地质分析是工程地质勘察的核心11832.docx

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1、地质分析是工程地质勘察的核心以地质学和岩土力学理论为基础的近代工程地质的发展和电子计算机及各种现代勘察测试技术的应用，促进了水利水电工程地质勘察和评论工作的面貌发生了巨大的变化。因此，如何改善水利水电工程地质勘察工作，已成为工程地质学界和水利水电工程建设部门共同关心的问题。我国1999年发布的水利水电工程地质勘察规范是总结我国建国以来水利水电工程地质勘察经验编写的，是我们进行水利水电工程地质勘察工作主要依据。如何正确理解、执行规范规定是我们在实际工作中值得研究的问题。只有创造性的从实际出发，把工程与地质结合起来，使用正确的力学研究方法、数学研究方法进行细致的分析，最终得出工程地质评价才是最可靠

2、的依据。一、国外大大坝工程程地质勘勘察工作作的特点点（一）、勘勘探工作作量较少少勘探指数勘探工工作总进进尺坝坝高坝顶长长统计国内660多个个工程勘勘探指数数的平均均值与国国外相比比：国 内 国 外地质条件简简单 0.111 0.005中等复杂地地质条件件 0.2 +0.11复杂地质条条件 0.444 0.22如大桥水库库，坝高高93米米，坝顶顶长3112米则工程勘探探总进尺尺93331220.44126629米米而实际工程程勘探总总进尺为为139921米米1226299米也就是说，我我国的勘勘探工作作量平均均比国外外高出了了一倍左左右。（二）、重重视勘察察工作的的成本效效益分析析国外把地质质勘

3、察工工作的效效益定义义为，设设计对有有用地质质资料占占全部勘勘察工作作资料的的百分数数，作为为评价工工程地质质勘察工工作的（技技术和经经济）效效益的统统一标准准。因此此，勘察察前期以以布置适适量钻探探工作，原原则上不不布置原原位试验验，而在在施工期期结合工工程需要要进行必必要的勘勘探、试试验工作作，这是是值得借借鉴的。（三）、常常规勘察察方法与与现代探探测手段段的综合合使用和国内推广广小口径径（56）钻钻探相反反，国外外总的趋趋势是加加大孔径径，以进进一步提提高岩芯芯获得率率和利用用探头进进行各种种孔内测测试工作作。也就就是一孔孔多用。工程地质人人员最关关心的是是如何进进一步提提高岩芯芯获得率

4、率和取样样技术，这这是评价价工程地地质条件件的主要要依据。关于孔深，国国外多倾倾向于浅浅孔为主主，深、浅浅相结合合的原则则，最大大孔深为为坝高的的70，一般般孔深为为坝高的的133。压水试验：总长度度为钻探探总进尺尺的100255%，岩岩土力学学试验大大力提倡倡野外大大型试验验，其尺尺寸应达达到节理理平均间间距的66倍，实实际上一一般采用用室内和和野外结结合的大大、中、小小结合的的原则。（四）、重重视地质质力学模模型试验验研究（五）、普普遍采用用类比法法类比法是建建立在多多种地质质因素的的相关关关系和经经验的基基础上的的有效的的工程地地质评价价方法。应用工程地地质类比比法和经经验判断断应掌握握

5、以下几几条原则则：1、岩石的的岩性必必须基本本相同或或类同；2、岩体的的边界条条件应相相似；3、建筑物物类型应应该一致致；4、利用正正建成的的、经过过考验的的水工建建筑物的的参数的的合理性性和安全全度；5、在工程程地质类类比法和和经验判判断中，以以概率机机理进行行风险决决算和以以模糊数数学概念念来做模模糊工程程地质评评价是必必要的。二、几点启启示1、在勘察察布置上上采用地地质因素素重要性性分析法法；2、在勘察察方法上上采用各各种新的的勘察技技术，改改善传统统的勘察察方法；3、在工程程地质评评价上大大量采用用类比法法，以充充分运用用正积累累起来的的经验；4、地质分分析是核核心；工程地质勘勘察的岩

6、岩土物理理力学参参数取值值的原则则、方法法和内容容岩土力学参参数是工工程设计计和岩土土体稳定定性评价价十分重重要的科科学依据据。但是是要取得得精确的的、可靠靠的岩土土力学参参数是十十分困难难的。现现有多种种手册中中所列举举的岩土土力学参参数均没没有说明明：试验验的部位位、取样样地点、工工程类别别、工程程作用力力的性质质、试验验原理程程序等。在在没有说说明以上上问题的的情况下下，所得得到的岩岩土力学学参数是是不能直直接引用用的。解解决岩土土力学参参数的问问题，必必须使工工程地质质和岩土土力学工工作紧密密结合，才才能得到到较精确确和比较较可靠的的岩土力力学参数数。谁能能做到两两者紧密密结合，在在解

7、决岩岩土力学学参数问问题上谁谁就能走走在前面面。岩体力学是是近代发发展较快快的科学学分支，了了解岩体体力学研研究对于于正确理理解、认认识、掌掌握岩土土力学参参数的取取值原则则、方法法和内容容是十分分必要的的。岩体力学是是在岩体体结构控控制论的的基础上上，对岩岩体的力力学性状状及其变变形、位位移及破破坏过程程和规律律的研究究。岩体所处环环境对岩岩体力学学性状的的影响：1、构造环环境：构构造活动动性、地地震危险险性及活活动性；2、地应力力环境、岩岩体表层层岩体应应力分布布：应力力释放带带、应力力集中带带、应力力平稳带带，处于于不同应应力带可可对应不不同的工工程地质质问题，其其力学参参数亦有有很大差

8、差距；河谷应力场场分布对对认识岩岩体力学学参数有有明确的的启示3、水文地地质条件件、水的的静水压压力、动动水压力力、孔隙隙水压力力、有效效压力及及水岩作作用问题题；4、地温条条件；5、荷载条条件、荷荷载性质质、加力力方式、加加荷速度度；岩体总体力力学性质质与参数数组成岩体的的均一性性、总体体结构的的连续性性、岩体体的孔隙隙程度、结结构面的的力学性性质、几几何效应应、力学学效应。岩体形变破破坏过程程的机理理研究。1、岩体不不同形变变阶段的的力学性性质、强强度理论论及强度度指标；2、块裂介介质，形形变主要要受结构构面的控控制；3、连续介介质，形形变主要要受结构构面的控控制；4、破碎介介质，具具有强

9、烈烈的结构构效应；岩体力学实实验研究究：地质质分析是是岩体力力学实验验研究的的基础，如如何将地地质结构构条件概概化为地地质模型型，又将将地质模模型转化化为力学学模型，而而使边界界条件、岩岩体变形形和破坏坏机理不不失真，这这要求对对岩体结结构第一一手资料料准确、可可靠。因因此，岩岩体力学学参数有有充分的的代表性性，针对对性和对对岩体变变形机理理深刻的的认识以以及力学学模型是是否表征征的问题题的关键键和要害害。一、原则1、岩土物物理力学学性质参参数试验成果可可按岩土土体质量量类别、工工程地质质单元、区区段或层层位，分分别用算算术平均均值、最最小二乘乘法、图图解法、数数值统计计法或优优定斜率率法进行

10、行整理，并并舍去不不合理的的离散值值。应采用整理理后的试试验值作作为标准准值，再再根据水水工建筑筑物地基基或围岩岩的工程程地质条条件进行行调整，提提出地质质建议值值，当采采用结构构可靠度度分项系系数及极极限状态态设计方方法时，岩岩土性能能的标准准值宜根根据岩土土试验性性能的概概率分布布的某一一分位值值来确定定。2、土的物物理力学学性质参参数地基渗漏系系数采用用室内试试验或抽抽水试验验的大值值平均值值作为标标准值；用于水水位降落落、排水水计算宜宜用小平平均值，供供水工程程计算可可用平均均值。粘性土地基基，f/可采用用室内饱饱和固结结快剪990，cc可取220330，对对于砂性性土，ff采用885

11、990，不不计c值值；土的的抗剪强强度宜采采用试验验峰值的的小平均均值作为为标准值值；软土土宜用流流变值。3、岩体的的物理力力学性质质参数当试件呈脆脆性破坏坏时，坝坝基抗剪剪强度取取值：拱坝应采用用峰值强强度的平平均值作作为标准准值；重重力坝应应采用概概率分布布的0.2分位位值作为为标准值值或采用用峰值强强度的小小值平均均值，或或采用优优定斜率率法的下下限作为为标准值值。抗剪剪强度采采用比例例极限强强度作为为标准值值。当试件呈塑塑性破坏坏时，以以其屈服服强度作作为标准准值，并并考虑时时间效应应，并按按流变影影响进行行折减。总体变形指指标应根根据岩体体实际承承受工程程作用力力方向和和大小进进行原

12、位位试验，并并采用压压力变形曲曲线上建建筑物最最大荷载载下相应应的变形形关系选选取标准准值。坝基岩体承承载力宜宜根据饱饱和单轴轴抗压强强度进行行折减确确定标准准值，软软岩可通通过三轴轴压缩试试验确定定其容许许承载力力。4、结构面面的抗剪剪强度当结构面试试件的凸凸起部分分被啃断断或胶结结充填物物被剪断断时，采采用峰值值强度的的小平均均值作为为标准值值。当结构面试试件呈磨磨擦破坏坏时，应应采用屈屈服强度度或流变变强度作作为标准准值。5、软弱层层、断层层的抗剪剪强度，当当试件呈呈塑性破破坏时，应应采用屈屈服强度度或流变变强度为为标准值值。当试件粘粉粉含量30或有泥泥化镜面面或粘土土矿物的的蒙脱石石为

13、主时时，应采采用流变变强度作作为标准准值。在固结剪切切中，峰峰值与流流变折减减系数为为0.88，屈服服值与流流变折减减系数为为0.993，其其剪切带带屈服值值相当于于峰值660770。6、斜坡稳稳定计算算参数岩质边坡潜潜在的滑滑动面的的抗剪强强度可取取峰值强强度；古古滑坡或或多次滑滑动面的的抗剪强强度可取取残余强强度。7、岩土工工程中岩岩土性质质指标的的选用、一般情情况下，岩岩土性质质指标应应提供统统计数量量、范围围值、平平均值和和娈异系系数；、评价岩岩土岩状状的指标标，应选选用平均均值；、正常使使用极限限状态计计算需用用的岩土土性质指指标，如如：压缩缩系数、压压缩模量量、渗透透系数，宜宜选平

14、均均值。当当娈异系系数较大大时，可可根据经经验作适适当调整整。一般般情况下下，娈异异系数应应小于00.3；、承载力力极限状状态计算算需用的的岩土参参数，应应选用标标准值；、每个场场地主要要岩土层层参加统统计指标标数是不不应少于于6个；、回归修修正系数数也可根根据工程程重要性性、参数数的娈异异性和统统计数据据的个数数，根据据经验选选用。二、方法1、抗剪断断强度试试验资料料整理分分析方法法、检查原原始试验验资料，论论证各试试点峰值值抗剪强强度；、点绘原原始资料料水平位位移剪应力力垂直直位移曲曲线；、确定抗抗剪强度度特征值值；对于脆性破破坏型的的砼基基岩抗剪剪，采用用前端剪剪胀点作作为砼基岩胶胶结面

15、不不开裂的的控制点点，确定定为近似似比例极极限。对于塑性破破坏型的的岩体及及软弱层层抗剪，依依据变形形曲线判判断，当当剪应力力增加到到约为峰峰值0.600.7倍倍范围内内，位移移速度增增大，曲曲线明显显转折，确确定为屈屈服值强强度。、依据大大剪试验验剪面地地质素描描图，分分析多试试点情况况，确定定剪切类类型，点点绘关系系曲线，分分别整理理单组及及分类的的抗剪强强度指标标。2、岩体变变形特征征试验资资料分析析整理方方法、检查原原始资料料，判断断多级压压力下变变形是否否稳定；、对最后后一级压压力下变变形值进进行修正正，确定定变形稳稳定值；、采用某某级荷载载下回弹弹线延长长近似计计算弹性性模量，解解

16、决部分分试点由由于卸荷荷至零点点荷载扳扳脱离而而造成的的弹性变变形不确确切的问问题；3、优定斜斜率法（一）、优优定斜率率法的基基本思路路尊重岩体的的结构特特征，不不搞机械械式的分分解和装装配，对对组成岩岩体抗剪剪强度参参数的两两个随机机变量ff、c，利利用其稳稳定性的的差异和和相关性性，按先先易后难难的原则则，先优优定f，再再求其cc，建立立参数取取值较科科学程度度，习题题减少主主观随意意性。其内容和步步骤是：、岩体力力学测试试研究，成成果整理理分析和和参数选选取均建建立在岩岩体工程程地质分分级基础础上；、加强现现场试验验点和剪剪切面具具体结构构条件的的调查、统统计和分分析；、注意岩岩体变形形

17、、破坏坏机理的的研究，重重视测试试成果与与试点地地质条件件对应关关系的分分析；、通过分分析后，先先优定各各岩级摩摩擦系数数；、在此基基础上分分别求出出多各级级相应斜斜率的凝凝聚力值值；（二）、斜斜率优定定的方法法、综合分分析法：首先分分析岩石石在三维维状态下下的强度度特征，探探索内摩摩擦角的的变化规规律，再再根据各各岩级试试验成果果绘制关关系图，从从其点群群分布的的总趋势势和，并并注意岩岩级试点点应力应变变关系所所显示的的特点，以以及个别别离散度度试点的的代表性性,大致致确定出出点群上上、下包包线的斜斜率，最最后参考考工程实实践经验验，综合合分析确确定各岩岩级的斜斜率；公式计算算法（岩岩体破坏

18、坏经验准准则推求求法）大量资料表表明：库库伦强度度准则中中的摩擦擦系数应应理解为为：在最最大正应应力下的的瞬时摩摩擦系数数综合值值，因此此，根据据坝基岩岩体可能能达到的的应力水水平，确确定此应应力区段段骨的全全部瞬时时摩擦系系数的平平均值，以以此作为为摩擦系系数的优优定值，并并按经验验破坏准准则导出出各岩级级的优定定内摩擦擦角。（四）、凝凝聚力cc的取值值原则合理地选取取离散度度大的cc值，对对于均一一性较好好的岩体体，可在在优定斜斜率法的的下限和和平均值值之间选选取C值值；对于于坚硬岩岩体，由由于裂隙隙发育的的随机性性和不均均匀性，为为了避免免因某些些薄弱单单元的破破坏面危危及岩体体的整体体

19、安全CC值宜选选下限值值。4、统计和和概率方方法统计和概率率方法是是建立在在足够有有效的数数据采集集的基础础上，根根据这些些数据样样本求得得统计学学特征和和经验概概率分布布，再由由统计推推断获得得参数的的理论概概率分布布函数的的一种方方法。三、岩土力力学参数数的内容容1、地下洞洞室岩体体物理力力学参数数内容中小型水利利水电工工程地质质勘察经经验汇编编提出围围岩主要要物理力力学参数数有：密密度、凝聚聚力c、内内摩擦角角、变形形模量EE0、泊桑桑比。已勘察设计计水利水水电工程程地下洞洞室岩体体力学参参数名称参数内容工程名称密度抗剪强度f、c抗剪断强度度fc变形模量EE0弹性模量E泊桑比坚固系数单位

20、抗力系系数抗拉强度承载力（允许）结构面抗剪剪强度fi、cii纵波速度备注大桥水库000000有压隧洞瓦屋山电站站000000有压天龙湖电站站0000000有压隧洞天龙湖电站站000剪切模量00地下厂房黄角坝电站站00无压武都水库导导流洞00000无压会东可河电站0000000调压井漫水湾电站站000抗压强度000广西那板水水电站引引水洞000000抗压强度抗拉强度平昌牛角坑坑水库00000无压马边官帽舟舟电站000000无压筠莲王家沟沟水库000000无压设计使用指标00动弹模量0000抗压强度0从表中可知知:各个个地勘报报告提出出一下洞洞室岩体体力学参参数内容容是不一一致的,而不同同功能的的

21、隧洞设设计使用用指标是是不一致致的，大大跨度地地下厂房房、地下下洞室合合作的指指标也有有不同。因因此，地地下洞室室岩体力力学参数数必须根根据水工工建筑物物结构、功功能提出出满足设设计使用用的指标标。2、大坝地地基岩体体物理力力学参数数的内容容在阅读我们们的地勘勘报告中中，大坝坝地基岩岩体物理理力学参参数的内内容也存存在一定定差异，但但总的内内容是一一致的。其其主要指指标、岩岩体抗剪剪强度、地地基承载载力、变变形指标标、软弱弱夹层抗抗剪指标标，但这这些指标标有个共共同特点点，指标标基本相相同，没没有根据据地质环环境分析析评价，特特别是软软弱夹层层指标，很很多是无无试验资资料，都都是所谓谓的“类比

22、”。龙羊峡安康康电站、雅雅安铜头头电站、山山西万家家寨电站站等工程程试验成成果表明明，地质质环境、试试验方法法对岩体体物理力力学性质质影响是是显著的的。攀枝枝花地区区地基土土试验资资料的数数理统计计和回归归分析表表明，土土体物理理力学性性质与埋埋深关系系密切。3、边坡评评价中岩岩土力学学参数内内容在边坡稳定定评价中中，除均均质岩土土体要用用岩土体体抗剪强强度指标标外，一一般应使使用结构构面的物物理力学学参数。在滑坡稳定定系数的的反算中中，其反反算的稳稳定系数数应根据据滑坡不不同发育育阶段而而定，而而不能一一律使用用1.00概念。滑坡不同发发育阶段段的稳定定系数发育阶段 局部变变形阶段段 整体体

23、滑移阶阶段 稳定固固结阶段段 蠕变变 微微滑 剧剧滑 固结稳定系数KK0 11.0551.00 1.000.990 1.005 微滑滑段长 微滑段段短初始地面线线 1.000 1.000 0.99000.955 11.000现状地面线线 1.000 0.990.99 11.1001.20 1.220 综综上所述述，岩物物理力学学参数的的内容是是供设计计使用的的，因此此，必须须根据水水工建筑筑物的结结构、功功能，才才能提出出相应的的设计地地质参数数。同时时，要分分析岩土土体在水水工建筑筑物地基基部分的的地质环环境，根根据具体体的地质质环境，进进行认真真、细致致的地质质分析，并并与岩土土力学理理论和实实践紧密密结合，重重视取样样质量、试试验方法法、地质质描述有有机地结结合起来来加以分分析，才才能得出出可靠的的可供设设计使用用的岩土土力学参参数。13