水利水电工程地质勘察规范 GB 50487-2008
中华人民共和国国家标准
水利水电工程地质勘察规范
Code for engineering geological investigation of water resources and hydropower
GB 50487-2008
主编部门:中华人民共和国水利部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2009年8月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第193号
关于发布国家标准《水利水电工程地质勘察规范》的公告
现批准《水利水电工程地质勘察规范》为国家标准,编号为GB 50487-2008,自2009年8月1日起实施。其中,第5.2.7(1、5)、6.2.2(1、4)、6.2.6(5)、6.2.7、6.3.1(2)、6.4.1(2、3)、6.5.1(2、3、4)、6.8.1(4)、6.9.1(4、7、11)、6.19.2(2、3)、9.4.8(1、2)条(款)为强制性条文,必须严格执行。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇〇八年十二月十五日
前 言
根据建设部“关于印发《二〇〇四年工程建设国家标准制订、修订计划》的通知”(建标[2004]67号),按照《工程建设标准编写规定》(建标[1996]626号)的规定,水利部组织水利部水利水电规划设计总院和长江勘测规划设计研究院等单位,总结了《水利水电工程地质勘察规范》GB 50287-99(以下简称原规范),颁布以来我国水利水电工程地质勘察的技术、方法和经验,对原规范进行了全面、系统的修订。
本规范共9章和21个附录,主要内容包括总则,术语和符号,基本规定,规划阶段工程地质勘察,可行性研究阶段工程地质勘察,初步设计阶段工程地质勘察,招标设计阶段工程地质勘察,施工详图设计阶段工程地质勘察,病险水库除险加固工程地质勘察等。
对原规范修订的主要内容包括:
1.对原规范的章节结构进行了调整。
2.增加了术语和符号一章。
3.增加了招标设计阶段的工程地质勘察。
4.增加了病险水库除险加固工程的工程地质勘察。
5.增加了引调水工程、防洪工程、灌区工程、河道整治工程及移民新址的工程地质勘察。
6.增加了附录B“物探方法适用性”、附录J“边坡岩体卸荷带划分”、附录M“河床深厚砂卵砾石层取样与原位测试技术规定”、附录Q“岩爆判别”、附录R“特殊土勘察要点”、附录S“膨胀土的判别”和附录W“外水压力折减系数”。
7.删除了原规范中有关抽水蓄能电站勘察的条款。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由水利部水利水电规划设计总院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位注意总结经验,积累资料,如发现需要修改或补充之处,请将意见和建议寄至水利部水利水电规划设计总院(地址:北京市西城区六铺炕北小街2-1号,邮政编码:100120),以供修订时参考。
本规范主编单位、参编单位和主要起草人:
主编单位:水利部水利水电规划设计总院
长江水利委员会长江勘测规划设计研究院
参编单位:中水北方勘测设计研究有限责任公司
黄河勘测规划设计有限公司
中水东北勘测设计研究有限责任公司
长江岩土工程总公司(武汉)
陕西省水利电力勘测设计研究院
新疆水利水电勘测设计研究院
河南省水利勘测有限公司
中国水利水电科学研究院
长江科学院
长江勘测技术研究所
成都理工大学
主要起草人:陈德基 司富安 蔡耀军 高玉生 郭麒麟 路新景 张晓明 徐福兴 鞠占斌 蔺如生 汪海涛 孙云志 赵健仓 颜慧明 余永志 李会中 马贵生 黄润秋 刘丰收 吴伟功 魏迎奇 周火明 宋肖冰 苏爱军 李彦坡 边建峰 冯伟
1 总 则
1 总 则
1.0.1 为了统一水利水电工程地质勘察工作,明确勘察工作深度和要求,保证勘察工作质量,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于大型水利水电工程地质勘察工作。
1.0.3 水利水电工程地质勘察宜分为规划、项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计和施工详图设计等阶段。项目建议书阶段的勘察工作宜基本满足可行性研究阶段的深度要求。
1.0.4 病险水库除险加固工程勘察宜分为安全评价、可行性研究和初步设计三个阶段。
1.0.5 水利水电工程地质勘察除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
3 基本规定
3 基本规定
3.0.1 水利水电工程各阶段的工程地质勘察工作,应符合本规范的有关规定。
3.0.2 勘察单位在开展野外工作之前,应收集和分析已有的地质资料,进行现场踏勘,了解自然条件和工作条件,结合工程设计方案和任务要求,编制工程地质勘察大纲。
勘察大纲在执行过程中应根据客观情况变化适时调整。
3.0.3 工程地质勘察大纲应包括下列内容:
1 任务来源、工程概况、勘察阶段、勘察目的和任务。
2 勘察地区的地形地质概况及工作条件。
3 已有地质资料、前阶段勘察成果的主要结论及审查、评估的主要意见。
4 勘察工作依据的规程、规范及有关规定。
5 勘察工作关键技术问题和主要技术措施。
6 勘察内容、技术要求、工作方法和勘探工程布置图。
7 计划工作量和进度安排。
8 资源配置及质量、安全保证措施。
9 提交成果内容、形式、数量和日期。
3.0.4 水利水电工程地质勘察应按勘察程序分阶段进行,并应保证勘察周期和勘察工作量。勘察工作过程中,应保持与相关专业的沟通和协调。
3.0.5 勘察工作应根据工程的类型和规模、地形地质条件的复杂程度、各勘察阶段工作的深度要求,综合运用各种勘察手段,合理布置勘察工作,注意运用新技术、新方法。
3.0.6 工程地质勘察应先进行工程地质测绘,在工程地质测绘成果的基础上布置其他勘察工作。
3.0.7 应根据地形地质条件、岩土体的地球物理特性和探测目的选择物探方法。
3.0.8 应根据地形地质条件和水工建筑物类型,选择坑(槽)、孔、硐、井等勘探工程,并应有专门设计或技术要求。
3.0.9 岩土物理力学试验的项目、数量和方法应结合工程特点、岩土体条件、勘察阶段、试验方法的适用性等确定。试样和原位测试点的选取均应具有地质代表性。
3.0.10 工程地质勘察应重视原位监测及长期观测工作。对需要根据位移(变形)趋势或动态变化作出判断或结论的重要地质现象,应及时布设原位监测或长期观测点(网)。
3.0.11 天然建筑材料的勘察工作应确保各勘察阶段的精度和成果质量满足设计要求。
3.0.12 对重大而复杂的水文地质、工程地质问题应列专题进行研究。
3.0.13 工程地质勘察应重视分析工程建设可能引起环境地质条件的改变及其影响。
3.0.14 勘察工作中的各项原始资料应真实、准确、完整,并应及时整理和分析。
3.0.15 各勘察阶段均应编制并提交工程地质勘察报告。报告应结合水工建筑物的类型和特点,加强对水文地质、工程地质问题的综合分析。报告正文可按照本规范有关条款编写,其附件应符合本规范附录A的规定。
4 规划阶段工程地质勘察
5 可行性研究阶段工程地质勘察
6 初步设计阶段工程地质勘察
7 招标设计阶段工程地质勘察
8 施工详图设计阶段工程地质勘察
9 病险水库除险加固工程地质勘察
附录A 工程地质勘察报告附件
附录A 工程地质勘察报告附件
表A 工程地质勘察报告附件表
注:1 “√”表示应提交的附图附件;“+”表示视需要而定的附图附件;“-”表示不需要提交的附图附件。
2 *表示各类水利水电工程都需要考虑的图件。
附录B 物探方法适用性
附录B 物探方法适用性
表B 物探方法适用性选择表
注:“√”表示主要方法;“+”为辅助方法;“-”为不适用的方法。
附录C 喀斯特渗漏评价
附录C 喀斯特渗漏评价
C.0.1 喀斯特渗漏评价应在区域和工程区喀斯特发育规律、水文地质和渗漏条件勘察研究的基础上,根据地形地貌、地质构造、可溶岩的层组类型、空间分布和喀斯特化程度、喀斯特发育规律和水文地质条件等,对渗漏的可能性、渗漏量、渗漏对工程的危害和对环境的影响等作出综合评价。
C.0.2 喀斯特渗漏评价应分为水库渗漏(向邻谷或下游河弯)、坝基和绕坝渗漏两类。水库渗漏仅与工程效益和环境有关,坝基和绕坝渗漏还与工程建筑物安全有关。
C.0.3 喀斯特水库渗漏评价可分为不渗漏、溶隙型渗漏、溶隙与管道混合型渗漏和管道型渗漏四类。
1 水库存在下列条件之一时,可判断为水库不存在喀斯特渗漏:
1)水库周边有可靠的非喀斯特化地层或厚度较大的弱喀斯特化地层封闭。
2)水库与邻谷或与下游河弯地块有可靠的地下水分水岭,且分水岭水位高于水库正常蓄水位。
3)水库与邻谷或与下游河弯地块的地下水分水岭水位略低于水库正常蓄水位,但分水岭地段喀斯特化程度轻微。
4)邻谷常年地表水或地下水水位高于水库正常设计蓄水位。
2 水库存在下列条件之一时,可判断为可能存在溶隙型渗漏:
1)河间或河弯地块存在地下水分水岭,地下水位低于水库正常蓄水位,但库内、外无大的喀斯特水系统(泉、暗河)发育,无贯穿河间或河弯地块的地下水位低槽。
2)河间或河弯地块地下水分水岭水位低于水库正常蓄水位,库内、外有喀斯特水系统发育,但地下分水岭地块中部为弱喀斯特化地层。
3 水库存在下列条件之一时,可判断为可能存在溶隙与管道混合型渗漏或管道型渗漏:
1)可溶岩层通向库外低邻谷或下游支流,可溶岩地层喀斯特化强烈,河间或河弯地块地下水分水岭水位低平且低于水库正常蓄水位,喀斯特洼地呈线或带状穿越分水岭地段,分水岭一侧或两侧有喀斯特水系统发育。
2)经连通试验或水文测验证实,天然条件下河流向邻谷或下游河弯排泄。
3)悬托型或排泄型河谷,天然条件下存在喀斯特渗漏。
4)库内外有喀斯特水系统发育,系统之间在水库蓄水位以下曾发生过相互袭夺现象,或有对应的成串状喀斯特洼地穿越分水岭地块,经连通试验证实地下水经喀斯特洼地、漏斗、落水洞流向库外。
C.0.4 坝基和绕坝渗漏的主要判别依据有:河谷喀斯特水动力条件,河谷地质结构、可溶岩层空间分布和喀斯特化程度、坝址所处的地貌单元和断裂构造特征。
1 存在下列条件之一时,可判断为坝基和绕坝渗漏轻微:
1)坝址为横向谷,坝基及两岸岩体喀斯特化轻微,补给型喀斯特水动力条件,两岸水力坡降较大。
2)横向谷,坝基及两岸为不纯碳酸盐岩或夹有非喀斯特化地层,且未被断裂构造破坏。
2 存在下列条件之一时,可判断为坝基和绕坝渗漏较严重:
1)坝址河谷宽缓,两岸地下水位低平,或为补排型河谷水动力类型,可溶岩喀斯特化程度较强。
2)坝址上、下游均有喀斯特水系统发育,且顺河向断裂较发育。
3)为悬托型或排泄型喀斯特水动力类型,天然条件下河水补给地下水,河谷及两岸深部喀斯特洞隙较发育。
3 存在下列条件之一时,可判断为坝基和绕坝渗漏问题复杂,可能存在严重的喀斯特渗漏:
1)坝址为纵向谷,可溶岩喀斯特发育,两岸地下水位低平,较大范围内具有统一地下水位,且有良好的水力联系。
2)为悬托型或排泄型喀斯特水动力类型,天然条件下河水补给地下水;河床或两岸存在纵向地下径流或有纵向地下水凹槽,或坝址上游有明显水量漏失现象。
3)坝区有顺河向的断层、裂隙带、层面裂隙或埋藏古河道发育,并有与之相应的喀斯特系统发育。
C.0.5 喀斯特渗漏量估算应根据岩体喀斯特化程度,地下水赋存及运动特征、计算单元内水力联系等情况概化计算模型,用相应的计算方法进行估算。溶隙型渗漏可采用地下水动力学方法和水量均衡法进行估算,管道型渗漏可采用水力学法和水量均衡法进行估算,管道与溶隙混合型渗漏可分别估算后迭加,此外也可采用数值模拟方法估算。由于喀斯特渗漏量计算的边界条件和参数十分复杂,需对各种计算方法取得的成果进行相互验证,作出合理判断。
C.0.6 喀斯特渗漏处理的范围、深度、措施和标准,应根据渗漏影响程度评价,通过技术经济比较,依照下列原则确定:
1 喀斯特渗漏处理应根据与工程安全的关系、水量损失和对环境的影响等情况区别对待。影响工程安全的渗漏要以满足建筑物渗控要求为原则进行处理;仅有水量损失的渗漏,可视水库库容、河流多年平均流量和水库调节性能等,以不影响工程效益的正常发挥为原则进行处理;具有一定环境效益的渗漏,如补给地下水或泉水,使地下水位升高,泉水流量增加,可发挥环境效益的水库渗漏,在不严重影响工程效益的前提下可不予处理,但对有次生灾害的渗漏应予以处理。
2 与工程建筑物安全有关的防渗处理应利用隔水层和相对隔水层,提高防渗的可靠性,防止坝基坝肩附近溶洞、溶隙中的充填物在工程运行期发生冲刷破坏,并满足建筑物渗控要求。
3 为减少水库渗漏量进行的防漏处理可分期实施,水库蓄水前应对可能出现严重渗漏的部位进行处理,对可能存在溶隙型渗漏的部位可待蓄水后视渗漏情况确定是否处理。
4 喀斯特防渗处理措施可根据具体条件,宜采用封、堵、围、截、灌等综合防渗措施。防渗帷幕通过溶洞时,应先封堵溶洞,以保证灌浆的可靠性。
附录D 浸没评价
附录D 浸没评价
D.0.1 浸没评价按初判、复判两阶段进行。
D.0.2 根据地质测绘结果、拟建水库水位情况或渠道水位情况进行浸没可能性初判。
初判认定的不可能浸没地段不再进行工作。初判认定的可能浸没地段应通过勘探、试验、观测和计算确定浸没范围和浸没程度。
D.0.3 初判时符合下列情况之一的地段可判定为不可能浸没地段:
1 库岸或渠道由相对不透水岩土层组成的地段。
2 与水库无直接水力联系的地段:被相对不透水层阻隔,且该相对不透水层顶部高程高于水库设计正常蓄水位;被有经常水流的溪沟阻隔,且溪沟水位高于水库设计正常蓄水位。
3 渠道周围地下水位高于渠道设计水位的地段。
D.0.4 初判时符合下列情况之一的地段可判定为不可能次生盐渍化地段:
1 处于湿润性气候区,降水量大,径流条件好。
2 地下水矿化度较低。
3 表层黏性土较薄,下部含水层透水性较强,排泄条件较好。
4 排水设施完善。
D.0.5 判别时应确定该地区的浸没地下水埋深临界值。当预测的蓄水后地下水埋深值小于临界值时,该地区应判定为浸没区。
D.0.6 初判时,浸没地下水埋深临界值可按式(D.0.6)确定:
Hcr=Hk+ΔH (D.0.6)
式中 Hcr——浸没地下水埋深临界值(m);
Hk——土的毛管水上升高度(m);
ΔH——安全超高值(m)。对农业区,该值即根系层的厚度;对城镇和居民区,该值取决于建筑物荷载、基础形式、砌置深度。
D.0.7 复判时农作物区的浸没地下水埋深临界值应根据下列因素确定:
1 对可能次生盐渍化地区,应根据地下水矿化度和表部土层性质确定防止土壤次生盐渍化地下水埋深临界值。
2 对不可能次生盐渍化地区,应根据现有农作物种类确定适于农作物生长的地下水埋深临界值。
3 在确定上述两种地下水埋深临界值时,应对当地农业管理部门、农业科研部门和农民进行调查,收集相关资料,根据需要开挖试坑验证。
D.0.8 复判时建筑物区的浸没地下水埋深临界值应根据下列因素确定:
1 居住环境标准:浸没地下水埋深临界值等于表土层的毛管水上升高度。
2 建筑物安全标准:当勘探、试验成果表明现有建筑物地基持力层在饱和状态下强度显著下降导致承载力不足,或沉陷值显著增大超出建筑物的允许值时,浸没地下水埋深临界值等于该类建筑物的基础砌置深度加土的毛管水上升高度。
3 上述两种情况确定建筑物区的浸没地下水埋深临界值,要根据表层土的毛管水上升高度、地基持力层情况、冻结层深度以及当地现有建筑物的类型、层数、基础形式和深度等确定,根据需要进行开挖验证。地基持力层情况主要包括是否存在黄土、淤泥、软土、膨胀土等地层,持力层在含水率改变下的变形增大率及强度降低率等。
D.0.9 当复判的浸没区面积较大时,宜按浸没影响程度划分为严重和轻微两种浸没区。
附录E 岩土物理力学参数取值
附录E 岩土物理力学参数取值
E.0.1 岩土物理力学参数取值应符合下列规定:
1 收集工程区域内岩土体的成因、物质组成、结构面分布、地应力场和水文地质条件等地质资料,掌握岩土体的均质和非均质特性。
2 了解枢纽布置方案、工程建筑类型、工程荷载作用方向及大小,以及对地基、边坡和地下洞室围岩的质量要求等设计意图。
3 岩土物理力学参数应根据有关的试验方法标准,通过原位测试、室内试验等直接或间接的方法确定,并应考虑室内、外试验条件与实际工程岩土体的差别等因素的影响。
4 应进行工程地质单元划分和工程岩体分级,在此基础上根据工程问题进行岩土力学试验设计,确定试验方法、试验数量以及试验布置。
5 试验成果整理可按相关岩土试验规程进行。抗剪强度参数可采用最小二乘法、优定斜率法或小值平均法,分别按峰值、屈服值、比例极限值、残余强度值、长期强度等进行整理。
6 收集岩土试验样品的原始结构、颗粒成分、矿物成分、含水率、应力状态、试验方法、加载方式等相关资料,并分析试验成果的可信程度。
7 按岩土体类别、岩体质量级别、工程地质单元、区段或层位,可采用数理统计法整理试验成果,在充分论证的基础上舍去不合理的离散值。
注:可按极限误差法(样本容量>10)或格拉布斯(Grubbs)法(样本容量≤10)舍去不合理的离散值。
8 岩土物理力学参数应以试验成果为依据,以整理后的试验值作为标准值。
9 根据岩土体岩性、岩相变化、试样代表性、实际工作条件与试验条件的差别,对标准值进行调整,提出地质建议值。
10 设计采用值应由设计、地质、试验三方共同研究确定。对于重要工程以及对参数敏感的工程应做专门研究。
E.0.2 土的物理力学参数标准值选取应符合下列规定:
1 各参数的统计宜包括统计组数、最大值、最小值、平均值、大值平均值、小值平均值、标准差、变异系数。
2 当同一土层的各参数变异系数较大时,应分析土层水平与垂直方向上的变异性。
1)当土层在水平方向上变异性大时,宜分析参数在水平方向上的变化规律,或进行分区(段)。
2)当土层在垂直方向上变异性大时,宜分析参数随深度的变化规律,或进行垂直分带。
3 土的物理性质参数应以试验算术平均值为标准值。
4 地基土的允许承载力可根据载荷试验(或其他原位试验)、公式计算确定标准值。
5 地基土渗透系数标准值应根据抽水试验、注(渗)水试验或室内试验确定,并应符合下列规定:
1)用于人工降低地下水位及排水计算时,应采用抽水试验的小值平均值。
2)水库(渠道)渗漏量、地下洞室涌水量及基坑涌水量计算的渗透系数,应采用抽水试验的大值平均值。
3)用于浸没区预测的渗透系数,应采用试验的平均值。
4)用于供水工程计算时,应采用抽水试验的小值平均值。
5)其他情况下,可根据其用途综合确定。
6 土的压缩模量可从压力-变形曲线上,以建筑物最大荷载下相应的变形关系选取,或按压缩试验的压缩性能,根据其固结程度选定标准值。对于高压缩性软土,宜以试验压缩模量的小值平均值作为标准值。
7 土的抗剪强度标准值可采用直剪试验峰值强度的小值平均值。
8 当采用有效应力进行稳定分析时,地基土的抗剪强度标准值应符合下列规定:
1)对三轴压缩试验测定的抗剪强度,宜采用试验平均值。
2)对黏性土地基,应测定或估算孔隙水压力,以取得有效应力强度。
9 当采用总应力进行稳定分析时,地基土抗剪强度的标准值应符合下列规定:
1)对排水条件差的黏性土地基,宜采用饱和快剪强度或三轴压缩试验不固结不排水剪切强度;对软土可采用原位十字板剪切强度。
2)对上、下土层透水性较好或采取了排水措施的薄层黏性土地基,宜采用饱和固结快剪强度或三轴压缩试验固结不排水剪切强度。
3)对透水性良好,不易产生孔隙水压力或能自由排水的地基土层,宜采用慢剪强度或三轴压缩试验固结排水剪切强度。
10 当需要进行动力分析时,地基土抗剪强度标准值应符合下列规定:
1)对地基土进行总应力动力分析时,宜采用动三轴压缩试验测定的动强度作为标准值。
2)对于无动力试验的黏性土和紧密砂砾等非地震液化性土,宜采用三轴压缩试验饱和固结不排水剪测定的总强度和有效应力强度中的最小值作为标准值。
3)当需要进行有效应力动力分析时,应测定饱和砂土的地震附加孔隙水压力、地震有效应力强度,可采用静力有效应力强度作为标准值。
11 混凝土坝、闸基础与地基土间的抗剪强度标准值应符合下列规定:
1)对黏性土地基,内摩擦角标准值可采用室内饱和固结快剪试验内摩擦角平均值的90%,凝聚力标准值可采用室内饱和固结快剪试验凝聚力平均值的20%~30%。
2)对砂性土地基,内摩擦角标准值可采用室内饱和固结快剪试验内摩擦角平均值的85%~90%。
3)对软土地基,力学参数标准值宜采用室内试验、原位测试,结合当地经验确定。抗剪强度指标宜采用室内三轴压缩试验指标,原位测试宜采用十字板剪切试验。
12 对边坡工程,土的抗剪强度标准值宜符合下列规定:
1)滑坡滑动面(带)的抗剪强度宜取样进行岩矿分析、物理力学试验,并结合反算分析确定。对工程有重要影响的滑坡,还应结合原位抗剪试验成果等综合选取。
2)边坡土体抗剪强度宜根据设计工况分别选取饱和固结快剪、快剪强度的小值平均值或取三轴压缩试验的平均值。
E.0.3 规划与可行性研究阶段的坝、闸基础与地基土间的摩擦系数,可结合地质条件根据表E.0.3选用地质建议值。
表E.0.3 坝、闸基础与地基土间摩擦系数地质建议值
E.0.4 岩体(石)的物理力学参数取值应按下列规定进行:
1 岩体的密度、单轴抗压强度、抗拉强度、点荷载强度、波速等物理力学参数可采用试验成果的算术平均值作为标准值。
2 岩体变形参数取原位试验成果的算术平均值作为标准值。
3 软岩的允许承载力采用载荷试验极限承载力的1/3与比例极限二者的小值作为标准值;无载荷试验成果时,可通过三轴压缩试验确定或按岩石单轴饱和抗压强度的1/10~1/5取值。坚硬岩、半坚硬岩可按岩石单轴饱和抗压强度折减后取值:坚硬岩取岩石单轴饱和抗压强度的1/25~1/20,中硬岩取岩石单轴饱和抗压强度的1/20~1/10。
4 混凝土坝基础与基岩间抗剪断强度参数按峰值强度参数的平均值取值,抗剪强度参数按残余强度参数与比例极限强度参数二者的小值作为标准值。
5 岩体抗剪断强度参数按峰值强度平均值取值。抗剪强度参数对于脆性破坏岩体按残余强度与比例极限强度二者的小值作为标准值,对于塑性破坏岩体取屈服强度作为标准值。
6 规划阶段及可行性研究阶段,当试验资料不足时,可根据表E.0.4结合地质条件提出地质建议值。
表E.0.4 坝基岩体抗剪断(抗剪)强度参数及变形参数经验值表
注:表中参数限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。
E.0.5 结构面的抗剪断强度参数标准值取值按下列规定进行:
1 硬性结构面抗剪断强度参数按峰值强度平均值取值,抗剪强度参数按残余强度平均值取值作为标准值。
2 软弱结构面抗剪断强度参数按峰值强度小值平均值取值,抗剪强度参数按屈服强度平均值取值作为标准值。
3 规划阶段及可行性研究阶段,当试验资料不足时,可结合地质条件根据表E.0.5提出地质建议值。
表E.0.5 结构面抗剪断(抗剪)强度参数经验取值表
注:1 表中胶结结构面、无充填结构面的抗剪强度参数限于坚硬岩,半坚硬岩、软质岩中结构面应进行折减。
2 胶结结构面、无充填结构面抗剪断(抗剪)强度参数应根据结构面胶结程度和粗糙程度取大值或小值。
附录F 岩土体渗透性分级
附录F 岩土体渗透性分级
表F 岩土体渗透性分级
附录G 土的渗透变形判别
附录G 土的渗透变形判别
G.0.1 土的渗透变形特征应根据土的颗粒组成、密度和结构状态等因素综合分析确定。
1 土的渗透变形宜分为流土、管涌、接触冲刷和接触流失四种类型。
2 黏性土的渗透变形主要是流土和接触流失两种类型。
3 对于重要工程或不易判别渗透变形类型的土,应通过渗透变形试验确定。
G.0.2 土的渗透变形判别应包括下列内容:
1 判别土的渗透变型类型。
2 确定流土、管涌的临界水力比降。
3 确定土的允许水力比降。
G.0.3 土的不均匀系数应采用下式计算:
式中 Cu——土的不均匀系数;
d60——小于该粒径的含量占总土重60%的颗粒粒径(mm);
d10——小于该粒径的含量占总土重10%的颗粒粒径(mm)。
G.0.4 细颗粒含量的确定应符合下列规定:
1 级配不连续的土:颗粒大小分布曲线上至少有一个以上粒组的颗粒含量小于或等于3%的土,称为级配不连续的土。以上述粒组在颗粒大小分布曲线上形成的平缓段的最大粒径和最小粒径的平均值或最小粒径作为粗、细颗粒的区分粒径d,相应于该粒径的颗粒含量为细颗粒含量P。
2 级配连续的土:粗、细颗粒的区分粒径为
式中 d70——小于该粒径的含量占总土重70%的颗粒粒径(mm)。
G.0.5 无黏性土渗透变形类型的判别可采用以下方法:
1 不均匀系数小于等于5的土可判为流土。
2 对于不均匀系数大于5的土可采用下列判别方法:
1)流土:
P≥35% (G.0.5-1)
2)过渡型取决于土的密度、粒级和形状:
25%≤P<35% (G.0.5-2)
3)管涌:
P<25% (G.0.5-3)
3 接触冲刷宜采用下列方法判别:
对双层结构地基,当两层土的不均匀系数均等于或小于10,且符合下式规定的条件时,不会发生接触冲刷。
式中 D10、d10——分别代表较粗和较细一层土的颗粒粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的10%。
4 接触流失宜采用下列方法判别:
对于渗流向上的情况,符合下列条件将不会发生接触流失。
1)不均匀系数等于或小于5的土层:
式中 D15——较粗一层土的颗粒粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的15%;
d85——较细一层土的颗粒粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的85%。
2)不均匀系数等于或小于10的土层:
式中 D20——较粗一层土的颗粒粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的20%;
d70——较细一层土的颗粒粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的70%。
G.0.6 流土与管涌的临界水力比降宜采用下列方法确定:
1 流土型宜采用下式计算:
Jcr=(Gs-1)(1-n) (G.0.6-1)
式中 Jcr——土的临界水力比降;
Gs——土粒比重;
n——土的孔隙率(以小数计)。
2 管涌型或过渡型可采用下式计算:
式中 d5、d20——分别为小于该粒径的含量占总土重的5%和20%的颗粒粒径(mm)。
3 管涌型也可采用下式计算:
式中 K——土的渗透系数(cm/s);
d3——小于该粒径的含量占总土重3%的颗粒粒径(mm)。
G.0.7 无黏性土的允许比降宜采用下列方法确定:
1 以土的临界水力比降除以1.5~2.0的安全系数;当渗透稳定对水工建筑物的危害较大时,取2的安全系数;对于特别重要的工程也可用2.5的安全系数。
2 无试验资料时,可根据表G.0.7选用经验值。
表G.0.7 无黏性土允许水力比降
注:本表不适用于渗流出口有反滤层的情况。
附录H 岩体风化带划分
附录H 岩体风化带划分
H.0.1 岩体风化带的划分一般应符合表H.0.1的规定。
表H.0.1 岩体风化带划分
H.0.2 碳酸盐岩溶蚀风化带划分一般应符合下列规定:
1 灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩等碳酸盐岩,其风化往往具溶蚀风化特点,风化带的划分应符合表H.0.2规定。
2 部分白云岩(因微裂隙极其发育)、灰岩(因特殊结构构造,如豆状、瘤状等),有时具均匀风化特征,当其均匀风化特征明显时,风化带的划分宜按表H.0.1进行。
3 灰岩与泥岩之间的过渡类岩石,随着泥质含量的增加,其风化形式逐渐由溶蚀风化为主向均匀风化过渡,当以溶蚀风化为主时,风化带应按表H.0.2划分,当以均匀风化为主时,风化带按表H.0.1划分。
表H.0.2 碳酸盐岩溶蚀风化带划分
H.0.3 使用表H.0.1和表H.0.2时,遇有下列情况之一时,岩体风化带的划分可适当调整:
1 除弱风化岩体外,当其他风化岩体厚度较大时,也可根据需要进一步划分。
2 选择性风化作用地区,当发育囊状风化、隔层风化、沿裂隙风化等特定形态的风化带时,可根据岩石的风化状态确定其等级。
3 某些特定地区,岩体风化剖面呈非连续性过渡时,分级可缺少一级或二级。
附录J 边坡岩体卸荷带划分
附录J 边坡岩体卸荷带划分
表J 边坡岩体卸荷带划分
附录K 边坡稳定分析技术规定
附录K 边坡稳定分析技术规定
K.0.1 边坡稳定分析应收集下列资料:
1 地形和地貌特征。
2 地层岩性和岩土体结构特征。
3 断层、裂隙和软弱层的展布、产状、充填物质以及结构面的组合与连通率。
4 边坡岩体风化、卸荷深度。
5 各类岩土和潜在滑动面的物理力学参数。
6 岩土体变形监测和地下水观测资料。
7 坡脚淹没、地表水位变幅和坡体透水与排水资料。
8 降雨历时、降雨强度和冻融资料。
9 地震动参数。
10 边坡施工开挖方式、开挖程序、爆破方法、边坡外荷载、坡脚采空和开挖坡的高度与坡度等。
K.0.2 边坡变形破坏应根据表K.0.2进行分类。
表K.0.2 边坡变形破坏分类
K.0.3 当边坡存在下列现象之一时,应进行稳定分析:
1 坡脚被水淹没或被开挖的新老滑坡或崩塌体。
2 边坡岩体中存在倾向坡外、倾角小于坡角的结构面。
3 边坡岩体中存在两组或两组以上结构面组合的楔形体,其交线倾向坡外、倾角小于边坡角。
4 坡面上出现平行坡向的张裂缝或环形裂缝的边坡。
5 顺坡向卸荷裂隙发育的高陡边坡,表层岩体已发生蠕变的边坡。
6 已发生倾倒变形的高陡边坡。
7 已发生张裂变形的下软上硬的双层结构边坡。
8 分布有巨厚崩坡积物的高陡边坡。
9 其他稳定性可疑的边坡。
K.0.4 边坡稳定分析应符合下列规定:
1 边坡岩体中实测结构面的产状、延伸长度,可进行结构面网络模拟,确定结构面贯通情况或连通率;应用赤平投影方法,确定结构面组合交线产状。
2 根据边坡工程地质条件,对边坡的变形破坏类型作出初步判断。
3 岩质边坡稳定分析可采用刚体极限平衡方法,根据滑动面或潜在滑动面的几何形状,选用合适的公式计算。同倾向多滑动面的岩质边坡宜采用平面斜分条块法和斜分块弧面滑动法,试算出临界滑动面和最小安全系数;均匀的土质边坡可采用滑弧条分法计算。根据工程实际需要可进行模型试验和原位监测资料的反分析,验证其稳定性。
4 应选择代表性的地质剖面进行计算,并应采用不同的计算公式进行校核,综合评定该边坡的稳定安全系数。
5 计算中应考虑地下水压力对边坡稳定性的不利作用。分析水位骤降时的库岸稳定性应计入地下水渗透压力的影响。在50年超越概率10%的地震动峰值加速度大于或等于0.10g的地区,应计算地震作用力的影响。
6 稳定性计算的岩土体物理力学参数可参照本规范附录E的有关规定选取。
附录L 环境水腐蚀性评价
附录L 环境水腐蚀性评价
L.0.1 判别环境水的腐蚀性时,应收集流域地区或工程建筑物场地的气候条件、冰冻资料、海拔高程,岩土性质,环境水的补给、排泄、循环、滞留条件和污染情况以及类似条件下工程建筑物的腐蚀情况。
L.0.2 环境水对混凝土的腐蚀性判别,应符合表L.0.2的规定。
表L.0.2 环境水对混凝土腐蚀性判别标准
注:1 本表规定的判别标准所属场地应是不具有干湿交替或冻融交替作用的地区和具有干湿交替或冻融交替作用的半湿润、湿润地区。当所属场地为具有干湿交替或冻融交替作用的干旱、半干旱地区以及高程3000m以上的高寒地区时,应进行专门论证。
2 混凝土建筑物不应直接接触污染源。有关污染源对混凝土的直接腐蚀作用应专门研究。
L.0.3 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性判别,应符合表L.0.3的规定。
表L.0.3 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性判别标准
注:1 表中是指干湿交替作用的环境条件。
2 当环境水中同时存在氯化物和硫酸盐时,表中的Cl-含量是指氯化物中的Cl-与硫酸盐折算后的Cl-之和,即Cl-含量=Cl-+SO42-×0.25,单位为mg/L。
L.0.4 环境水对钢结构的腐蚀性判别,应符合表L.0.4的规定。
表L.0.4 环境水对钢结构腐蚀性判别标准
注:1 表中是指氧能自由溶入的环境水。
2 本表亦适用于钢管道。
3 如环境水的沉淀物中有褐色絮状物沉淀(铁)、悬浮物中有褐色生物膜、绿色丛块,或有硫化氢臭味,应做铁细菌、硫酸盐还原细菌的检查,查明有无细菌腐蚀。
附录M 河床深厚砂卵砾石层取样与原位测试技术规定
附录M 河床深厚砂卵砾石层取样与原位测试技术规定
M.0.1 河床深厚砂卵砾石层的取样方法与原位测试方法应视覆盖层物质组成、结构以及地下水位等情况进行选择。
M.0.2 河床深厚砂卵砾石层宜采用金刚石或硬质合金回转钻具、硬质合金钻具干钻、冲击管钻、管靴逆爪取样器等取样方法。采用金刚石或硬质合金回转钻具取样时应选择合适的冲洗液。
M.0.3 河床深厚砂卵砾石层原位测试宜采用重型或超重型动力触探试验、旁压试验、波速测试和钻孔载荷试验等方法,并应采用多种方法互相验证。
M.0.4 波速测试可选择单孔声波法、孔间穿透声波法、地震测井及孔间穿透地震波速测试等方法,测定砂卵砾石层的纵波、横波。
附录N 围岩工程地质分类
附录N 围岩工程地质分类
N.0.1 围岩工程地质分类分为初步分类和详细分类。
初步分类适用于规划阶段、可研阶段以及深埋洞室施工之前的围岩工程地质分类,详细分类主要用于初步设计、招标和施工图设计阶段的围岩工程地质分类。根据分类结果,评价围岩的稳定性,并作为确定支护类型的依据,其标准应符合表N.0.1的规定。
表N.0.1 围岩稳定性评价
N.0.2 围岩初步分类以岩石强度、岩体完整程度、岩体结构类型为基本依据,以岩层走向与洞轴线的关系、水文地质条件为辅助依据,并应符合表N.0.2的规定。
表N.0.2 围岩初步分类
N.0.3 岩质类型的确定,应符合表N.0.3的规定。
表N.0.3 岩质类型划分
N.0.4 岩体完整程度根据结构面组数、结构面间距确定,并应符合表N.0.4的规定。
表N.0.4 岩体完整程度划分
N.0.5 岩体结构类型划分应符合附录U的规定。
N.0.6 对深埋洞室,当可能发生岩爆或塑性变形时,围岩类别宜降低一级。
N.0.7 围岩工程地质详细分类应以控制围岩稳定的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状五项因素之和的总评分为基本判据,围岩强度应力比为限定判据,并应符合表N.0.7的规定。
表N.0.7 地下洞室围岩详细分类
注:Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩,当围岩强度应力比小于本表规定时,围岩类别宜相应降低一级。
N.0.8 围岩强度应力比S可根据下式求得:
式中 Rb——岩石饱和单轴抗压强度(MPa);
Kv——岩体完整性系数;
σm——围岩的最大主应力(MPa),当无实测资料时可以自重应力代替。
N.0.9 围岩详细分类中五项因素的评分应符合下列规定:
1 岩石强度的评分应符合表N.0.9-1的规定。
表N.0.9-1 岩石强度评分
注:1 岩石饱和单轴抗压强度大于100MPa时,岩石强度的评分为30。
2 岩石饱和单轴抗压强度小于5MPa时,岩石强度的评分为0。
2 岩体完整程度的评分应符合表N.0.9-2的规定。
表N.0.9-2 岩体完整程度评分
注:1 当60MPa≥Rb>30MPa,岩体完整程度与结构面状态评分之和>65时,按65评分。
2 当30MPa≥Rb>15MPa,岩体完整程度与结构而状态评分之和>55时,按55评分。
3 当15MPa≥Rb>5MPa,岩体完整程度与结构面状态评分之和>40时,按40评分。
4 当Rb≤5MPa,岩体完整程度与结构面状态不参加评分。
3 结构面状态的评分应符合表N.0.9-3的规定。
表N.0.9-3 结构面状态评分
注:1 结构面的延伸长度小于3m时,硬质岩、较软岩的结构面状态评分另加3分,软岩加2分;结构面延伸长度大于10m时,硬质岩、较软岩减3分,软岩减2分。
2 结构面状态最低分为0。
4 地下水状态的评分应符合表N.0.9-4的规定。
表N.0.9-4 地下水评分
注:1 基本因素评分T′是前述岩石强度评分A、岩体完整性评分B和结构面状态评分C的和。
2 干燥状态取0分。
5 主要结构面产状的评分应符合表N.0.9-5规定。
表N.0.9-5 主要结构面产状评分
注:按岩体完整程度分级为完整性差、较破碎和破碎的围岩不进行主要结构面产状评分的修正。
N.0.10 对过沟段、极高地应力区(>30MPa)、特殊岩土及喀斯特化岩体的地下洞室围岩稳定性以及地下洞室施工期的临时支护措施需专门研究,对钙(泥)质弱胶结的干燥砂砾石、黄土等土质围岩的稳定性和支护措施需要开展针对性的评价研究。
N.0.11 跨度大于20m的地下洞室围岩的分类除采用本附录的分类外,还宜采用其他有关国家标准综合评定,对国际合作的工程还可采用国际通用的围岩分类进行对比使用。
附录P 土的液化判别
附录P 土的液化判别
P.0.1 地震时饱和无黏性土和少黏性土的液化破坏,应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和地震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素,结合现场勘察和室内试验综合分析判定。
P.0.2 土的地震液化判定工作可分初判和复判两个阶段。初判应排除不会发生地震液化的土层。对初判可能发生液化的土层,应进行复判。
P.0.3 土的地震液化初判应符合下列规定:
1 地层年代为第四纪晚更新世Q3或以前的土,可判为不液化。
2 土的粒径小于5mm颗粒含量的质量百分率小于或等于30%时,可判为不液化。
3 对粒径小于5mm颗粒含量质量百分率大于30%的土,其中粒径小于0.005mm的颗粒含量质量百分率(ρc)相应于地震动峰值加速度为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g分别不小于16%、17%、18%、19%和20%时,可判为不液化;当黏粒含量不满足上述规定时,可通过试验确定。
4 工程正常运用后,地下水位以上的非饱和土,可判为不液化。
5 当土层的剪切波速大于式(P.0.3-1)计算的上限剪切波速时,可判为不液化。
式中 Vst——上限剪切波速度(m/s);
KH——地震动峰值加速度系数;
Z——土层深度(m);
rd——深度折减系数。
6 地震动峰值加速度可按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306查取或采用场地地震安全性评价结果。
7 深度折减系数可按下列公式计算:
Z=0~10m,rd=1.0-0.01Z (P.0.3-2)
Z=10~20m,rd=1.1-0.02Z (P.0.3-3)
Z=20~30m,rd=0.9-0.01Z (P.0.3-4)
P.0.4 土的地震液化复判应符合下列规定:
1 标准贯入锤击数法。
1)符合下式要求的土应判为液化土:
N<Ncr (P.0.4-1)
式中 N——工程运用时,标准贯入点在当时地面以下ds(m)深度处的标准贯入锤击数;
Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值。
2)当标准贯入试验贯入点深度和地下水位在试验地面以下的深度,不同于工程正常运用时,实测标准贯入锤击数应按式(P.0.4-2)进行校正,并应以校正后的标准贯入锤击数N作为复判依据。
式中 N′——实测标准贯入锤击数;
ds——工程正常运用时,标准贯入点在当时地面以下的深度(m);
dw——工程正常运用时,地下水位在当时地面以下的深度(m),当地面淹没于水面以下时,dw取0;
d′s——标准贯入试验时,标准贯入点在当时地面以下的深度(m);
d′w——标准贯入试验时,地下水位在当时地面以下的深度(m);若当时地面淹没于水面以下时,d′w取0。
校正后标准贯入锤击数和实测标准贯入锤击数均不进行钻杆长度校正。
3)液化判别标准贯入锤击数临界值应根据下式计算:
式中 ρc——土的黏粒含量质量百分率(%),当ρc<3%时,ρc取3%。
N0——液化判别标准贯入锤击数基准值。
ds——当标准贯入点在地面以下5m以内的深度时,应采用5m计算。
4)液化判别标准贯入锤击数基准值N0,按表P.0.4-1取值。
表P.0.4-1 液化判别标准贯入锤击数基准值
注:当ds=3m,dw=2m,ρc≤3%时的标准贯入锤击数称为液化标准贯入锤击数基准值。
5)公式(P.0.4-3)只适用于标准贯入点地面以下15m以内的深度,大于15m的深度内有饱和砂或饱和少黏性土,需要进行地震液化判别时,可采用其他方法判定。
6)当建筑物所在地区的地震设防烈度比相应的震中烈度小2度或2度以上时定为远震,否则为近震。
7)测定土的黏粒含量时应采用六偏磷酸钠作分散剂。
2 相对密度复判法。当饱和无黏性土(包括砂和粒径大于2mm的砂砾)的相对密度不大于表P.0.4-2中的液化临界相对密度时,可判为可能液化土。
表P.0.4-2 饱和无黏性土的液化临界相对密度
3 相对含水率或液性指数复判法。
1)当饱和少黏性土的相对含水率大于或等于0.9时,或液性指数大于或等于0.75时,可判为可能液化土。
2)相对含水率应按下式计算:
式中 Wu——相对含水率(%);
Ws——少黏性土的饱和含水率(%);
WL——少黏性土的液限含水率(%)。
3)液性指数应按下式计算:
式中 IL——液性指数;
WP——少黏性土的塑限含水率(%)。
附录Q 岩爆判别
附录Q 岩爆判别
Q.0.1 岩体同时具备高地应力、岩质硬脆、完整性好~较好、无地下水的洞段,可初步判别为易产生岩爆。
Q.0.2 岩爆分级可按表Q.0.2进行判别。
表Q.0.2 岩爆分级及判别
注:表中Rb为岩石饱和单轴抗压强度(MPa),σm为最大主应力。
附录R 特殊土勘察要点
附录S 膨胀土的判别
附录S 膨胀土的判别
S.0.1 膨胀土是一种含有大量亲水性矿物、湿度变化时有较大体积变化、变形受约束时产生较大内应力的黏性土。膨胀土的判别分初判和详判。初判是判定场地有无膨胀土,对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价;详判是确定膨胀土的工程特性指标,对场地膨胀土进行膨胀潜势分类及工程地质条件评价,提出膨胀土处理措施方案。
S.0.2 具有下列特征的土可初判为膨胀土:
1 地层年代为第四纪晚更新世Q3以前,多分布在二级或二级以上阶地,山前丘陵和盆地边缘。
2 地形平缓,无明显自然陡坎,常见浅层滑坡和地裂。
3 土体裂隙发育,常有光滑面和擦痕,有的裂隙中充填灰白或灰绿色黏土,干时坚硬,遇水软化,自然条件下呈坚硬或硬塑状态。
4 浅部胀缩裂隙中含上层滞水,无统一地下水位,水量较贫且随季节变化明显。
5 新开挖边坡工程易发生坍塌,地基未经处理的建筑物破坏严重,刚性结构较柔性结构严重,建筑物裂缝宽度随季节变化。
S.0.3 膨胀土详判包括膨胀潜势分类和地基胀缩等级划分,并应符合下列规定:
1 膨胀土的膨胀潜势可按表S.0.3-1分为三类。
表S.0.3-1 膨胀土的膨胀潜势分类
2 膨胀土地基的胀缩等级可按表S.0.3-2分为三级。
表S.0.3-2 膨胀土地基的胀缩等级
S.0.4 地基分级变形量应按现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ 112的有关规定计算。
附录T 黄土湿陷性及湿陷起始压力的判定
附录T 黄土湿陷性及湿陷起始压力的判定
T.0.1 黄土湿陷性的判别可分初判和复判两阶段进行。
T.0.2 黄土湿陷性初判宜采用下列标准:
1 根据黄土层地质时代初判:
早更新世Q1黄土不具有湿陷性;
中更新世Q12黄土不具有湿陷性;
中更新世Q22顶部部分黄土具有湿陷性;
上更新世Q3与全新世Q4黄土具有湿陷性。
2 根据典型黄土塬区完整黄土地层剖面初判:
自地表向下第一层黄土(Q3)宜判为强湿陷性或中等湿陷性;第二层黄土(Q2上部)宜判为轻微湿陷性;第三层及以下各层黄土(含古土壤层)可判为无湿陷性。第一层与第二层(Q3-Q2上部)所夹的古土壤层宜判为轻微湿陷性。
3 上更新世Q3黄土,天然含水率超过塑限含水率时,宜判为轻微湿陷性或不具湿陷性。
T.0.3 黄土湿陷性试验可分为室内压缩试验和现场浸水载荷试验两种。取样与试验应符合以下规定:
1 取样要求:地下水位以上黄土层,应开挖竖井取样;地下水位以下的饱和黄土,可采用钻孔薄壁取土器静压法取样,并应符合Ⅰ级土样质量要求。
2 试验取样应穿透湿陷性土层。
3 试验压力一般可采用0~300kPa,当基底压力大于300kPa时,宜按实际压力进行湿陷性试验。
4 重要工程除应做室内固结试验外,还应做现场浸水载荷试验,确定黄土湿陷性及湿陷起始压力。在200kPa压力下浸水载荷试验的附加湿陷量与承压板宽度之比等于或大于0.023的土,应判定为湿陷性土。
T.0.4 黄土湿陷性的复判,应包括黄土的湿陷性质、场地湿陷类型、地基湿陷等级等。判别标准和方法应符合下列规定:
1 湿陷性黄土的湿陷程度,可根据湿陷系数δs值的大小分为下列三种:
1)当0.015≤δs≤0.03时,湿陷性轻微。
2)当0.03<δs≤0.07时,湿陷性中等。
3)当δs>0.07时,湿陷性强烈。
2 湿陷性黄土场地的湿陷类型,应按自重湿陷量的实测值Δzs′或计算值Δzs判定,并应符合下列规定。
1)当自重湿陷量的实测值Δzs′或计算值Δzs小于或等于70mm时,应定为非自重湿陷性黄土场地。
2)当自重湿陷量的实测值Δzs′或计算值Δzs大于70mm时,应定为自重湿陷性黄土场地。
3)当自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时,应按自重湿陷量的实测值判定。
3 湿陷性黄土地基的湿陷等级,应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值等按表T.0.4判定。
表T.0.4 湿陷性黄土地基的湿陷等级
注:*当湿陷量的计算值Δs>600mm、自重湿陷量的计算值Δzs>300mm时,可判为Ⅲ级,其他情况可判为Ⅱ级。
T.0.5 湿陷性黄土的湿陷起始压力psh值,可按下列方法确定:
1 当按现场浸水载荷试验结果确定时,应在p-ss(压力与浸水下沉量)曲线上,取其转折点所对应的压力值为湿陷起始压力。当曲线上的转折点不明显时,可取浸水下沉量(ss)与承压板直径(d)或宽度(b)之比值等于0.017所对应的压力值为湿陷起始压力值。
2 当按室内压缩试验结果确定时,在p-δs曲线上宜取δs=0.015所对应的压力值为湿陷起始压力值。
3 对于非自重湿陷性黄土场地,当地基内土层的湿陷起始压力值大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和时,可按非湿陷性黄土评价。
附录U 岩体结构分类
附录U 岩体结构分类
表U 岩体结构分类
附录V 坝基岩体工程地质分类
附录V 坝基岩体工程地质分类
表V 坝基岩体工程地质分类
注:本分类适用于高度大于70m的混凝土坝。Rb为饱和单轴抗压强度,Vp为声
波纵波波速,Kv为岩体完整性系数,RQD为岩石质量指标。
附录W 外水压力折减系数
附录W 外水压力折减系数
W.0.1 前期勘察阶段可根据岩土体渗透性等级按表W.0.1确定外水压力折减系数。
表W.0.1 外水压力折减系数
W.0.2 地下工程施工期间或有勘探平硐时,可按表W.0.2确定外水压力折减系数。当有内水组合时,βe应取小值,无内水组合时,βe应取大值。
表W.0.2 外水压力折减系数经验取值表
注:本表引自《水工隧洞设计规范》SL 279-2002。
本规范用词说明
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。
2 本规范中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。
条文说明
中华人民共和国国家标准
水利水电工程地质勘察规范
GB 50487-2008
条文说明
1 总 则
1 总 则
1.0.1 《水利水电工程地质勘察规范》GB 50287-99(以下简称原规范)自颁布以来,对规范我国水利水电工程地质勘察工作发挥了重要的作用。但是近十余年来,随着国民经济的高速发展和科学技术的进步,国内很多大型水利水电工程相继建成,积累了丰富的经验,勘察技术和方法日趋先进和多样化;原规范侧重于水库、大坝及水力发电工程,对防洪工程、灌溉工程等水利工程涉及相对偏少;引调水工程、病险水库除险加固工程及深埋长隧洞工程等项目越来越多,对工程地质勘察提出新的要求;水利水电工程的勘察阶段也有新的调整,勘察内容与方法都发生了较大变化,因此,原规范的内容已不能满足实际工作的需要。为了适应新的形势要求,进一步统一和明确大型水利水电工程地质勘察的工作程序、深度要求及勘察内容、方法,对原规范进行了修订。
1.0.2 本规范适用的大型水利水电工程是指按现行国家标准《防洪标准》GB 50201所确定的大型工程。
1.0.3 根据目前水利水电工程勘测设计阶段划分的实际情况,对工程地质勘察阶段作了相应调整,增加了项目建议书阶段,将原来技施设计阶段改为招标设计阶段和施工详图设计阶段。
1.0.4 根据国家发展和改革委员会办公厅与水利部办公厅联合发布的《病险水库除险加固工程项目建设管理办法》(发改办农经[2005]806号)规定,除险加固工程前期工作包括安全鉴定、安全鉴定复核和项目审批三部分。安全鉴定和安全鉴定复核以安全评价工作为基础,而安全评价需要开展一些必要的勘察、测试工作。项目审批规定总投资2亿元(含2亿元)以上或总库容在10亿m3(含10亿m3)以上的病险水库除险加固工程,分为可行性研究和初步设计两个阶段,其他大中型工程只有初步设计阶段。据此,本规范规定病险水库除险加固工程的工程地质勘察分为安全评价、可行性研究和初步设计三个阶段。
2 术语和符号
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 原规范规定,经绝对年龄测定,最后一次错动年代距今10万~15万年的断层为活断层。这一标准跨越时间尺度过大,不宜掌握。近些年,国家有关部门颁布的《工程场地地震安全性评价》GB 17741-2005、《活动断层探测方法》DB/T 15-2005,均对活断层有明确定义,即活动断层是指晚第四纪以来有活动的断层,其中晚第四纪是指距今10万~12万年以来的时段。在《核电厂厂址选择中的地震问题》[HAF0101(1)](1994)中,将“能动断层”定义为晚更新世(约10万年)以来有过活动的断层。我国台湾对活断层分为三类:第一类,1万年内曾发生错移的断层;第二类,10万年内曾发生错移的断层;第三类,存疑性活断层,根据文献资料无法纳入前两类的断层。综合以上资料,结合近些年西部地区水利水电工程建设的实际,本规范采用最后一次错动年代距今10万年的断层为活断层标准。
2.1.12 根据水工隧洞施工经验,本规范对钻爆法和TBM法施工的长隧洞的长度分别作出了规定。
2.1.13 本规范规定埋深大于600m的隧洞为深埋隧洞,是基于目前常规的地质钻探可以达到的深度;超过这一深度其他的勘探方法也难以取得可靠的资料。
3 基本规定
3 基本规定
3.0.3 本条关于工程地质勘察大纲的内容,较原规范作了较多补充。包括任务来源、前阶段勘察的主要结论及审查、评估的主要意见,勘察工作依据的规程、规范及有关技术规定等,勘察工作关键技术问题和主要技术措施,资源配置及质量,安全保证措施,包括人力、设备资源、项目组织管理及质量、安全保证措施等。这些补充规定都是根据这些年的实践经验概括出来的。
3.0.4 新增本条的目的既是对勘察工作的要求,也是对主管部门和任务委托单位的约束,明确工程地质勘察应分阶段、由浅入深地进行。
3.0.5 我国幅员辽阔,自然条件和地质条件复杂,且地区间差异很大。不同的自然条件和地质条件,不同类型的水工建筑物,工程地质勘察工作的重点、深度要求、采用的手段、方法均有很大差异。在基本规定中强调勘察工作量、勘察手段、方法和勘察工作布置要结合地质条件复杂程度,表1~表3是针对几种代表性水利水电工程而编制的地质条件复杂程度划分标准。
本规范规定在勘察工作中,要注意新技术、新方法的应用,体现了科学技术是第一生产力的精神。
表1 水利水电工程枢纽建筑物区地质条件复杂程度划分
表2 引调水工程地质条件复杂程度划分
表3 水闸及泵站场地地质条件复杂程度划分
3.0.6 本条强调了工程地质测绘在水利水电工程地质勘察工作中的基础作用。工程地质测绘应执行国家现行标准《水利水电工程地质测绘规程》SL 299-2004。
3.0.7 不同的物探方法因其工作原理及适用条件不同,可以解决的地质问题也不同,因此物探方法的选择应考虑地形地质条件和岩土体的物性特点。物探工作应执行《水利水电工程物探规程》SL 326-2005。
3.0.9 与原规范相比,本条明确了试验方法的选择应根据试验对象和试验项目的重要性确定;试验项目、数量和方法的确定,不仅要根据勘察阶段和工程特点,还应结合岩土体条件(地质条件)。岩土物理力学试验应符合国家现行标准《水利水电岩石试验规程》SL 264-2001和《土工试验规程》SL 237-1999的规定。
3.0.10 本条是根据近十余年工程地质勘察的实践经验,结合国外经验新增的条文,目的是要求工程地质工作者高度重视观测、监测手段的运用,特别是对一些需要根据位移(变形)趋势或动态变化作出判断或结论的重要地质现象,如位置重要的大型滑坡的稳定性评价,重要人工开挖边坡的变形情况,地下开挖、坝基开挖卸荷变形,对区域构造稳定性评价有重要意义的活动断层,重要的泉水、承压水等,均应及时布设原位监测或长期观测点。长期观测工作在以往的勘察工作中虽然也在进行,但有愈来愈降低要求的趋势,观测网的布置、观测时间和观测延续的时段常常获取不到长期观测应该提供的资料,所以这次修编的基本规定中,将其单列一条加以强调。
3.0.11 新增本条是因为在过去的工作中,对天然建筑材料的勘察不够重视,因此本条明确规定“天然建筑材料的勘察工作应确保各勘察阶段的精度和成果质量满足设计要求”。天然建筑材料勘察应按照国家现行标准《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL 251-2000的要求进行。
3.0.12 根据多年来工程地质勘察实践经验,对重大而复杂的水文地质、工程地质问题列专题进行研究是保证勘察成果质量的重要措施。
3.0.13 随着国家对环境保护的日益重视,水利水电工程建设对环境的影响越来越引起社会的关注,本条是为适应这种要求而制定的。
4 规划阶段工程地质勘察
5 可行性研究阶段工程地质勘察
6 初步设计阶段工程地质勘察
7 招标设计阶段工程地质勘察
8 施工详图设计阶段工程地质勘察
9 病险水库除险加固工程地质勘察
附录B 物探方法适用性
附录B 物探方法适用性
该附录为新增附录。
物探是水利水电工程地质勘察的重要手段之一。物探方法的种类很多,如:电法勘探、地震勘探、弹性波测试、层析成像法、探地雷达法及测井法等。物探方法轻便、高效,但其应用有一定条件和局限性。所以应用物探方法时,要根据实地的地形地质和物性条件等因素,综合考虑,选择有效的方法,以获得最佳的效果。
本附录所列的方法均是目前水利水电勘测单位经常使用的方法,同时也将近几年在深埋隧洞勘探中取得一定效果的大地电磁频谱探测(MD)和可控源音频大地电磁测深(CSAMT)等方法吸收了进来。
本附录将所列物探方法分为主要方法和辅助方法两类,主要方法一般可以对相应的地质情况作出较为有效的探测,辅助方法则需要结合其他方法或手段进行综合判断。
附录C 喀斯特渗漏评价
附录C 喀斯特渗漏评价
C.0.2 本规定明确区分水库渗漏与坝基和绕坝渗漏两类,有利于对渗漏评价和防渗处理区别对待。把渗漏对环境的影响列入评价内容,包括对环境的负面影响和正面影响,正面影响如有些水库渗漏可补充地下水,使干涸的泉水恢复生机,净化地下水质等。
C.0.3、C.0.4 喀斯特水库渗漏评价分为不渗漏、溶隙型渗漏、溶隙与管道混合型渗漏和管道型渗漏四类。每种渗漏的判别条件,主要依据已建工程渗漏实例和勘察经验总结。
坝基和绕坝渗漏评价分为轻微、较严重和严重三级,并列出了相应的判别条件,其中两岸地下水水力坡降较大,一般指大于5%。
渗漏判别条件中岩体或地块喀斯特化程度划分,一般可根据岩组类型、喀斯特地貌特征,溶洞及暗河发育程度,水量大小,钻孔、平硐揭露溶洞的数量、规模等综合判定。岩体或地块喀斯特化强烈的标志,一般为峰丛洼地、峰林谷地地貌特征,溶蚀洼地、漏斗、落水洞广泛分布,暗河、溶洞规模大,喀斯特水系统网络复杂,钻孔遇洞率高等。相反,岩体或地块喀斯特化程度轻微则表现为喀斯特地貌不明显,喀斯特水系统不发育,主要为喀斯特裂隙水、地下水水力坡降较大,钻孔遇洞率低等特征。
C.0.5 水库喀斯特渗漏量计算问题十分复杂,主要是计算模型和参数难以准确确定,计算成果只能作为渗漏评价的参考。
附录D 浸没评价
附录D 浸没评价
D.0.1 浸没评价按初判、复判两阶段进行。初判阶段的任务是在工程地质测绘的基础上,根据拟建水库或渠道的设计水位和周边地区的地形、地质条件,判定哪些地段可能发生浸没。复判是在初判基础上,对可能浸没地段进一步勘察,最终确定浸没范围和危害程度,为采取防治措施设计提供资料。
D.0.7 农作物区的地下水埋深临界值有两个标准,一是适宜于作物生长的地下水埋深临界值,二是防止土壤次生盐渍化的地下水埋深临界值。
1 适宜于作物生长的地下水埋深临界值。
农作物在不同的生长期要求保持一定的地下水适宜深度,即土壤中的水分和空气状况适宜于作物根系生长的地下水深度。
我国幅员广阔,各地区自然条件差异较大,而影响地下水适宜埋深的因素又很多,如农作物种类、品种,以及气候、土壤、生育阶段、农业技术措施等,难以定出统一标准。
水稻是喜水作物,但地下水位长期过高,也会影响产量。根据广东、江苏等省的试验,水稻在分蘖末期的晒田期间,地下水埋深以0.3~0.6m为宜。为了满足机收机耕的要求,撤水后地下水适宜埋深为0.7~1.0m。
江苏省试验调查资料,小麦生育阶段的适宜地下水埋深,播种出苗期为0.5m左右,分蘖越冬期为0.6~0.8m,返青、拔节至成熟期为1.0~1.2m。棉花生育阶段的适宜地下水埋深,苗期为0.5~0.8m,蕾期为1.2~1.5m,花铃期和吐絮成熟期为1.5m。
我国部分地区几种作物所要求的地下水埋深临界值见表12。
表12 我国部分地区农作物要求的地下水位埋深临界值(m)
确定适宜于作物生长的地下水埋深临界值的合理方法是对当地农业管理和科研部门以及农民进行调研,针对实际农作物类型因地制宜地确定适当的地下水埋深临界值。
用传统的公式(土的毛管水上升高度加农作物根系深度)确定适宜的地下水最小埋深,难以反映不同农作物的实际情况和需求,且据此确定的浸没范围往往偏大,因此只适用于初判。
2 防止土壤次生盐渍化的地下水埋深临界值。
土壤次生盐渍化的影响因素较多,其中气候(主要是降雨量和蒸发量)是基本因素,干旱、半干旱地区易于产生土壤次生盐渍化,而湿润性气候区不会出现盐渍化。土壤质地和地下水矿化度是影响次生盐渍化的主要因素。砂性土的毛管水上升高度虽比黏性土低,但其输水速度却大于黏性土,上升的水量多,更易于产生盐渍化。地下水矿化度低,土壤积盐作用就小,反之,地下水矿化度高,土壤积盐作用就大。
各地区的防止盐渍化地下水埋深临界值各不相同,应根据实地调查和观测试验资料确定。总体而言,防止土壤次生盐渍化所要求的地下水埋深临界值要大于作物适宜生长的地下水埋深临界值。
无资料地区,防止土壤次生盐渍化的地下水埋深临界值及盐渍化程度分级可参考表13和表14确定。
表13 几种土在不同矿化度下防止次生盐渍化的地下水埋深临界值
表14 土壤盐渍化程度分级(%)
D.0.8 建筑物区因地下水上升引起的环境恶化主要表现为:地面经常处于潮湿状态,无法居住;房屋开裂、沉陷以致倒塌。
第一种情况,表明地下水位或毛管水带到达地面,导致生态环境恶化,应判定为浸没区。这种情况的浸没地下水埋深临界值为地下水的毛管水上升高度。
第二种情况,房屋开裂、沉陷、倒塌的原因有:冻胀作用(北方地区);地基持力层饱水后强度大幅度下降,承载力不足或持力层饱水后产生大量沉降变形或不均匀变形。上述这些情况是否会出现,与现有建筑物的类型、层数、基础形式、砌置深度、持力层性质(特别是有无湿陷性黄土、淤泥、软土、膨胀土等工程性质不良岩土层)密切相关。因此应针对具体情况进行相应调查、勘察和试验研究工作,在掌握充分资料后进行建筑物区浸没可能性评价。当地基持力层在饱水后出现承载力不足或大量沉陷时,浸没地下水埋深临界值为土的毛管水上升高度加基础砌置深度。
不做任何调查分析,简单地采用土的毛管水上升高度加基础砌置深度作为临界值进行建筑物区浸没评价,实际上是认为任何建筑物的持力层,只要含水量达到饱和,就必然承载力不足或产生过量沉陷,而实际情况显然不完全都是如此,结果将造成预测的浸没范围偏大。
D.0.9 当判定的浸没区面积较大时,浸没的影响程度可能不尽相同,为了使评价结果更有针对性,宜按浸没影响程度划分亚区,即严重浸没区和轻微浸没区。
进行浸没程度分区前,应根据勘察区的具体情况和勘察结果,确定严重浸没区和轻微浸没区相应的地下水埋深临界值。
附录E 岩土物理力学参数取值
附录E 岩土物理力学参数取值
E.0.1 本条是岩土体物理力学参数取值的基本原则。第3款旨在强调岩土体物理力学参数要在室内、外试验及原位测试等的基础上,考虑试验条件和工程特点等综合确定。第9款规定了地质建议值的选取原则,地质建议值的选择是一项综合性工作,与标准值之间不是简单地通过一个系数折减的问题,要考虑试验成果、试验条件、地质条件及工程运行条件等多方面因素后综合确定。工程实践中,对于一些重要的地质参数有时要通过多方研究,甚至召开专门的专家论证会确定。
E.0.2 本条是土的物理力学参数标准值的取值原则,与原规范相比没有原则性变化。第2款是新增内容,在统计试验成果时,如果同一土层参数变异系数较大时,应分析土层性质在水平方向和垂直方向的变化,如水平、垂直方向上岩性变化较大,应考虑分段或分带统计试验数据。第5款是从偏于安全的角度提出渗透系数的选取原则。
E.0.4 对于岩体(石)各项物理力学参数标准值的取值原则,条文中都作了明确规定。有以下几点需重点加以说明。
3 岩石地基的容许承载力是反映岩基整体强度的性质,取决于岩石强度和岩体完整程度,对于软质岩还需要考虑长期强度问题,另外还应当考虑岩体三维应力状态。第3款所列根据岩石单轴饱和抗压强度,按不同的岩石类别进行不同比例折减(1/25~1/5),以选用岩体容许承载力的做法,最早出处为原苏联《水工手册》(1955年),以后国内一些教科书和设计规范中都引用这一方法。目前,这种取值方法已约定俗成,成为勘测设计人员估算岩石地基承载力的通用方法。这种方法过于粗糙,但由于坚硬、半坚硬岩石的岩体承载力一般不起控制作用,所以用这种方法估算的结果通常没有引起争议,而对于软岩,这种方法适用性较差,需要进行载荷试验或三轴试验,根据试验成果确定软岩地基容许承载力。还有其他一些通过岩石单轴饱和抗压强度求取岩体承载力的经验方法,但还都缺乏足够的论证,没有形成共识,故未推荐使用。
6 岩体抗剪断(抗剪)强度参数经验取值表(表E.0.4)与原规范相同,但在选取地质建议值时考虑到规划、可行性研究阶段试验数量较少的情况,宜参照已建工程相似岩体条件的试验成果和设计采用值,以及相关的规程、规范类比采用。考虑到采用纯摩公式进行坝基稳定分析的需要,增加了抗剪强度参数取值。
E.0.5 关于软弱结构面抗剪断强度参数取值,原规范规定应取屈服强度或流变强度。对于坝基抗滑稳定来说,当采用剪摩计算公式计算时,安全系数按要求取3.0~3.5,已经考虑了破坏机理和时间效应等影响因素,因此软弱结构面抗剪断强度参数按峰值强度小值平均值取值是合理的。根据近些年的经验,对原规范表D.0.5进行了调整,并增加了抗剪强度参数取值。表中的岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹岩屑型、泥型,其黏粒(粒径小于0.005mm)的百分含量分别为少或无、小于10%、10%~30%、大于30%。
附录F 岩土体渗透性分级
附录F 岩土体渗透性分级
岩土体渗透性分级标准与原规范相比没有变化。但考虑到原规范中各级渗透性所对应的岩体特征和土的类别在实际工作中难以一一对应,本次修订删掉了这部分内容。为便于参考,将原规范中岩土体渗透性分级在此列出,见表15。
土体的透水性分级以渗透系数为依据,岩体的透水性分级以透水率为依据。但强透水~极强透水岩体宜采用渗透系数作为划分依据。
渗透系数是通过室内试验或现场试验测定的岩土体透水性指标,其单位为cm/s或m/d。
透水率是通过现场压水试验测定的岩体透水性指标,其单位为Lu(吕荣)。
针对具体工程拟定的防渗帷幕标准,可根据压水试验资料在渗透剖面图上增加一条3Lu或5Lu界线。
表15 原规范中的岩土体渗透分级
附录G 土的渗透变形判别
附录G 土的渗透变形判别
G.0.1 土体在渗流作用下发生破坏,由于土体颗粒级配和土体结构的不同,存在流土、管涌、接触冲刷和接触流失四种破坏形式。
流土:在上升的渗流作用下局部土体表面的隆起、顶穿,或者粗细颗粒群同时浮动而流失称为流土。前者多发生于表层为黏性土与其他细粒土组成的土体或较均匀的粉细砂层中,后者多发生在不均匀的砂土层中。
管涌:土体中的细颗粒在渗流作用下,由骨架孔隙通道流失称为管涌,主要发生在砂砾石地基中。
接触冲刷:当渗流沿着两种渗透系数不同的土层接触面,或建筑物与地基的接触面流动时,沿接触面带走细颗粒称接触冲刷。
接触流失:在层次分明、渗透系数相差悬殊的两土层中,当渗流垂直于层面将渗透系数小的一层中的细颗粒带到渗透系数大的一层中的现象称为接触流失。
前两种类型主要出现在单一土层中,后两种类型多出现在多层结构土层中。除分散性黏性土外,黏性土的渗透变形形式主要是流土。本附录土的渗透变形判定主要适用于天然地基。
G.0.4 由多种粒径组成的天然不均匀土层,可视为由粗、细两部分组成,粗粒为骨架,细粒为填料,混合料的渗流特性决定于占质量30%的细粒的渗透性质,因此对土的孔隙大小起决定作用的是细粒。
最优细粒含量是判别渗透破坏形式的标准。粗粒孔隙全被细粒料充满时的细料颗粒含量为最优细粒含量,相应级配称为最优级配。最优细粒含量由式(1)确定。
式中 Pcp——最优细粒颗粒含量(%);
n——孔隙率(%)。
试验和计算结果均证明,最优级配时的细粒颗粒含量变化于30%左右的范围内。从实用观点出发,可以认为细粒颗粒含量等于30%是细料开始参与骨架作用的界限值。当细粒颗粒含量小于30%时,填不满粗粒的孔隙,因此对渗透系数起控制作用的是粗粒的渗透性;当细粒颗粒含量大于30%时,混合料的孔隙开始与细粒发生密切关系。
将许多级配不连续土的渗透稳定试验结果,根据破坏水力比降与细粒颗粒含量的关系绘成曲线,可得图1的形式,图中当P<25%时破坏水力比降很小,仅变化于0.1~0.25之间,破坏水力比降不随细粒颗粒含量的变化而变化。这表明当P<25%时,各种混合料中的细粒均处于不稳定状态,渗透破坏都是管涌的一种形式。当P>35%时,破坏水力比降的变化随细粒颗粒含量的增大而缓慢增加,其值接近或大于理论计算的流土比降。这表明细粒土全部填满了粗粒孔隙,渗透破坏形式变为流土型。图1从渗透稳定试验方面进一步证明了最优细粒颗粒含量的理论是正确的,而且阐明了P>25%以后,细粒开始逐渐受约束,直到P>35%时细粒和粗粒之间完全形成了统一的整体。对于级配连续的土,同样可用细粒颗粒含量作为渗透破坏形式的判别标准,关键问题是细粒区分粒径问题,可用几何平均粒径
作为区分粒径,有一定的可靠性。
原规范中第M.0.2条第1款中流土和管涌的判别式(M.0.2-1)和式(M.0.2-2)在实际应用中存在一定的不确定性,目前也无更确切的表述,为避免错判,本次修订予以删除。
图1 破坏水力比降与细颗粒含量关系曲线
G.0.6 土的级配和土的孔隙率对临界水力比降的影响明显,本附录针对上述情况,分别列出几种通用的临界水力比降计算方法,可根据土层的地质条件选择或进行综合比较。对于重要的大型工程或地层结构复杂的地基土的临界水力比降和允许水力比降应通过专门试验确定。
流土的临界水力比降计算式(G.0.6-1)对无黏性土比较合适,而对黏性土或泥化夹层等不适用。
室内大量试验显示,对于管涌型渗透破坏,从出现颗粒流失到土体塌落往往有一个较长的过程。有人将开始出现颗粒流失的水力比降称为启动比降或起始比降;之后,随着水力比降增大,每次均有一定的颗粒流失,但当水力比降稳定后,水流也会逐渐变得清晰,土体骨架并不发生破坏;直到水力比降达到某个较大的值(即破坏比降),颗粒流失才会不断发生,并最终导致土体塌落。因而这一类型的临界比降有一个较大的区间,实际应用时可根据工程的重要性等选取合适的临界值。
考虑当前土的渗透系数测试方法的规范化和普遍性,无需通过土的其他物性试验结果来近似推算土的渗透系数,避免测试误差的传递,本次修订将原规范第M.0.3条中第4款渗透系数的近似计算公式K=6.3Cu-3/8d220删除。
附录H 岩体风化带划分
附录H 岩体风化带划分
H.0.1 风化是一种普遍存在的地质作用,在鉴定和描述岩体风化作用的产物时,应以地质特征为主要标志,包括岩石的颜色、结构构造、矿物成分、化学成分的变化;岩石的崩解、解体程度,矿物蚀变程度及其次生矿物成分等。间接标志如锤击反应、波速变化也是重要的辅助手段。
岩体风化分带的划分主要考虑风化岩石的类型及组合特征,岩体的宏观结构及完整性,物理力学性质及水文地质条件等。岩体风化分带的划分仍主要采用国内外通用的5级分类法,并采用国际统一术语命名。但由于各地气候条件,原岩性质和裂隙发育情况差异很大,导致岩体风化程度和状态的变化极为复杂,本次修订主要是将中等风化(弱风化)进一步分为上、下两个亚带,并增加了碳酸盐岩风化带划分标准,而仍保留了原规范中对全、强、微风化带的划分规定。
这次规范修订对风化岩与新鲜岩波速比作了部分修正。对原规范表E.0.1中等风化岩与新鲜岩纵波速之比由“>0.6~0.8”修正为“0.6~0.8”,将微风化波速比由“>0.8~1.0”修正为“0.8~0.9”,将新鲜波速比由“>1.0”修正为“0.9~1.0”(因为波速比理论上不可能大于1)。
随着工程技术的进步与工程经验的积累,工程可利用岩体条件有所放宽。基于这一情况,从工程实际需要出发,并参考国内多个工程经验,将弱风化带进一步分为上、下两个亚带。
《三峡工程地质研究》(长江水利委员会编)一书总结了三峡工程的经验,从疏松物质含量、RQD值、岩体纵波速度、视电阻率、回弹指数、岩体变形模量、透水率等多方面对弱风化上带与下带岩体特性作了详细对比,二者的宏观特征分别为:上带-“半坚硬及疏松状岩石夹坚硬状岩石。大部分裂隙已风化,风化宽一般5~10cm,最宽可达1.0m。疏松物含量达10%~20%”;下带-“坚硬状岩石夹少量风化岩,沿部分裂隙风化,风化宽一般1~4cm,疏松物含量小于1%”。
H.0.2 为新增内容,其提出主要基于以下考虑:
碳酸盐岩的风化,特别是石灰岩的风化特征明显有别于其他岩体风化,原规范附录E风化标准划分显然不适用于此类岩石。统一认识并规范碳酸盐岩风化带划分标准是十分必要的。
石灰岩一般是没有典型意义的风化现象的,除了岩体浅表部因溶蚀、卸荷,充填夹泥需要开挖清除外,岩石本身则是没有风化或风化程度轻微,因此在石灰岩地区不必刻意划分岩石的风化带;但同属碳酸盐岩的白云岩,情况则完全不同,质纯的白云岩可以发育非常完全的风化带,典型的全风化带表现为白砂糖似的白云岩风化砂,以下逐渐过渡到新鲜岩体。最有代表性的是乌江渡水电站上坝址,寒武系娄山关组白云岩,全风化带呈砂状的白云岩粉最厚达二十余米,整个风化带厚达四十余米。至于石灰岩与白云岩之间的过渡岩类,如白云质灰岩、灰质白云岩等,则视岩石的组分、结构、构造及当地的自然条件而呈现复杂的情况。
碳酸盐岩地区大量的工程实践,尤其是清江、乌江流域诸工程(如隔河岩、高坝洲、水布垭、彭水等)在碳酸盐岩风化带划分方面所取得的成果,为表H.0.2的制订奠定了基础。
考虑到碳酸盐岩地区溶蚀与风化常是互为影响,现象互相混杂的,因此将溶蚀与风化一并考虑,将碳酸盐岩的风化划分为表层强烈溶蚀风化和裂隙性溶蚀风化两个带;而后考虑到风化特征之差异,以及岩体可利用性问题,把裂隙性溶蚀风化带进一步分为上、下两带。
关于表H.0.2的适用范围。因为碳酸盐岩不仅包括灰岩、白云岩两大岩类及其过渡岩类,而且还包括与泥岩之间的过渡岩类,因岩性及其结构构造(如微裂隙发育程度等)的不同,其风化特征也存在一定差异,如部分白云岩(三峡、乌东德等地的震旦系灯影组白云岩)因微裂隙极其发育,其溶蚀风化特征有时并不突出,而具有均匀风化特征,再如豆状灰岩,有时也具有均匀风化的特点。与泥岩的过渡类岩石,则随着含泥量的增加,其风化特征往往由以溶蚀风化为主逐渐向均匀风化过渡。因此,在进行碳酸盐岩风化带划分时,还要视具体情况而定,以均匀风化为主时采用表H.0.1进行风化带划分,而以溶蚀风化为主时则采用表H.0.2进行风化带划分。此外,表H.0.2不适合于深部岩溶。
附录J 边坡岩体卸荷带划分
附录J 边坡岩体卸荷带划分
我国水利水电工程建设中曾大量遇到岩体卸荷所带来的复杂问题。近些年来,随着水利水电工程建设重点向西部地区转移,工程所处的地质环境多为深山峡谷、新构造运动强烈与高地应力区,卸荷作用强烈,在一些工程建设中卸荷现象已成为一个突出的问题,如二滩、小湾、构皮滩、溪洛渡、锦屏、百色、紫坪铺、九甸峡、吉林台等。岩体卸荷带直接关系到坝肩稳定、边坡稳定、建筑物地基变形和洞室围岩稳定等,是影响基础开挖和处理工程量以及方案比选的重要因素。
长期以来,在水利水电工程建设中没有统一的岩体卸荷带划分标准。在工程实践中,有的工程只划分出卸荷带和非卸荷带;有的工程则划分强卸荷带和弱卸荷带;而三峡船闸高边坡岩体卸荷带则按强卸荷带、弱卸荷带和轻微卸荷带进行划分。由于划分标准不统一,给岩体质量评价和地基处理设计带来很多不便。因此本次修订增加了本附录。
边坡卸荷是岩体应力差异性释放的结果,表现为谷坡应力降低、岩体松弛、裂隙张开,其中裂隙张开是卸荷的重要标志。
本规范规定的卸荷带划分标准是以地质特征为主要标志,辅以裂隙张开宽度及波速比等特征指标。
波速比是指卸荷岩体的纵波速度与该处未卸荷岩体的纵波速度的比值。
对大型水利水电工程,强卸荷带岩体不宜作为坝基(特别是拱坝坝基),一般予以挖除,如需作为坝基,应进行专题研究;弱卸荷带岩体通过工程处理可作为坝基。
异常卸荷松弛(深卸荷带)是指岸坡深部、正常卸荷带以里较远部位发育在较完整岩体中的宽张裂隙带。其形成机制还有待进一步研究,对工程的影响和处理措施应进行专门论证。
附录K 边坡稳定分析技术规定
附录K 边坡稳定分析技术规定
K.0.1 影响边坡稳定的因素很多,如地形地貌、岩性构造、岩体结构、水的作用、地应力、人为因素、地震作用等。根据《岩质高边坡稳定与研究》中,对117个边坡的统计(表16),可分为天然和人为两种诱发因素。统计结果表明:水的作用和人类工程活动对边坡失稳影响最大,水的作用中暴雨所引起的边坡变形破坏所占比例最大,而人类开挖活动在所有诱发因素中所占比例最大。
表16 边坡变形、破坏诱发因素统计
K.0.2 在此列出常见的边坡变形破坏分类,便于判断边坡变形破坏机制,选择边坡稳定分析方法。
K.0.3 本条所列出的现象,表明边坡处于变形或潜在不稳定状态,需要进行稳定性分析。
K.0.4 规范只列出通用的几种边坡稳定分析方法,它们都属于极限平衡稳定分析方法的范畴。极限平衡法虽然在理论上存在一些缺陷,但目前仍是边坡稳定分析的一种简便的、行之有效的方法。
考虑到边坡稳定安全系数在有关规程、规范中已有规定,本规范对此不再作规定。
附录L 环境水腐蚀性评价
附录L 环境水腐蚀性评价
L.0.1 环境水主要指天然地表水和地下水。当环境水中含有某些腐蚀性离子,可能会对混凝土、金属等建筑材料产生腐蚀。因此,水利水电工程地质勘察应进行环境水腐蚀性判别。
本次修订删去了原规范附录G中G.0.1环境水对混凝土腐蚀程度分级的规定,增加了环境水对钢筋混凝土结构中钢筋和钢结构腐蚀性判别的规定。
L.0.2 对原规范附录G中第G.0.3条的内容作了技术性调整。
环境水是多种腐蚀性介质的复合溶液,在对混凝土产生腐蚀时各种离子相互影响、共同作用,但其中某些离子起着主要作用。因此表L.0.2是以一种起主要作用的离子作为腐蚀性的判定依据。关于界限指标,原规范是综合了国内外标准并结合我国水利水电工程情况制定的,本次修订仍保留使用。
环境水的腐蚀性分类有多种方法,目前尚无统一标准,较常见的是按环境水的腐蚀机理和环境水的腐蚀介质特征进行分类。本次修订按环境水的腐蚀介质特征将腐蚀性类型分为一般酸性型、碳酸型、重碳酸型、镁离子型、硫酸盐型五类。
原规范附录G表G.0.3中对SO42-的腐蚀性分别规定了普通水泥和抗硫酸盐水泥的界限指标。鉴于目前没有关于抗硫酸盐水泥耐腐蚀性指标的规定,因此本次修订删去了原规范表G.0.3中SO42-对抗硫酸盐水泥腐蚀的界限指标。《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB 748-1996中,曾规定中抗硫酸盐水泥可抵抗SO42-浓度不超过2500mg/L的纯硫酸盐腐蚀,高抗硫酸盐水泥可抵抗SO42-浓度不超过8000mg/L的纯硫酸盐腐蚀。这些规定虽然在《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB 748-2005中已被取消,但据材质分析仍可参照使用。
气候条件对环境水的腐蚀性具有加速和延续作用。不同气候条件下,腐蚀介质对混凝土的腐蚀作用是不同的。如在寒冷的气候条件下,硫酸盐型腐蚀能力加强;而其他类型腐蚀,则在炎热气候条件下腐蚀能力加强。干湿交替、冻融交替等将引起物理风化,也会加速介质对混凝土的腐蚀作用。由于我国幅员辽阔,各地气候差异很大,要制订一个全面具体的标准是困难的,因此对表L.0.2适用的气候条件作了限定。
环境水作用于混凝土建筑物的方式(如有压、无压,表面接触、渗透接触)、混凝土建筑物的规模尺寸以及混凝土的质量(如密实性、水灰比)等,是环境水腐蚀性的重要影响因素。原规范附录G中第G.0.4条第2、3款的规定,在工程地质勘察阶段难以合理考虑,因此本次修订予以删除。但对除险加固及改扩建工程进行环境水腐蚀性评价时,这些因素是可以考虑的。
L.0.3、L.0.4 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋和钢结构腐蚀性判别标准引自《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001第12章水和土腐蚀性的评价。
钢筋长期浸泡在水中,由于氧溶入较少,不易发生电化学反应,故钢筋不易被腐蚀;处于干湿交替状态的钢筋,由于氧溶入较多,易发生电化学反应,钢筋易被腐蚀。所以,表L.0.3中仅对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替环境条件下的腐蚀性规定了判别标准。
表L.0.4判别指标中,若一项具有腐蚀性,则按该项相应的腐蚀等级判定;若两项均具有腐蚀性,则以具有较高腐蚀等级者判定;若两项均为同一腐蚀等级,可提高一个腐蚀等级判定。
附录M 河床深厚砂卵砾石层取样与原位测试技术规定
附录M 河床深厚砂卵砾石层取样与原位测试技术规定
M.0.1 本条是对河床深厚砂卵砾石层取样方法与原位测试方法选择的原则要求。
河床深厚砂卵砾石层的钻进取样与原位测试是一项技术复杂且难度较大的工作。目前还没有成熟的经验,仍处于探索阶段。
M.0.2 覆盖层的取样方法大致可分为钻具钻进取样和取样器取样两大类。钻具钻进取样就是采用适于覆盖层钻进的各种钻具,或为了提高岩芯样的质量对钻具作了结构性能改进后的取样钻具,通过控制冲洗液种类、护壁方式和回次长度进行钻进,所获得的岩芯样质量取决于覆盖层的颗粒组成及级配,一般对于细粒土效果较好,粗粒土较差。
由于河床深厚砂卵砾石层厚度大、颗粒粗和结构松散等特点,常规的细粒土取样方法和取样器都不适用,本条推荐的都是实际工作中较常用的方法。成都勘测设计研究院研制的SD系列金刚石钻头结合SM植物胶取芯技术,近些年在水利水电系统应用比较广泛,效果较好,能取到近似原状样,其他几种方法取得的为扰动样。
M.0.3 由于河床砂卵砾石层的组成极不均匀,因此在实际工作中最好能多使用几种原位测试方法,以便互相验证,为综合评价砂卵砾石层的工程地质条件提供资料。
M.0.4 波速测试方法有很多,这里推荐的是在钻孔内测试的方法,包括声波、地震波及其单孔法、跨孔法等。
附录N 围岩工程地质分类
附录N 围岩工程地质分类
本附录提出的围岩分类分为初步分类和详细分类。初步分类为本次修订时增加,用于规划、可行性研究阶段以及深埋隧洞在施工前的围岩工程地质评价。这是考虑到这两种情况勘察资料较少,无法得到详细分类所需的各种参数条件下使用。
初步分类以比较容易获取的岩石强度、岩体完整性、岩体结构类型等三个参数为基本依据,以岩层走向与洞轴线的关系、水文地质条件等两项指标为辅助依据。岩体完整性和岩体结构类型可通过地面地质调查、地质测绘,或结合勘探资料确定;水文地质条件可根据岩性、地质构造和地面水文地质调查等分析确定。初步分类可以实现在资料较少的情况下围岩分类的可操作性,同时又能总体上把握洞室的围岩稳定性。
详细分类是在“六五”国家科技攻关研究成果的基础上,参考了国内外一些主要的隧洞围岩分类方法和我国鲁布革、天生桥、彭水、小浪底、水丰等十几个大型水利水电工程的实际分类而编制的。详细分类采用累计评分的综合评价法进行多因素分类,它以岩石强度、岩体完整性、结构面状态为基本因素(取正分),以地下水活动状态和主要结构面产状为修正因素(取负分),同时根据围岩强度应力比做相应调整。自原规范颁布实施以来,该分类在水利水电工程勘察中得到广泛应用,效果良好。因此,本次修订时基本保留了原分类格局,只作了局部修改调整。
考虑结构面状态是本附录围岩分类的特色。结构面状态是控制围岩稳定的重要因素之一。实践证明,在地下洞室围岩稳定分析中不考虑结构面状态或把岩体当作均质体,只考虑岩石的完整性系数是不合适的。结构面状态是指地下洞室某一洞段内比较发育的、强度最弱的结构面的状态,包括宽度、充填物、起伏粗糙和延伸长度等情况。结构面宽度分为小于0.5mm、0.5~5.0mm、大于5mm三个等级。充填物分为无充填、岩屑和泥质充填三种。起伏粗糙分为起伏粗糙、起伏光滑或平直粗糙、平直光滑三种情况。延伸长度反映结构面的贯穿性,本分类参照国际岩石力学学会建议的五级,依据国内目前洞室跨度情况简化为三级,即:短(<3m)、中等(3~10m)、长(>10m)。上述三项因素是围岩工程地质分类的基本因素,均为正值。
修正因素为地下水和主要结构面产状两项因素,均为负值。地下水活动性分为干燥、渗水或滴水、线流和涌水四种状态,当Ⅲ、Ⅳ类围岩水量很大、水压很高时,对围岩稳定影响较大,故负评分较低,对围岩稳定影响最大时为负20分,即围岩类别降低1类。主要结构面产状与地下工程轴线夹角不同,对围岩稳定性的影响显著不同。例如:高倾角的主要结构面,当其走向与地下工程轴线近于平行时,则对围岩稳定很不利;反之,其走向与之近于正交时,则几乎不影响围岩的稳定。把结构面走向与轴线夹角分为60°~90°、30°~60°、<30°三档,把结构面倾角分为>70°、45°~70°、20°~45°、<20°四档。由于地下厂房、尾水调压室等的边墙高达几十米,因此,对洞顶及边墙围岩分别进行评分。
围岩强度应力比S值,是反映围岩应力大小与围岩强度相对关系的定量指标。提出围岩强度应力比这一分类判据,目的是控制各类围岩的变形破坏特性。Ⅱ类以上围岩不允许出现塑性挤出变形,Ⅲ类围岩允许局部出现塑性变形。因此,Ⅰ、Ⅱ类围岩要求大于4,Ⅲ、Ⅳ类围岩要求大于2,否则围岩类别要降低。围岩强度应力比还可作为判别地下洞室开挖时围岩可能发生岩爆的强烈程度指标。如天生桥二级引水隧洞2号支洞,S<2.5时有强烈岩爆;S>2.5时,有中等岩爆;S>5时,有时也有岩爆,但不强烈。工程实践表明,地应力水平较高时,洞室顶拱部位较边墙更易出现块体失稳。
原规范自颁布以来,TBM施工技术已经在我国水利水电工程得到大量应用,本次修订时适当考虑了TBM施工时的支护建议。TBM施工方法在Ⅰ、Ⅱ类围岩条件下能充分发挥其优越性,塌方及涌水(突水)或突泥对TBM施工影响最大。
附录P 土的液化判别
附录P 土的液化判别
P.0.1 土体由固体状态转化为液体状态的作用或过程都可称为土的液化,但若没有导致工程上不能容许的变形时,不认为是破坏。土的液化破坏主要是在静力或动力作用(包括渗流作用)下土中孔隙压力上升、抗剪强度(或剪切刚度)降低并趋于消失所引起的,表现为喷水冒砂、丧失承载能力、发生流动变形。本附录主要给出评价地震时可能发生液化破坏土层的原则和一些判别标准。
P.0.2 液化判别分为初判和复判两个阶段。初判主要是应用已有的勘察资料或较简单的测试手段对土层进行初步鉴别,以排除不会发生地震液化的土层。对于初判可能发生地震液化的土层,则再进行复判。对于重要工程,则应做更深入的专门研究。
初判的目的在于排除一些不需要再进一步考虑地震液化问题的土,以减少勘察工作量。因此所列判别指标从安全出发,大都选用了临近可能发生液化的上限。
P.0.3 本条规定了初判不液化的标准。
1 说明第四纪晚更新世Q3或以前的土,一般可判为不液化,主要依据是在邢台、海城、唐山等地震中没有发现Q3及Q3以前地质年代的土层发生过液化的实际资料。
3 目前新的地震区划图是以地震动峰值加速度划分的,7度区对应地震动峰值加速度为0.10g和0.15g,8度区对应地震动峰值加速度0.20g和0.30g,9度区对应地震动峰值加速度0.40g,相应的黏粒含量也按内插的方法分为16%、17%、18%、19%、20%五级。
原规范规定“粒径大于5mm的颗粒含量的质量百分率小于70%时,若无其他整体判别方法时,可按粒径小于5mm的这部分判定其液化性能”是基于当时的试验条件,判别结果偏于安全。目前大型动三轴试验应用较为普遍,所以对该内容进行相应修改,合并到该款。
4 鉴于水工建筑物正常运用时的地下水位往往不同于地质勘察时的地下水位,而抗震设计需要考虑工程正常运用后的情况,因此特别写明为工程正常运用后的地下水位。
7 规定了rd的取值方法。本附录公式
中,深度折减系数rd不仅随土层的深度Z的增大而减小,并且在同一个深度变幅内又随Z的增大而减小较多。因此如何选择合适的rd值,涉及土层性质、厚度以及地震特征等多种因素,是一个很复杂的问题。表17是原规范对此进行的分析,可以看出,用本附录建议方法计算的不同深度的rd值,上限保证率不小于85%,上限误差率不大于14.6%,作为初判使用有一定的安全余度。
表17 深度折减系数rd取值及其上限保证率和误差率分析
对于深度大于30m的情况,建议仍用rd=0.9-0.01Z,但不小于0.5。
P.0.4
1 考虑水利水电工程的特殊性,工程运行时地下水位会发生变化,因此在评价时,应按工程运行后的地下水位来考虑,并采用式(P.0.4-2)进行相应的换算。表P.0.4-1按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定对标准贯入试验锤击数基准值进行了相应的修改。
2 表P.0.4-2中采用“液化临界相对密度(Dr)cr(%)”一词,是作为相对密度Dr(%)的界限值提出来的,以示区别。表P.0.4-2中包括了地震动峰值加速度为0.05g、0.10g、0.20g、0.40g的液化临界相对密度值,它们都是有宏观实际资料作为依据的,与国家现行标准《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073中一致。相对密度复判法可适用于饱和无黏性土(包括砂和粒径大于2mm的砂砾),而标准贯入试验主要只适用于砂土和少黏性土地基。因此相对密度复判法可以延伸标准贯入锤击数法所不能判别的范围。在标准贯入试验适用的范围内,可以标准贯入试验锤击数作为判别的主要依据,同时相对密度也可用以相互印证。对于地震动峰值加速度为0.15g和0.30g对应的临界相对密度,可根据表P.0.4-2内插取得。
3 饱和少黏性土相对含水量及液性指数的判别可以作为标准贯入试验延伸到少黏性土范围的印证之用。
附录Q 岩爆判别
附录Q 岩爆判别
Q.0.1 岩爆判别应视工程前期工作的不同阶段和勘测设计工作的不同深度分阶段进行。
可行性研究阶段,根据野外地质测绘,通过对区域历次构造形迹的调查和近期构造运动的分析,以及少量地应力测量资料,初步确定初始应力的最大主应力方向和量级,结合室内岩石力学试验成果,对工程项目可能发生岩爆的最高烈度做出判断,对工程不同地段可能发生的岩爆烈度初步进行分级。如地质勘察资料较少,可通过区域地质构造及应力场资料的分析,对是否有发生岩爆的可能性作出初步的宏观判断。若工程区位于以构造应力为主的强烈上升地区(产生岩爆无临界深度)或洞室埋深大于500m以上的以自重应力为主的地区,或洞室地处高山峡谷区、属边坡应力集中的傍山隧洞(室),并具备围岩岩质硬脆、完整性好~较好、无地下水等四项基本条件,即可能产生岩爆。
初步设计至施工详图设计阶段,根据洞室围岩完整性、地应力测量、岩石力学试验成果、岩体结构特征、最大主应力与岩体主节理面夹角、地下水等资料,确定岩爆发生的工程地段和强弱程度以及在工程断面上的部位。很多工程实例表明,岩爆不是在工程整个地段和工程全断面上发生。
根据有关研究成果,最大主应力与岩体节理(裂隙)的夹角与岩爆关系密切,在其他条件相同情况下,夹角越小,岩爆越强烈。当夹角小于20°时可能发生强烈或极强烈岩爆;当夹角大于50°时可能发生轻微岩爆。
Q.0.2 本条内容是在总结了国内外一些学者的研究成果的基础上制定的,本规范规定根据岩爆现象和岩石强度应力比进行岩爆分级和判别。
关于岩爆防治,一般对不同烈度的岩爆采取不同的预防和治理措施。从目前的经验看,由于不同行业及其拥有技术力量的差异,在处理方法上则不尽相同。总的来说,岩爆防治可分为预防和治理两大类。
所谓预防旨在消除产生岩爆的条件,尽可能杜绝岩爆发生的危险。为此,应首先判别岩爆可能发生的地域、地段,工程选址时应尽量避开。在难以避开的情况下,需进一步分析地应力、岩体结构和洞室轴线的关系,调整、优化洞室轴线,以降低岩爆级别。
关于岩爆治理大体上有以下几种措施:
释放岩体应力。对可能发生岩爆的部位采取围岩应力解除,如超前应力释放钻孔、松动爆破或震动爆破,使岩体应力降低,能量在开挖前释放。
弱化岩体弹脆性。一般采用注水或表面喷水。
加固围岩。加固围岩的方法有超前锚固,即采用不同长度的锚杆,先锚后挖,挖锚循环作业,以阻止岩爆发生。适用于在隧洞掌子面上和坝基产生岩爆的地段。另一种是爆后喷锚法,可视岩爆的强烈程度,分别对弱、中、强不同级别的岩爆裂带,采取一般性喷浆、喷锚、钢纤维混凝土喷锚或挂网喷锚。对强、极强者除做喷锚支护外,多采取钢支撑或结合混凝土挡墙等工程措施。
附录R 特殊土勘察要点
附录S 膨胀土的判别
附录S 膨胀土的判别
S.0.1 本规范规定对膨胀土的判别采用初判和详判,工作逐步深入,可以避免误判。
S.0.2 我国中东部及西南地区Q2、Q1土体普遍有膨胀潜势,Q3土体一般只有微弱膨胀潜势,源于Q2、Q1地层或上第三系~侏罗系的全新统地层或残坡积层可能具有弱膨胀潜势。
膨胀土的特征可以概括为以下几个方面:
野外特征:多分布在二级及二级以上阶地与山前丘陵地区,个别分布在一级阶地上,呈龙岗、丘陵与浅而宽的沟谷,地形坡度平缓,一般小于12°,无明显的自然陡坎。在流水冲刷作用下,水沟水渠常易崩塌、滑动而淤塞。
结构特征:膨胀土多呈坚硬~半坚硬状态,结构致密,成棱形土块者常具有胀缩性,棱形土块越小,胀缩性越强。土内分布有裂隙,斜交剪切裂隙越发育,胀缩性越严重。另外,膨胀土多由细腻的胶体颗粒组成,断口光滑,土内常包含钙质结核和铁锰结核,呈零星分布,有时富集成层。
地表特征:分布在沟谷头部、库岸和开挖边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡,新开挖的边坡,旱季常出现剥落,雨季则出现表面滑塌。有时,在旱季出现长可达数十米至近百米、深数米的地裂,雨季闭合。
地下水特征:膨胀土地区多为上层滞水或裂隙水,无统一地下水位,随着季节水位变化,常引起地基的不均匀胀缩变形。
S.0.3 膨胀土的判别,目前尚无统一的标准和方法。国内不同单位或标准采用的指标主要有自由膨胀率、蒙脱石或伊利石含量、黏粒含量、膨胀力等,国外也有采用缩率作为判别指标。其中自由膨胀率是一个广泛采用的评价指标,但在确定土的膨胀性及进行工程地质评价时,应结合土的宏观特征、膨胀力及其他物理指标进行综合评判。
长江勘测规划设计研究院结合南水北调中线一期工程地质勘察,对南阳盆地的膨胀土进行了较为深入的研究,提出按膨胀土的结构特征和强度指标进行分类,见表19。
表19 膨胀土工程地质分类
附录T 黄土湿陷性及湿陷起始压力的判定
附录T 黄土湿陷性及湿陷起始压力的判定
T.0.1 黄土是干旱、半干旱气候条件下形成的,颜色以黄色为主,色调有深浅差异,颗粒组成以粉粒为主,级配均匀,具有大孔隙,富含碳酸盐的第四纪黏性土。具有湿陷性的黄土是特殊土,浸水时,发生湿陷变形,并造成危害。天然状态下,强度较高,压缩性较低,稳定性较好;增湿时,综合性能弱化或恶化,稳定性降低,甚至失稳。
本条规定了黄土湿陷性的判别分为初判与复判。初判是定性的;对初判认为可能具有湿陷性的黄土,应进行定量的复判。
T.0.2 黄土的湿陷性初判,可按黄土层地质时代、地层剖面进行初判,本次修订基本保持原规范条文的内容。根据西北电力设计院、陕西省水利电力勘测设计研究院等单位的最新研究成果,仅对Q2黄土层湿陷性初判作了修改。
T.0.3、T.0.4 对湿陷性黄土取样、试验及复判作了规定。复判的标准、内容和方法与现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004相同;根据水利水电工程特点,修改了取样要求,提高了取样标准。
T.0.5 为新增条文。明确了湿陷性黄土的湿陷起始压力Psh值的确定方法及应用;根据经验,湿陷性黄土地基的评价应结合湿陷性黄土总湿陷量Δs、自重湿陷量Δzs和湿陷起始压力Psh值综合进行。
附录U 岩体结构分类
附录U 岩体结构分类
与原规范相比,本次修订中有3处较大的改动:
1 将镶嵌结构从碎裂结构中分出,作为一种单独类型列出。这是考虑到二者有较大的差别。在岩体质量评价中,镶嵌结构岩体一般可划为Ⅲ级,而碎裂结构岩体一般只能划为Ⅳ级。
2 碎裂结构中增加块裂结构亚类。块裂结构的特点是岩体的破碎程度较碎裂结构轻,岩块块度较大,岩块间嵌合程度紧密~较松弛,但紧密程度不如镶嵌结构岩体。
3 对于层状结构中的巨厚层状结构、厚层状结构,若内部结构面发育,可进一步划分亚类。巨厚层状结构划分为:巨厚层块状结构、巨厚层次块状结构、巨厚层镶嵌结构;厚层状结构划分为:厚层块状结构、厚层次块状结构和厚层镶嵌结构。
附录V 坝基岩体工程地质分类
附录V 坝基岩体工程地质分类
原规范的附录L“坝基岩体工程地质分类”,经多年使用总体上是好的,有可操作性。本次修订保留了原附录的基本框架和主要内容,仅作了以下重要的修改和补充。
1 增加了岩体主要特征值一栏,给出了体现岩体主要工程性质的一些力学参数,包括:岩石抗压强度、岩体纵波速度(声波)、岩体完整性系数、RQD值等。这些参数不是推荐用作设计采用,而是与岩体工程地质分类定性描述相匹配的评价体系。该表是调查、统计、分析了三峡、丹江口、隔河岩、葛洲坝、万安、皂市、构皮滩、彭水、二滩、五强溪、江垭、东江、双牌、万家寨、潘家口、漫湾、大朝山、百色、白山、安康、小浪底、军渡等二十余个工程建基岩体的资料,综合整理分析后提出的。一般情况下,岩体的工程地质类别是可以和相应的特征值对应的,但也有一些例外的情况,这是由于岩体的特异性和复杂性所决定的。
2 对薄层状结构的岩体,根据其层面的结合、胶结情况作了区分,分别归入AⅢ1、AⅢ2和AⅣ1,而原规范将薄层状结构只列入AⅣ1类中,这是欠妥当的。大量的工程实践证明,薄层状结构岩体的工程特性差别很大,主要取决于层面的结合情况。对于隐形和变质的薄层结构、硅质胶结的薄层岩体(如乌东德枢纽的硅质薄层大理岩和灰岩),其强度和完整性可以很好(其他节理裂隙不发育时),钙质胶结的薄层岩体也可以是好的岩体,如下奥陶系南津关组第二段页岩(O21n)。只有泥质胶结或成岩作用差,层面间胶结很弱的薄层岩体才是性状很差的岩体,如:三叠系巴东组页岩、葛洲坝坝基的薄层粉砂岩等。有人建议将第一种情况的薄层状岩体划为AⅡ类,这是一个值得讨论的问题,本次修订未作考虑。
3 对于强度很高,裂隙发育,但裂隙间无松软物质充填,岩块间嵌合紧密的岩体,俗称“硬脆碎”岩体,如故县水库,皂市水库等工程的坝基岩体。这类岩体的主要特点是岩石强度很高(一般大于100MPa),但岩体变形模量较低,坝基开挖应力解除后,岩体易解体。本次修订将其划为AⅢ2类,并对其特性及工程处理措施作了较准确的描述。
4 AⅢ1与AⅢ2,AⅣ1与AⅣ2的差别,在岩体特征与工程性质评价栏中,文字作了必要的调整,使二者特点的区别更明显,前者的特点是坝基变形、稳定主要受软弱结构面的控制,工程需针对软弱结构面做专门性处理;而后者主要是提高岩体的完整性和整体抗变形能力,工程处理以加强常规固结灌浆为主。
附录W 外水压力折减系数
附录W 外水压力折减系数
W.0.1
1 根据国家现行标准《水工隧洞设计规范》SL 279-2002,作用在隧洞衬砌结构外表面上的外水压力,可按下式估算:
Pe=βe·γw·He (2)
式中 Pe——作用在衬砌结构外表面上的地下水压力(kN/m2);
βe——外水压力折减系数,βe=0~1.0;
γw——水的重度(kN/m3),一般采用9.81kN/m3;
He——地下水位线至隧洞中心线的作用水头(m)。
上覆岩(土)体中地下水渗流产生的作用于衬砌外表面的水压力往往不等于地下水位至隧洞中心线的水头(静水压力Pe),存在水头的折减用折减系数βe表示。
2 由于前期勘察阶段无法取得地下水活动状态的完整资料,用地下水活动状态判定外水压力折减系数依据不足,易产生大的偏差,国家现行标准《水工隧洞设计规范》SL 279-2002附录H外水压力折减系数表在前期勘察中难以应用。
3 地下水活动状态主要反映岩体的渗透特性。岩(土)体渗透性的强弱是岩体渗透特性的综合反映,大体上也能反映出地下水可能的活动状态,而在前期勘察中可以得到较丰富的岩土体渗透性资料,因此本附录用岩土体渗透性指标确定外水压力折减系数。
4 表W.0.1表明岩(土)体渗透性越弱,其相对应的βe值越小,甚至趋近于0;反之岩土体渗透性越大,βe值越大,可趋近于1。这是符合地下水渗透规律的,并被工程实例所证实。但表W.0.1的渗透性分级与βe值对应关系,目前还缺乏试验和工程观测资料,需要进一步补充修改和完善。