《工程岩体分级标准》中边坡工程岩体质量指标计算方法的讨论

岩体质量等级指标是岩石边坡稳定性评价的基础,新修订的《工程岩体分级标准》增加了边坡工程岩体质量(QISERM)指标[BQ]的计算公式,包含一个反映边坡倾角与主要结构面倾角间关系影响的修正系数F_3,其由结构面倾角与边坡坡面倾角之差确定。文中讨论了规范中F_3的确定方法存在的缺陷,建议其取值改由结构面倾角与边坡坡面在结构面倾向方向上的视倾角之差来确定。通过13 357个算例的对比计算,统计了新标准取值方法和文中建议方法获得的边坡工程岩体质量指标[BQ]值之间的差值。结果表明,当主要结构面类型与延伸性修正系数λ=0.6时,差值在40以内,其中78.3%的算例中差值小于5;当λ=1时,差值在60以内,其中有68.7%的算例中差值小于5。文中提出的方法相比新标准取值方法在理论上更完备,精度上更准确,可为边坡工程岩体质量指标计算提供参考。     

小湾水电站坝基岩体质量动态评价研究

岩体质量随其赋存条件的变化而动态变化,因而坝基岩体质量的动态评价对于大坝工程的安全运营意义重大。本文以小湾水电站坝基岩体的大量测试、监测资料为基础,归纳总结了岩体质量的动态特征,提出了岩体质量劣化、恢复的评价指标,在常规岩体质量分级的基础上引入BQ系统、RMR系统动态评价岩体质量随四维空间的变化特征,建立了Vp-E0关系,并采用Hoek-Brown强度准则,确定各特征点的岩体强度指标。同时,以岩体松弛程度系数为指标,探讨了一种简易的岩体质量预测方法。     

《工程岩体分级标准》在深部巷道围岩分级中的应用及分析

通过对新旧国标GB 50218-94、GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》相关内容的对比分析,指出了新国标的改进。在国标GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》岩体质量分级的基础上,提出了岩体基本质量指标BQ的简化计算方法,并绘制了岩体基本质量指标与岩石完整程度系数之间的关系,并建立了BQ与R_c、K_v之间的关系表,通过图表结合可以较快地确定岩体基本质量等级。结论可为地下工程稳定性分析提供参考。      

隧道层状岩体质量评价的BQ分级改进

国标BQ分级方法是一种多因素、多变量、定性与定量结合的分级方法,该方法选取岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性指数计算出岩体基本指标,再考虑到工程岩体现场工况对其修正,既保证了分级的客观性,又降低了现场分级的难度。但在一些复杂地质条件下,如层状岩体等,BQ分级存在修正系数定性评价的局限性。由于现场工程人员的主观判断不同,导致两种岩体分级交界处往往会出现分级交错的现象。基于室内力学试验,本文阐述了层理倾角与围压对层状岩体力学参数的影响规律。采用Jaeger-Donath与Mogi-Coulomb强度准则提出针对层状岩体的结构面产状修正系数K₂以及初始地应力状态修正系数K₃的计算公式,并通过木寨岭铁路隧道围岩分级计算进行了验证。     

采用综合评判方法确定工程岩体力学参数研究

如何将室内岩块试验得到的力学参数合理转化为现场工程岩体的力学参数,一直是困扰岩土工程实践带有挑战性的难题。结合安太堡露天煤矿边坡工程,基于现场调查、钻孔取芯、室内岩块试验,分别应用RMR法和BQ法,对自地表至取芯深度的钻孔岩样进行评价和分级,综合评判确定了边坡工程岩体的力学参数,应用效果良好,其成果对类似工程设计和施工有重要指导意义。     

含软弱夹层岩体质量评价研究

工程岩体质量评价实质就是应用工程地质类比法进行围岩稳定性评价。BQ分类作为国标,具有普适性。针对含软弱夹层岩体的力学特性,探讨了如何以BQ分类为基础,经过适当修正以建立合适的围岩质量评价体系。结合西南某大型水电站地下厂房区围岩岩体结构特征,进行了洞室围岩质量评价,其结果与RMR分类系统判别结果基本一致。     

基于Hoek-Brown准则的岩体分级法在地下工程中的应用

根据Hoek-Brown破坏准则和等面积原则,通过岩石力学试验数据和野外地质调查结果,算出工程岩体主要的力学参数,可用于地下工程的岩体分级。该方法能够较好地反映岩体的赋存条件和力学状态,对岩体的工程力学性质认识更加深入,为地下工程设计和施工支护提供更加科学、合理的依据。实践表明,相比于最常用的BQ分级法,文中方法在深埋地下工程中更加科学、适用     

红石岩震损高陡边坡工程岩体质量评价

高陡岩质边坡在经历强震过后,其浅部岩体受地震动力瞬时循环载荷作用而导致岩体质量下降,即所谓震损边坡。震损边坡的工程岩体质量对施工措施的制定和边坡安全评价至关重要。针对震损边坡岩体的实际特点,以工程岩体质量评价的BQ分级体系为基础,应用三维激光扫描技术来识别岩体结构面和节理裂隙,并结合岩块单轴抗压强度试验,建立了震损边坡工程岩体质量评价方法。应用提出的方法对云南鲁甸红石岩震损边坡Ⅱ区进行工程岩体质量评价,分析结果表明:震损边坡Ⅱ区浅部岩体较为破碎、受长期卸荷和地震扰动影响,节理裂隙发育,运用三维激光扫描技术识别、统计岩体结构面情况,再结合常规的岩体质量分类方法,最终确定岩体分级为Ⅳ类,结果较符合实际情况。该方法能够远程非接触式地识别统计岩体的结构面信息,尤其适合岩体破碎或坡面高陡而技术人员无法到达的危险边坡的岩体质量评价,可为其他类似工程提供参考。     

隧道岩体质量智能动态分级KNN方法

施工期隧道岩体质量动态分级,是评价隧道工作面围岩质量最直接的方法,也是预防隧道施工地质灾害,决定施工开挖工法与支护措施的重要依据。由于传统的Q值法和国标BQ岩体质量分级评价方法需要进行现场和室内试验及分析,岩体质量评价时间滞后,常常降低施工效率,或错过预防突发性施工地质灾害的窗口时间,快速准确地对隧道工作面进行岩体质量分级,成为施工期公路隧道岩体质量动态分级需要解决的重要问题。人工智能算法为解决隧道岩体质量实时快速准确评价提供了方法和手段。以北京冬奥会延庆—崇礼高速公路为例,提出了工作面采用隧道掌子面图片人工智能岩体结构参数辨识,建立7个指标参数体系,采用KNN智能算法对隧道岩体质量进行评价,选取8条隧道40个工作面150个样本进行训练学习,另外选取50个样本进行岩体质量评价校验,与BQ岩体质量评价结果相比,准确率达到了90%,得出如下结论:(1)公路隧道岩体质量智能动态分级KNN方法—一种利用人工智能技术快速高效进行岩体质量动态分级的方法,能够在现场实时获得岩体质量评价结果;(2)KNN分级方法中选用了7个判定指标,综合考虑了隧道围岩体的赋存环境、岩体构造、地质结构等特性,并体现了这些指标在实际工程评判中的可操作性和适用性;(3)KNN分级方法误判率很低,在判别分类中排除了评分时人为因素的干扰,具有较强的判别能力,为TBM围岩实时分级做方法储备。     

基于BQ系统的阿拉善巴彦诺日公NRG01号钻孔岩体质量评价

高放废物深部地质处置目前受到世界各国的高度重视,处置库围岩岩体质量评价是高放废物处置库选址的关键问题之一。文章基于BQ系统对我国高放废物地质处置库阿拉善预选区巴彦诺日公NRG01号钻孔进行了岩体质量评价。NRG01号孔钻孔资料丰富,采用岩芯编录、波速测井、水压致裂地应力测量及岩石波速测试、单轴压缩试验等多种方法手段相结合的方式获取了BQ评价系统中的各个参数。评价过程中,综合考虑了岩体坚硬程度、完整程度及地下水、软弱结构面、初始地应力等因素对围岩稳定的影响。根据计算的[BQ]值对岩体质量进行评价并与RQD评价结果进行对比。评价结果表明,NRG01号孔岩体质量较好,Ⅰ级和Ⅱ级岩体占90%,410~500 m的岩体范围可作为处置库建设的目标岩体。[BQ]值与RQD值所得的岩体质量评价结果一致性良好,但由于BQ系统考虑的影响因素更为全面,评价结果更为精细。本次评价可为巴彦诺日公地段高放废物地质处置库场址比选及处置库目标岩体选择提供依据。     

Comparisons of Evaluation Factors and Application Effects of the New [BQ]<Subscript>GSI</Subscript> System with International Rock Mass Classification Systems

The basic quality (BQ) system is regarded as the national rock mass classification system that can be appropriate for use in most types of rock engineering in China. Two underlying parameters that the uniaxial compressive strength (UCS) and the rock intactness index (K_V) are taken into account to access the basic BQ value. However, The K_V was usually measured by an indirect acoustic wave approach which often cannot reflected the actual conditions. In this study, a direct measured parameter K_GSI is recommended to obtain by means of the GSI system to replace the original K_V, and a new method [BQ]_GSI expressed by the new parameter K_GSI is proposed. In particular, a graphic method is also presented to determine rapidly and rationally the rock mass classification by the X, Y coordinates of the UCS and the K_GSI. In order to further compare the evaluation results and application effects between the [BQ]_GSI and the international rock mass classification systems, a comprehensive solution is carried out. First, the evaluation factors of rock mass qualities from all these system are classified according to three groups: the rock mass inherent parameters, external parameters, and construction parameters. Second, the correlations among these evaluation factors in the new [BQ]_GSI system and the common international systems (i.e. RMR, Q, and RMi) were compared. And the formulas or charts among the three groups are presented. Finally, five hydropower underground excavations are chosen to analysis the comparison results of the [BQ]_GSI system and the international common RMR, Q, or RMi systems. The applicability scope of these international RMR, Q, or RMi systems is also discussed in the context of China’s rock characteristics and geological stress conditions.     

某水电站地下厂房岩体质量分级研究

根据某水电站地下厂房各勘探平硐现场统计的基础数据,采用RMR分类、Q系统法、水电系统分类法(HC法)、BQ法对地下厂区围岩岩体质量进行了分析评价,然后综合4种方法的评价结果,得到了各硐段的综合岩体质量类别,使这4种分类法相互补充、相互验证,达到综合确定围岩类别的目的,以此作为围岩稳定性分类的基础.此外,还对不同方法所得的评价结果进行了相关性分析.     

基于岩体精细化描述的围岩分类及力学参数概率分布特征分析

针对目前水电站地下厂房工程中不同围岩分类方法存在评价结果不一致、围岩力学参数存在室内试验值与实际情况不吻合的现象,现推荐采用岩体精细化描述体系对围岩岩体结构进行定量化评价。将常用围岩分类方法(RMR、Q、RMi、GSI、BQ、HC)评价指标予以归纳分组,并通过各组内不同指标对比分析获得围岩分类方法中的基础评价指标。以大岗山水电站主厂房某区段为分析对象,采取现场岩体精细化地质素描与后期数据挖掘、拟合相结合方法,并依据评价指标间的关联关系,获得了基础、非基础评价指标的分布概型及对应参数,实现对该段围岩岩体精细化描述认知;基于精细化描述结果,应用Monte Carlo法生成符合各评价指标分布概型的大量随机数,而后参照各分类方法评价思路与评分流程,得到评价指标在各分类方法对应的大量随机评分值,通过归纳统计获得不同围岩分类方法评价结果的分布概型;基于各围岩分类方法评价结果与力学参数值之间的关联关系实现对力学参数概率特征分析。该分析方法与思路可为类似工程围岩质量及力学参数的精确确定提供一定借鉴,并可为实现围岩支护极限状态设计提供必要的原始参数支持。     

Assessment of geomechanical characterization of a rock mass using a seismic geophysical technique

Summary In this article the use of the seismic properties of a rock mass to assess the geomechanical behaviour of the rock mass is examined and illustrated. The correlation between the values of seismic velocity and some basic parameters of rock mechanics, such as RQD and fracture frequency, have been established. Moreover, the relationships between the engineering rock-mass classification systems and seismic quality index (QI) have also been derived. The relationships have been derived from an investigation for a proposed dam in Wadi Mujib, Jordan. The ground conditions comprise colluvial and fluvial superficial deposits overlying limestones, mudstones, marls and shales. It is suggested that the relationships obtained in this study could be applied in areas that have similar lithological and structural characteristics.     

利用岩石质量指标和岩体块度指数进行岩体质量评价研究——以高放废物地质处置库预选场址甘肃北山1号钻孔为例

岩体质量的评价对于各类大型建筑物特别是地下工程建筑物的安全性具有十分重要的作用。文章基于岩石质量指标（RQD）和岩体块度指数（RBI）的理论，通过对甘肃北山1号钻孔的岩心实测资料证明，岩体块度指数在一定程度上能反映岩体的完整性与相应力学性质的变化特点，同时给出钻孔附近岩体质量分类，进而与岩石质量指标所获得的钻孔附近岩体质量评价分级进行对比。对比结果表明：岩体块度指数在岩石质量评价中能更准确地反映其优越性，具有更为显著的工程意义。     

某电站地下厂房围岩质量综合分级

在大量现场调查、统计资料基础上，利用国际上通用的RMR分类、Q系统分类及我国的水电围岩分类方案，对某电站地下厂房围岩进行了岩体质量分级。三种围岩分类结果具有良好的一致性，围岩质量较好。     

某抽水蓄能电站地下洞室围岩岩体质量特征分析

采用BQ和Q两种岩体质量分级系统对某抽水蓄能电站地下厂房围岩岩体质量进行分级,并指明了岩体质量较差部位,结果表明,该地下洞室围岩岩体质量等级以Ⅱ级、Ⅲ级为主。根据勘探平洞洞壁波速测试结果发现:Ⅱ级、Ⅲ级围岩岩体波速为4200~5300 ms-1,相应平洞岩体自稳性好,Ⅳ级、Ⅴ级围岩波速一般小于4000 ms-1,特别是Ⅴ级围岩波速一般小于2200ms-1。根据对不同分级法得到的岩体质量指标相关性分析结果表明,两种分级法得到的岩体质量指标之间呈指数关系,波速-呈线性关系。对同一工程,岩体质量评价的两种分级方法所得的分级结果不同,但是它们的分级基础是相似的,即都以地质因素为主导,因此各种分级方法之间是可以换算和对比的。