高地应力条件下围岩质量分类方法研究

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1、第２３卷第５期地球科学进展Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．５２００８年５月ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥＭａｙ．，２００８文章编号：１００１８１６６（２００８）０５０４８２０７高地应力条件下围岩质量分类方法研究１２１赵其华，陈近中，彭社琴（１．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都６１００５９；２．四川省地质工程勘察院，四川成都６１００７２）摘要：围岩质量分类是隧道及地下工程领域重要的技术工作之一。限于经验，目前常用的围岩质量分类方法主要适用于中低应力、低应力环境，而在高地应力地区的适宜性较差。文章结

2、合某水电工程实例，先后采用ＢＱ分类、ＨＣ分类、ＲＭＲ分类以及Ｑ系统分类方法，分别就４种方法分类结果的相关性、吻合率和一致性等方面开展了系列对比研究和初步的成因分析。发现无论是上述４种方法各自的分类依据和指标，还是各指标权重的大小均有较大差异。故针对高地应力环境，以及研究区高地应力条件下的岩爆问题，分别对现行Ｑ系统分类、ＨＣ分类和ＲＭＲ分类方法逐一进行了修正。如Ｑ系统重点修正了地应力折减系数、节理粗糙度系数Ｊｒ和节理风化蚀变系数Ｊａ；ＨＣ分类提出了考虑高地应力和岩爆烈度的地应力折减系数，而取消了强度应力比Ｓ；ＲＭＲ方法主要修正了Ｒ６，

3、并增加了地应力折减系数Ｋ等。修正后的Ｑ、ＨＣ、ＲＭＲ方法所得结果更接近实际情况。最后，基于概率统计方法，建立了采用多种方法的围岩综合分类方案。关键词：高地应力；围岩质量分类；岩爆中图分类号：ＴＵ４５７文献标志码：Ａ２各围岩质量分类方法中参数的取值１引言及其适宜性分析随着我国西部大开发战略的实施，大型水电、交通等基础设施不断地涌现，许多新的问题亟需工程目前，常用的围岩质量分类方法主要是以下４地质界研究和解决。特别是在西部高山峡谷地带进种方法，即岩体基本质量（ＢＱ）分类（国标《工程岩行地下洞室或边坡的开挖，高地应力环境对工程有体分类标准

4、》ＧＢ５０２１８９４）、水利水电工程围岩工程很大的影响。在工程建设的各阶段（规划、勘察、设地质（ＨＣ）分类（国标ＧＢ５０２８７９９）、岩体地质力学计和施工）中，正确、及时地对围岩质量作出评价，分类（ＲＭＲ）以及Ｑ系统分类方法。是经济、合理地进行岩体开挖和加固支护设计、快速２．１岩体基本质量（ＢＱ）分类安全施工，以及建筑物安全运行必不可少的条件。岩体基本质量指标（ＢＱ）是以岩石单轴饱和抗然而，目前我们所熟悉的围岩质量分类方法在中低压强度（σｃｗ）和岩体完整性系数（Ｋｖ）为基本因素，地应力条件下的适应性较好，所得到的结果也比较以地下

5、水（Ｋ１）、主要结构面产状（Ｋ２）及天然地应力令人满意，但对高地应力的考虑过于简单或模糊。（Ｋ３）为修正因素，按照式（１）和式（２）计算得到的因此，高地应力条件下的围岩分类方法还需要进一数值。根据［ＢＱ］值的大小，把岩体基本质量分为Ⅰ步探索、研究。～Ⅴ五大类。收稿日期：２００８０４１２；修回日期：２００８０４１４．基金项目：四川省杰出青年学科带头人培养基金项目“开发边坡卸荷机理”（编号：０４ｚｑ０２６０１６）资助．作者简介：赵其华（１９６５），男，江苏泰兴人，教授，博士生导师，主要从事边坡工程、地质灾害评价与治理工

6、程设计等领域的科研、教学工作．Ｅｍａｉｌ：ｚｈｑｈ＠ｃｄｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ第５期赵其华等：高地应力条件下围岩质量分类方法研究４８３［ＢＱ］＝ＢＱ－１００（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３）（１）人员参加，主观随意性较大。据经验Ｑ系统分类适ＢＱ＝９０＋３σｃｗ＋２５０Ｋｖ（２）用于被裂隙分割的硬岩地区。Ｑ系统分类对高地应ＢＱ分类方法是一个定性与定量相结合、经验判力条件有一定的考虑，在高地应力区的适宜性较其断与测试计算相结合的方法，也是一个相对抽象和它３种方法好。笼统的分类方法。ＢＱ值只是反映岩体的基本质量，３典型围岩分类结果的差异分析且对岩石单轴抗

7、压强度过于敏感。因而，该方法不能对一些特定环境下的岩体质量做出准确的判定。大渡河上游某电站坝区平洞内片帮严重、河床２．２水利水电工程围岩工程地质（ＨＣ）分类钻孔中饼状岩芯发育，实测地应力高达３９ＭＰａＨＣ分类方法以岩石强度（Ａ）、岩体完整性（ＳＰＤ９平洞０＋４００ｍ处）。这些都表明坝区属于（Ｂ）、结构面状态（Ｃ）、地下水（Ｄ）和主要结构面产高—极高地应力地区。为此，利用上述４种方法对状（Ｅ）５项因素之和的总评分为基本判据，围岩强片帮严重的ＳＰＤ９平洞进行围岩质量分类，并把全度应力之比（Ｓ）为限定判据的围岩分类方法，其计洞段和高地应力

8、段的分类结果进行对比分析，以探算公式为式（３）。当Ｓ不满足要求时，岩体质量按讨高地应力对围岩质量分类的影响。照直接降一级方法处理。３．１相关性分析ＨＣ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ（３）４种分类方法之间的相关性统计结果列入表１。根据多年的工程实