淺析水利勘察設(shè)計(jì)要點(diǎn)與策略

韓 建 陳劍冰

(1.河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，河南 鄭州 450016;2.鄭州宇通客車(chē)股份有限公司，河南 鄭州 450016)

在水利工程勘察設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，一項(xiàng)重要的內(nèi)容就是對(duì)于巖體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，而對(duì)于這項(xiàng)內(nèi)容評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性主要是依靠巖土力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)于巖體力學(xué)的參數(shù)，有很多的書(shū)籍涉及到，并且也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和列舉，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理的程序，作用力的性質(zhì)，工程的類別，取樣的地點(diǎn)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)等問(wèn)題卻沒(méi)有涉及到，這對(duì)實(shí)際操作中的工程設(shè)計(jì)以及評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性并沒(méi)有什么實(shí)際價(jià)值，所以單純依靠這一參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究并不可行，必須將地質(zhì)工程和巖土力學(xué)結(jié)合起來(lái)，才能得到可靠的數(shù)據(jù)，解決實(shí)際的設(shè)計(jì)勘察問(wèn)題。

一 巖體力學(xué)的參數(shù)原則

(一)物理學(xué)的性質(zhì)參數(shù)

壩基的抗剪強(qiáng)度取值應(yīng)在相應(yīng)構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞的強(qiáng)度取值范圍，拱壩的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該是峰值強(qiáng)度平均值;對(duì)于重力壩的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該是設(shè)定的斜率法下限，峰值強(qiáng)度最小值的平均值或者是概率分布在0.2 的分位值;作為抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)說(shuō)應(yīng)該是應(yīng)用比例的極限強(qiáng)度。壩基的抗剪強(qiáng)度的取值在相應(yīng)的試件是塑性的破壞時(shí)，要根據(jù)時(shí)間的效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該定為屈服的強(qiáng)度，還要根據(jù)流變的影響來(lái)對(duì)其進(jìn)行折減，在進(jìn)行原位實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，總體的變形指標(biāo)應(yīng)該以在實(shí)際工程中巖體實(shí)際受力的大小和方向?yàn)榛A(chǔ)，在標(biāo)準(zhǔn)值的選取上應(yīng)該根據(jù)建筑物在壓力變形曲線上的荷載最大情況下所存在的相應(yīng)變形關(guān)系來(lái)進(jìn)行。在壩基巖體的承載力標(biāo)準(zhǔn)值的選取上應(yīng)該以折減的飽和單軸抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ)，如果對(duì)于軟巖來(lái)說(shuō)，它的容許承載力的確定就應(yīng)該根據(jù)三軸的壓縮試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。

(二)土的物理學(xué)的性質(zhì)參數(shù)

地基滲漏的系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該是根據(jù)抽水或者室內(nèi)試驗(yàn)的平均值的大值來(lái)確定，在進(jìn)行排水以及水位降落的計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該是運(yùn)用比較小的平均值，在進(jìn)行供水工程計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該是運(yùn)用平均值。如果土地基為砂性的話，在f 的采用上應(yīng)該控制在85%到90%之間，對(duì)c 值可以不計(jì);如果土地基為粘性的話，應(yīng)該運(yùn)用室內(nèi)的飽和固結(jié)快剪的90%，c 值的選取范圍可以控制在20%到30%之間。對(duì)于土的抗剪強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)說(shuō)最好是應(yīng)用試驗(yàn)時(shí)峰值最小平均值;對(duì)于軟土來(lái)說(shuō)，最好就是應(yīng)用流變值。

(三)在凝聚力c 上應(yīng)該遵循的取值原則

對(duì)一些均一性良好的巖體來(lái)說(shuō)，要對(duì)離散度比較大的c 值進(jìn)行合理選取，在具體的選取上應(yīng)該根據(jù)優(yōu)定斜率法在平均值和下限之間進(jìn)行。如果巖體比較堅(jiān)硬的話，在裂隙的發(fā)育上可能會(huì)存在不均勻或者隨機(jī)性，這樣就應(yīng)該為了巖體整體安全以及一些薄弱的單元不會(huì)受到破壞，在c 值的選取上應(yīng)該選擇下限值。

(四)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度

如果結(jié)構(gòu)面的試件在突起的部分發(fā)生啃斷現(xiàn)象或者膠結(jié)的充填物被剪斷的時(shí)候，在標(biāo)準(zhǔn)值的選定上應(yīng)該選取峰值強(qiáng)度比較小的平均值。如果結(jié)構(gòu)面的試件出現(xiàn)摩擦破壞的時(shí)候，在標(biāo)準(zhǔn)值的選取上就應(yīng)該選用流變或者屈服的強(qiáng)度。

二 整理各種參數(shù)試驗(yàn)資料的分析方法

(一)整理抗剪斷的強(qiáng)度試驗(yàn)資料的步驟是檢查、論證、點(diǎn)繪、確定、分析、確定、點(diǎn)繪。整理，其中使用的分析方法是根據(jù)大剪試驗(yàn)剪面地質(zhì)素描圖、多點(diǎn)情況分析。

(二)整理巖體變形的特征試驗(yàn)資料的主要步驟是檢查、判斷、修正、確定、近似計(jì)算。其中運(yùn)用的分析方法是彈性模量分析。

(三)優(yōu)定的斜率法

這種方法采用可以使在取值上更加合理科學(xué)，反對(duì)主觀的隨意性。利用兩個(gè)組成巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的隨機(jī)變量的相關(guān)穩(wěn)定和差異性，然后再根據(jù)從易到難的順序，先對(duì)f 進(jìn)行優(yōu)定，然后再求出c，這種模式的采用，對(duì)于巖體結(jié)構(gòu)特征更加注重，使機(jī)械式的裝配和分解得到了有效避免。采用這種方法需要注意的就是以下幾個(gè)方面:

第一，要根據(jù)巖體工程的地質(zhì)分級(jí)，對(duì)巖體進(jìn)行力學(xué)測(cè)試研究，然后將得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，再選取相關(guān)的參數(shù)。

第二，要仔細(xì)調(diào)查剪切面以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)的具體結(jié)構(gòu)條件，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理采集，然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行研究和整理。

第三，需要注意的就是在進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境試點(diǎn)與試驗(yàn)成果進(jìn)行對(duì)應(yīng)關(guān)系分析的時(shí)候，應(yīng)該著重分析巖體的破壞以及變形機(jī)理。

第四，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理過(guò)后，首先要優(yōu)定各個(gè)巖級(jí)的摩擦系數(shù)，根據(jù)優(yōu)定出的數(shù)據(jù)，將各個(gè)級(jí)別相應(yīng)的斜率凝聚力值分別計(jì)算出來(lái)。

三 巖土力學(xué)的參數(shù)主要內(nèi)容

(一)地下洞室的巖體物理學(xué)的參數(shù)內(nèi)容

對(duì)于一些中小型的水利工程進(jìn)行地質(zhì)勘察，所得出的經(jīng)驗(yàn)匯編，主要提出了一些圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，對(duì)水利工程進(jìn)行地下洞室的巖體力學(xué)的參數(shù)進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)主要包含密度、抗剪強(qiáng)度、抗剪斷強(qiáng)度、彈性模量等各個(gè)方面。從這些勘探數(shù)據(jù)匯總編制的報(bào)告中可知，地下洞室的巖體的力學(xué)參數(shù)在內(nèi)容上也是有一定差別的，在隧洞的設(shè)計(jì)上，如果在性能上存在差異的話，在設(shè)計(jì)上所采用的指標(biāo)也肯定是存在一定差異的，所以說(shuō)，必須要根據(jù)水利工程建筑的功能和結(jié)構(gòu)來(lái)提出地下洞室的巖體力學(xué)參數(shù)。

(二)在對(duì)邊坡評(píng)價(jià)中的巖體力學(xué)的主要參數(shù)內(nèi)容

在評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)使用到的就是結(jié)構(gòu)面上的物理力學(xué)參數(shù)，巖土體的抗剪強(qiáng)度只有均質(zhì)的巖土體會(huì)用到。在進(jìn)行滑坡穩(wěn)定系數(shù)的反算的時(shí)候，要根據(jù)滑坡的不同發(fā)育階段來(lái)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)1.0 概念的統(tǒng)一使用是錯(cuò)誤的，并根據(jù)在不同發(fā)育階段的滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)。

四 結(jié)語(yǔ)

所以，在對(duì)水利工程在進(jìn)行勘察和設(shè)計(jì)的時(shí)候，一些相應(yīng)的參數(shù)必須是根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)和功能所得出的，在進(jìn)行實(shí)際勘測(cè)的時(shí)候還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，獲取有實(shí)際意義的參數(shù)，更好地為水利工程建設(shè)提供服務(wù)。

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