软件开发评职论文简述岩石质量Q系统分类法的应用

　　摘要：越南松邦4水电站工程引水隧洞长3.2km，设计开挖洞径8m,在隧洞开挖过程中，采用岩石质量Q系统分类方法为开挖面的及时有效支护提供了技术保障，同时通过Q值确定支护类型，优化了设计工程量，不仅加快了施工进度，而且节约支护工程量约700万元，取得了不错的经济效益。

　　关键词：软件开发评职论文,核心期刊论文发表,引水隧洞,岩石质量Q系统分类方法,支护

　　1.工程概况

　　越南南松邦4水电站地处越南与老挝的边界，建在Vu Gia河的支流Bung河上，项目所在地距离越南中部港口城市岘港市西南方约96km。该项目主要为国家电网提供能源，装机容量156MW，年发电量5.9亿kw.h。项目主要建筑物有：导流箱涵、碾压混凝土坝、坝顶溢洪道、进水口、引水隧洞、调压井、发电厂房、开关站和尾水渠。

　　引水隧洞布置在大坝右岸，引水隧道埋藏深度为25～425m，全长3225.59m，隧洞断面为圆形，主洞段的开挖洞径为φ8.1~φ8.2m。引水隧洞共布置有2个施工支洞，分别在0+895.62m桩号和2+919.74m桩号和主洞相连通，支洞洞身段断面为4.5×6m的城门洞形。隧洞内岩石岩性主要为颗粒形砂岩及紫褐色的粉砂岩。

　　2.开挖与支护施工之间的矛盾

　　由于本工程合同为FIDIC条款合同，工程师在隧洞工程施工中对环境安全要求都很高。在隧洞开挖过程中，如何对岩石状况进行准确描述,然后根据实际地质情况，对开挖面采用及时有效支护，防止围岩因卸载而产生位移变形及坍塌,保证开挖施工质量与施工安全，是现场工程师最关心的一个问题;而承包商则更关心进度与安全。因为，一方面，支护施工必然要占用开挖施工时间，影响开挖的进度;另一方面，及时有效的支护可以保证开挖施工的安全，促使开挖施工顺利进行。两者是一个矛盾统一体。如何来把握这个度，我们想主要体现在两个方面，一是保证支护的及时性。监理工程师要求开挖一个循环，支护一个循环，支护必须紧跟开挖掌子面。我们认为围岩自身具有一定的自承能力，也就是说支护可以滞后开挖作业面一定的距离，但这个滞后距离得有个标准，即基于隧洞开挖出露的岩石的现实状况而定;二是保证支护的有效性。采用何种支护方式为有效方式。我们是沿用原设计的系统锚杆支护加随机锚杆的支护方式，还是采用更符合实际地质条件的支护方式。为了杜绝现场意见的分岐，承包商与监理一起商定，按岩石质量Q系统分类法对围岩进行细致分析判别，然后根据Q值，确定相应的支护方式。

　　3.岩石质量Q系统分类法原理及对应的支护方式

　　3.1岩石质量Q系统分类法原理

　　岩石质量Q系统分类法是1974年挪威的巴顿(Nick Barton)等人通过工程实例,建立起来的一种综合考虑岩体完整性、节理特性、地下水、地应力等多因素影响的岩石质量分类方法，后经两次修正,现在国际国内工程广泛应用。

　　Q值的计算公式为： ,式中第一个比式粗略反映岩石的完整程度; 第二个比式反映嵌合岩块的抗剪强度;第三个比式反映围岩的主动应力.

　　式中RQD-Deer岩石质量指标，其为不小于10cm的岩芯柱总长度与钻进总长度之比的百分数，其中RQD不取0，最小值取10。

　　Jn-节理组数，见表1，

　　注:隧洞交叉口取3×Jn , 隧洞进口取2×Jn .

　　Jr-节理面粗糙度系数 见表2，

　　注：表中取值适用于中、小规模的节理，如果节理间的平均间距大于3m,则Jr增加1，平直、光滑且具有线性的节时，如果线理方向合达，Jr可取0.5，Jr适于描述最脆弱节理或不连续介质。

　　Ja-节理蚀变系数 见表3，

　　注：Ja的取值不能笼统地把该地段节理蚀变程序最差的数值作为代表，而应以最不利洞室稳定的节理组蚀变系数作为代表。

　　Jw-节理含水折减系数 见表4

　　注：没有排水措施，应适当增大Jw的取值。

　　SRF-地应力影响折减系数 见表5，

　　注：1)当剪切区不在交叉口处，SRF应减小25%~50%;2)顶部覆盖层小于跨度，SRF应取5;3)一般用开挖影响范围描述 开挖时岩体的影响，这一影响范围为0~5,5~25,25~250,>250m时，对应的SRF值分别为5,2.5,1.0,0.5，可以参照此值，与Jw的取值相对照，以描述有效应力对Q值的影响.

　　3.2对应的支护参数及方式确定

　　此分类法根据针对不同的支护比、跨度或高度及计算的Q值，通过查图表确定对应支护类型及参数。详见下图:

　　根据上表，我们采用了简化措施，按Q值的范围即大于4、1~4、0.2~1、0.02~0.2、小于0.02五种情况，分为5个支护类型段，并将表中的钢纤维喷混凝土改为挂网喷混凝土，同时约定支护滞后开挖面的长度的基本原则，最后根据洞内监测点的位移变形情况，判别支护是否及时有效。支护类型及参数见下表

　　其特点有：1)将岩石分类与支护相结合，充分考虑了围岩的自承能力;2)综合岩体完整性、节理的粗糙程度与蚀变程度、地下水、地应力等多因素影响;3)其对岩石支护的推荐是细致的。

　　4.施工程序及方法

　　在全面充分掌握设计阶段的地质勘测资料后，使用Q值法进行岩石质量评价分类及支护施工,将按如下施工程序及方法进行。

　　4.1施工程序

　　1)在隧洞一个开挖循环完成后，就进行断面测量;

　　2)与此同时，地质工程师根据开挖出露的围岩情况进行地质素描，再将地质素描叠放在测量图上，完成Q值的计算及地质素描图;

　　3)然后根据计算的Q值，对应约定的支护类型、参数及滞后开挖的长度来进行支护施工工作;

　　4)布置监测点。为量测开挖后的隧洞顶拱下沉位移及围岩周边收敛变形，在开挖断面埋设钢筋测标，按监测规范的检测频率进行监测。

　　5)根据监测结果可以判定支护是否及时有效，是否需要调整支护类型及参数设计。

　　4.2施工方法

　　1)准备工作

　　技术准备：在全面充分掌握设计阶段的地质勘测资料后，可以根据地质资料对隧洞支护类型进行预估,根据预估支护类型，作好材料准备，尤其是钢拱架，制作周期长，可提前准备3~5个备用。

　　施工准备：施工的风水电等临时设施、支护需用的锚杆钻孔、注浆、喷混凝土施工等设备及人力资源准备，要组织到位。

　　2)在开挖爆破后的通风排烟、排险、出渣等工作完成后，组织测量人员及地质工程师进入洞内进行测量及地质素描。

　　3)完成地质素描图后，提出建议支护类型，报监理工程师批复。其中地质素描图应包含的信息有：完成地质素描的时间、所描述的位置(桩号)、有附图的地质情况描述、Q值计算表、岩石质量评价、支护类型的建议、支护时效的建议，详见隧洞地质素描图。

　　4)按支护类型图组织施工。支护使用简易台架，支护程序：钻孔(手风钻)→锚杆安装及注浆(如需要)→挂网(如需要)→喷砼(湿喷机喷砼，搅拌车运输)。

　　5)按要求布置监测点，各测点的布置方法、检测频率分别。

　　5.施工效果

　　原设计方案在整个隧洞采用系统锚杆支护，锚杆L=3.9m,a=1.5m×1.5m，同时根据地质情况不同采用5cm或10cm M300的喷混凝土施工;在隧洞进出口、交叉口段及局部地质较差采用了钢拱架支护。这种方案没有对开挖后围岩的实际地质情况进行细致分类与仔细分析，支护类型没有很好地考虑实际地质情况，存在一定的缺陷。

　　通过采用Q值法对围岩的细致分类，采用有针对性的支护类型，优化了隧洞的支护施工方案，总计节约各类锚杆12万余米，喷混凝土2万余平米，钢拱架100余吨，共计节约金额700余万元;同时也加快了开挖的施工进度，采用钻爆法施工，曾创下单工作面200米的进度纪录，同时整个隧洞施工没有因支护不及时或支护效果达不到要求而引发安全事故。整个开挖支护过程真正做到了快速、高效、安全,此方法值得借鉴与推广。

　　参考文献：

　　1.《水利水电工程施工手册》编委会《水利水电工程施工手册》第2卷-土石方工程 2002年12月

　　2.康小兵、许模、陈旭 《岩体质量Q系统分类法及其应用》《中国地质灾害与防治学报》2008年第04期

　　3.贺里尧 《一般性坝基岩体力学参数取值研究路线探讨》 2009年