xiàng)目的整體穩(wěn)定性。

總結(jié)：

綜上所述，水利水電工程屬于綜合性較強(qiáng)的建設(shè)工程項(xiàng)目，其不但涉及工程建設(shè)、土木建設(shè)等領(lǐng)域的內(nèi)容，而且對地質(zhì)學(xué)相關(guān)知識的要求也較高。從國內(nèi)水利水電工程巖體質(zhì)量分類的現(xiàn)狀來看，巖體質(zhì)量的分類標(biāo)準(zhǔn)基本符合我國水利水電工程建設(shè)的要求。為了更好地對質(zhì)量分類的情況進(jìn)行探討，筆者試著從再認(rèn)識、發(fā)展趨勢以及巖體力學(xué)參數(shù)與分類目標(biāo)四個(gè)方面對其進(jìn)行了分析和判斷，希望能夠?yàn)槲覈姽こ處r體質(zhì)量分類工作的順利開展提供技術(shù)支持。

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