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        中美水電標(biāo)準(zhǔn)巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)取值方法對比研究

        2018-10-20 02:06:00郭維祥鐘國華
        水力發(fā)電 2018年7期
        關(guān)鍵詞:抗剪剪切巖體

        郭維祥,鐘國華

        (中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081)

        0 引 言

        隨著國內(nèi)各水電勘察設(shè)計研究院逐漸走出國門,水電勘測設(shè)計企業(yè)進(jìn)入了一個激烈競爭的國際性市場。在涉外水電工程勘測設(shè)計過程中,不可避免地遇到各種類型的基礎(chǔ)參數(shù)取值問題,其中,巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)取值合理性涉及到大壩的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性,國外政府主管部門及項目咨詢機(jī)構(gòu)特別關(guān)注。歷史以來,中美兩國均沿襲各自的技術(shù)脈絡(luò),發(fā)展并形成了各自成熟的水電工程勘察設(shè)計技術(shù)體系,在巖體及結(jié)構(gòu)面參數(shù)取值方法上也各自取得了從試驗、參數(shù)取值到工程應(yīng)用的成功經(jīng)驗,對其進(jìn)行對比研究[1],可以較好地了解國外水電工程中地質(zhì)勘察的理念和要求,找出中美水電標(biāo)準(zhǔn)巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)取值方法的差異,為我國水電勘測設(shè)計企業(yè)順利進(jìn)入國際市場提供技術(shù)支撐。

        1 試驗方法的主要差異

        通過典型試驗方法對比可知,中美試驗標(biāo)準(zhǔn)[2]在試驗尺寸、施加荷載、位移觀測、成果整理等方面或多或少存在差異。在國外工程試驗成果分析應(yīng)用時,要對試驗采用標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)規(guī)定進(jìn)行對比分析,科學(xué)合理地選取試驗成果統(tǒng)計分析值。

        1.1 巖塊單軸抗壓強(qiáng)度試驗

        美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 7012—07是關(guān)于巖塊單軸抗壓強(qiáng)度、單軸壓縮變形、三軸試驗的試驗標(biāo)準(zhǔn),3種試驗均在三軸試驗機(jī)上完成,其試驗成果反映三軸狀態(tài)下的強(qiáng)度值。當(dāng)圍壓為0時,可獲得巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度。我國標(biāo)準(zhǔn)針對以上3項試驗分別有不同的試驗設(shè)備和試驗程序。在具體進(jìn)行巖塊單軸抗壓強(qiáng)度試驗時,中美兩國采用的巖樣尺寸基本一致。因此,采用美國試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圍壓為0時獲得的巖塊單軸抗壓強(qiáng)度與我國試驗標(biāo)準(zhǔn)具有可對比性,具體試驗成果應(yīng)用時應(yīng)注意相應(yīng)試驗條件的對比。

        1.2 巖塊直剪試驗

        我國標(biāo)準(zhǔn)要求試件呈立方體或圓柱體,邊長或直徑不宜小于150 mm;美國標(biāo)準(zhǔn)則可以為任意不規(guī)則試件,最小樣本尺寸應(yīng)不小于巖體中最大晶體尺寸的10倍,同時剪切面不應(yīng)小于1 900 mm2(相當(dāng)于立方體邊長45 mm,圓柱直徑50 mm)。具體試驗過程、成果整理方面中美標(biāo)準(zhǔn)基本一致。相較而言,我國標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸更大,代表性更好,試驗成果更準(zhǔn)確可靠。對巖石結(jié)構(gòu)面中含有充填物的直剪試驗,我國標(biāo)準(zhǔn)要求試驗過程中采用的最大法向應(yīng)力以不擠出充填物為宜,美國標(biāo)準(zhǔn)對此未提及。

        1.3 巖體變形試驗

        中美標(biāo)準(zhǔn)的巖體變形試驗主要差異在變形測試系統(tǒng)方面。我國標(biāo)準(zhǔn)只測預(yù)定承壓面的變形,美國標(biāo)準(zhǔn)則要求同時測定兩端承壓面的變形,即既要測定預(yù)定承壓面變形,也要測定預(yù)定反力面巖體變形,相應(yīng)巖體變形模量值較我國標(biāo)準(zhǔn)計算值略偏小。

        1.4 巖體強(qiáng)度試驗

        我國標(biāo)準(zhǔn)的巖體強(qiáng)度試驗有混凝土/巖體接觸面直剪試驗、巖體軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗、巖體軟弱結(jié)構(gòu)面直剪蠕變試驗、巖體直剪試驗、巖體三軸試驗、巖體載荷試驗等6項,分別有相關(guān)試驗方法的規(guī)定。美國標(biāo)準(zhǔn)的巖體強(qiáng)度試驗主要涉及巖體軟弱結(jié)構(gòu)面,對于軟巖,美國標(biāo)準(zhǔn)建議相應(yīng)的巖體強(qiáng)度試驗在保護(hù)罩強(qiáng)度足夠的條件下,可參考巖體軟弱結(jié)構(gòu)面試驗進(jìn)行,而針對硬巖的強(qiáng)度試驗,美國標(biāo)準(zhǔn)[3]建議在室內(nèi)進(jìn)行。

        中美標(biāo)準(zhǔn)中均開展的巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的直剪試驗主要差異有:①美國標(biāo)準(zhǔn)要求試體尺寸一般是700 mm×700 mm×350 mm,我國標(biāo)準(zhǔn)一般是500 mm×500 mm×250 mm,美國標(biāo)準(zhǔn)試體尺寸更大,代表性更好;②我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,剪切面上最大法向應(yīng)力不宜小于預(yù)定的法向應(yīng)力,但不應(yīng)使軟弱結(jié)構(gòu)面中的夾泥擠出,美國標(biāo)準(zhǔn)對法向應(yīng)力沒有明確說明;③美國標(biāo)準(zhǔn)在施加剪切荷載前有一固結(jié)階段,我國規(guī)程沒有固結(jié)階段要求,相較而言,我國規(guī)程試驗時間要短許多。

        2 參數(shù)取值原則、試驗數(shù)據(jù)整理方法的主要差異

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]巖石(體)物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)取值宜分為3步:首先,根據(jù)試驗成果分析整理得到試驗標(biāo)準(zhǔn)值;然后,根據(jù)水工建筑物地基或圍巖的工程地質(zhì)條件、試件的地質(zhì)代表性、尺寸效應(yīng)等,對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)整,提出地質(zhì)建議值;最后,在地質(zhì)建議值的基礎(chǔ)上,結(jié)合建筑物工作條件及其他已建工程的經(jīng)驗確定設(shè)計采用值。具體試驗數(shù)據(jù)整理時,強(qiáng)調(diào)“當(dāng)采用各單組試驗成果整理時,應(yīng)取小值平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值;當(dāng)采用同一類別巖體試驗成果整理時,應(yīng)取優(yōu)定斜率法的下限值作為標(biāo)準(zhǔn)值”。

        美國標(biāo)準(zhǔn)[5]規(guī)定,在巖體或結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值時,考慮最可能發(fā)生的破壞模式、安全系數(shù)、設(shè)計使用、測試成本以及失敗后果等因素,強(qiáng)調(diào)當(dāng)確定由各種材料提供的抗剪力時,應(yīng)考慮變形的影響;試驗數(shù)據(jù)整理時,考慮應(yīng)力水平、結(jié)構(gòu)面起伏差、充填物厚度及材料類型、先前應(yīng)力、位移歷史等因素,主要根據(jù)同一類別巖體或結(jié)構(gòu)面剪切測試獲得的剪切應(yīng)力和法向應(yīng)力散點圖,采用優(yōu)定斜率法確定其抗剪強(qiáng)度上下限值,根據(jù)工程實際情況選用設(shè)計抗剪強(qiáng)度參數(shù),并沒有嚴(yán)格限制選用上限值還是下限值。

        3 參數(shù)取值方法的主要差異

        3.1 巖體變形模量取值對比

        中美標(biāo)準(zhǔn)對巖體變形模量的定義基本一致,但取值要求有差異。我國標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定,巖體變形模量或彈性模量應(yīng)根據(jù)巖體實際承受工程作用力方向和大小進(jìn)行現(xiàn)場試驗,并以壓力-變形曲線上建筑物預(yù)計最大荷載下相應(yīng)的變形關(guān)系為依據(jù),應(yīng)按巖體類別、工程地質(zhì)單元、區(qū)段或?qū)游粴w類進(jìn)行整理,采用試驗成果的算術(shù)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值,根據(jù)試件的地質(zhì)代表性對標(biāo)準(zhǔn)值適當(dāng)調(diào)整,提出地質(zhì)建議值。

        3.2 巖體允許承載力取值對比

        中美標(biāo)準(zhǔn)對巖體允許承載力的取值方法有差異。我國標(biāo)準(zhǔn)主要采用強(qiáng)度折減法確定允許承載力,對軟質(zhì)巖及破碎巖體開展少量的現(xiàn)場測試工作;美國標(biāo)準(zhǔn)確定壩基巖體允許承載力的方法與我國標(biāo)準(zhǔn)類似,在具體折減系數(shù)取值方面有些差異。

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定,硬質(zhì)巖宜根據(jù)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度,結(jié)合巖體結(jié)構(gòu)、裂隙發(fā)育程度及巖體完整性,按1/3~1/10折減后確定地質(zhì)建議值;軟質(zhì)巖、破碎巖體宜采用現(xiàn)場載荷試驗(取比例極限)確定,也可采用超重型動力觸探試驗或三軸壓縮試驗確定其允許承載力。

        美國標(biāo)準(zhǔn)[5]提出了3種允許承載力確定方法:①安全系數(shù)法??赏ㄟ^試驗得到的極限抗壓強(qiáng)度,除以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)來確定允許承載力值,水利建造物使用的允許承載力值必須基于安全系數(shù)方法,考慮現(xiàn)場所有具體情況和該建造物的特殊性,對大多數(shù)地基而言,最小可接受安全系數(shù)是3,結(jié)構(gòu)載荷由全靜載荷和全動載荷組成;②從相關(guān)規(guī)范中獲得允許承載力經(jīng)驗值,其中建筑規(guī)范一般僅適用于住宅或商業(yè)建筑物,不適用于水利建造物,美國標(biāo)準(zhǔn)[6]列出了小壩附屬建筑物基礎(chǔ)的允許承載力。對規(guī)模較大的水工建筑物地基允許承載力需專門研究;③從經(jīng)驗關(guān)聯(lián)公式或圖中獲得地基承載力容許值并非特定現(xiàn)場,因此僅可用于初步設(shè)計和/或現(xiàn)場評估等目的,如Peck,Hanson and Thornburn提出容許承載力和巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)之間存在經(jīng)驗關(guān)聯(lián),該關(guān)聯(lián)性適用于弱面緊密或裂隙不大于1ft的巖體。

        3.3 巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值對比

        中美標(biāo)準(zhǔn)對巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法差異較大。我國標(biāo)準(zhǔn)主要采用巖體現(xiàn)場剪切試驗成果進(jìn)行統(tǒng)計分析;美國標(biāo)準(zhǔn)有2種常用的確定巖體抗剪強(qiáng)度力學(xué)參數(shù)的方法:①采用巖體現(xiàn)場剪切試驗成果進(jìn)行統(tǒng)計分析;②基于Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則,采用現(xiàn)場測繪和室內(nèi)試驗相結(jié)合的辦法,獲取壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)c和f。

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定:①巖體抗剪斷強(qiáng)度應(yīng)取峰值強(qiáng)度;②當(dāng)試件呈脆性破壞時,應(yīng)取比例極限強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度兩者的小值或二次剪(摩擦試驗)的峰值強(qiáng)度作為巖體抗剪強(qiáng)度;當(dāng)試件呈塑性破壞或彈塑性破壞時,應(yīng)取屈服強(qiáng)度或取二次剪峰值強(qiáng)度作為巖體抗剪強(qiáng)度。

        美國標(biāo)準(zhǔn)[5]強(qiáng)調(diào)當(dāng)確定由各種材料提供的抗剪力時,應(yīng)考慮變形的影響,其巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)通過對完整巖體進(jìn)行的剪切測試獲得的剪切應(yīng)力和法向應(yīng)力散點圖(通常需要9次或更多次測試數(shù)據(jù)),采用優(yōu)定斜率法確定其抗剪強(qiáng)度上下限值,根據(jù)工程實際情況選用,并沒有嚴(yán)格限制選用上限值還是下限值。同時,由于基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法在國外應(yīng)用較早,多數(shù)國外咨詢工程師都習(xí)慣采用此方法進(jìn)行取值。因此,我國公司在開展國外工程勘察設(shè)計時,經(jīng)常遇到業(yè)主咨詢工程師要求采用Hoek-Brown法進(jìn)行壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值的問題,需反復(fù)溝通并進(jìn)行中外方法參數(shù)取值結(jié)果對比后,才能取得業(yè)主咨詢工程師的理解??梢?,在國外工程勘察過程中,有效掌握基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法對我國的勘察設(shè)計企業(yè)非常重要。無論是直接引用Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則還是采用Hoek-Brown法將取值結(jié)果轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)摩爾-庫倫強(qiáng)度參數(shù)c和f,一項基本工作是需要在勘察過程中獲得3個基本參數(shù):地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI、巖石單軸抗壓強(qiáng)度UCS和巖性指標(biāo)mi。GSI=RQD/2+1.5JCond89,RQD表示巖體結(jié)構(gòu)特征;JCond89表示節(jié)理面狀態(tài),直接引用了1989年版RMR系統(tǒng)中節(jié)理面狀態(tài)指標(biāo)的取值結(jié)果,該值在[0,30]之間。UCS可通過試驗獲得,需要注意的是,我國水電行業(yè)實際工作中更加關(guān)注飽和單軸抗壓強(qiáng)度,在Hoek-Brown準(zhǔn)則和取值方法中,UCS指天然單軸抗壓強(qiáng)度,鑒于UCS對最終取值結(jié)果影響相對較小,不是主要因素,可以考慮除壩基巖體以外,按照Hoek-Brown準(zhǔn)則的要求,采用自然樣試驗結(jié)果。mi可以采用室內(nèi)三軸試驗或查詢統(tǒng)計結(jié)果的方式獲得,前者可靠性較好,Hoek等人根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,提出了不同巖石的mi經(jīng)驗值表,可直接查詢。

        3.4 無充填結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值對比

        中美標(biāo)準(zhǔn)在無充填結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方面的差異主要體現(xiàn)在正應(yīng)力水平和破壞模式分析方面。我國標(biāo)準(zhǔn)沒有結(jié)合具體建筑物規(guī)模來考慮;美國標(biāo)準(zhǔn)要求考慮施加在結(jié)構(gòu)面的正應(yīng)力水平,分析可能的剪切破壞模式,進(jìn)行有針對性的取值。

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定,抗剪斷強(qiáng)度應(yīng)取峰值強(qiáng)度,抗剪強(qiáng)度應(yīng)取殘余強(qiáng)度或取二次剪(摩擦試驗)峰值強(qiáng)度。美國標(biāo)準(zhǔn)[5]對無充填結(jié)構(gòu)面定義了低正應(yīng)力表面微凸體爬坡、高正應(yīng)力表面微凸體破壞2種破壞模式,當(dāng)建構(gòu)筑物施加的正應(yīng)力較低時,破壞模式由表面微凸體爬坡控制,抗剪強(qiáng)度參數(shù)為基本摩擦角Фu和一階表面微凸體有效傾斜角i,相應(yīng)τf=σntan(Фu+i),式中,τf為剪應(yīng)力,σn為正應(yīng)力,其上下界剪切強(qiáng)度分別從試驗室測試含有自然非連續(xù)面和已裂開剪切面的樣本中獲得,從光滑已裂開面剪切測試獲得破壞包絡(luò)面下界,可界定Фu,為設(shè)計選擇的摩擦角可從Фu和i的角度總和中獲得,2個角之和不得超過自然非連續(xù)面上界剪切測試獲得的摩擦角。當(dāng)正應(yīng)力水平較高,且超過破壞模式轉(zhuǎn)換應(yīng)力στ時,表現(xiàn)為高正應(yīng)力表面微凸體破壞,τf=ca+σntanФr,式中,Фr為構(gòu)成表面微凸體物質(zhì)的殘余摩擦角,ca為源自表面微凸體的視凝聚力(抗剪強(qiáng)度截距),相應(yīng)破壞模式下的抗剪強(qiáng)度參數(shù)Фr和ca需通過大量原位剪切試驗匯總分析確定。

        3.5 充填結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值對比

        中美標(biāo)準(zhǔn)在充填結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方面的差異主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)面的分類和對構(gòu)造型結(jié)構(gòu)面的取值方面。我國標(biāo)準(zhǔn)按結(jié)構(gòu)面類型進(jìn)行現(xiàn)場試驗和參數(shù)整理分析,考慮結(jié)構(gòu)面厚度和起伏差的影響;美國標(biāo)準(zhǔn)特別關(guān)注結(jié)構(gòu)面的位移歷史,對于結(jié)構(gòu)面的起伏情況一般不考慮。

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定:①軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)根據(jù)巖塊巖屑型、巖屑夾泥型、泥夾巖屑型和泥型分別取值;②抗剪斷強(qiáng)度應(yīng)取峰值強(qiáng)度,當(dāng)試件粘粒含量大于30%或有泥化鏡面或粘土礦物以蒙脫石為主時,抗剪斷強(qiáng)度應(yīng)取流變強(qiáng)度,抗剪強(qiáng)度應(yīng)取屈服強(qiáng)度或殘余強(qiáng)度,整理方法同剛性結(jié)構(gòu)面;③當(dāng)軟弱結(jié)構(gòu)面有一定厚度時,應(yīng)考慮厚度的影響,當(dāng)厚度大于起伏差時,軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)采用軟弱物質(zhì)的抗剪(斷)強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)值,當(dāng)厚度小于起伏差時,還應(yīng)采用起伏差的最小爬坡角,提高軟弱物質(zhì)抗剪(斷)強(qiáng)度試驗值作為標(biāo)準(zhǔn)值。

        美國標(biāo)準(zhǔn)[5]主要考慮充填物的厚度、材料類型、先前應(yīng)力、位移歷史等4個因素,對結(jié)構(gòu)面的起伏情況一般不考慮。①充填結(jié)構(gòu)面位移歷史是主要關(guān)注的問題,當(dāng)充填物性狀表明結(jié)構(gòu)面最近發(fā)生位移,則代表結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度處于或接近其殘余值,相應(yīng)剪切強(qiáng)度選擇應(yīng)基于自然節(jié)理試驗室殘余剪切測試,不考慮粘聚力的影響;②充填結(jié)構(gòu)面先前未發(fā)生位移,抗剪強(qiáng)度則處于或接近其峰值,充填物是否是正常固結(jié)或超固結(jié)土壤具有重要意義,需要通過合理工程判斷進(jìn)行調(diào)整,峰值強(qiáng)度用于由正常固結(jié)粘性材料和所有無粘性材料組成的填料,峰值強(qiáng)度或極限強(qiáng)度用于由低塑性超固結(jié)粘性材料組成的填料,極限強(qiáng)度、重塑填料峰值強(qiáng)度或殘余強(qiáng)度(取決于材料特性)用于由中高度塑性超固結(jié)粘性材料組成的填料。

        3.6 混合破壞模式抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值對比

        我國標(biāo)準(zhǔn)[4]未定義混合破壞模式抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法,工程實踐中,一般考慮裂隙連通率,采用裂隙和巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)加權(quán)平均方法取值。美國標(biāo)準(zhǔn)[5]中,混合破壞模式指關(guān)鍵破壞路徑由非連續(xù)面段和穿過完整巖石的平面段予以界定的模式,由于非連續(xù)面或完整巖石界定的破壞路徑比例鮮為人知,且導(dǎo)致完整巖石破壞的應(yīng)變/位移的數(shù)量級(10倍)要小于非連續(xù)巖石相關(guān)的位移,當(dāng)完整巖石的峰值強(qiáng)度部分已經(jīng)動員起來時,而沿不連續(xù)面的峰值強(qiáng)度被動員起來以前尚只達(dá)到殘余強(qiáng)度。因此,選擇混合模式組合面抗剪強(qiáng)度時,必須基于合理的工程判斷和在類似地質(zhì)條件建設(shè)類似項目所獲得的經(jīng)驗。

        4 主要體會

        (1)中美標(biāo)準(zhǔn)在安全控制指標(biāo)、荷載組合、試驗方法、試驗數(shù)據(jù)整理及參數(shù)取值方面均存在差異。在參數(shù)取值過程中,應(yīng)充分了解使用條件和參數(shù)取值上的差異,避免隨意混用、套用標(biāo)準(zhǔn),未經(jīng)分析就將按國內(nèi)規(guī)范方式下的巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)取值成果直接用于美標(biāo)公式計算,可能導(dǎo)致穩(wěn)定性計算成果存在較大偏差。因此,在使用美標(biāo)進(jìn)行穩(wěn)定性分析計算時,如何獲取與之對應(yīng)的力學(xué)參數(shù),確保計算成果合理是一個關(guān)鍵的問題。

        (2)我國規(guī)范[4]給出了基于巖體質(zhì)量分類的抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)建議值,該成果來源于大量現(xiàn)場剪切試驗的統(tǒng)計分析,但該表對經(jīng)驗取值的來源和可靠性沒有詳細(xì)的分析說明,要得到業(yè)主咨詢工程師的認(rèn)可需反復(fù)溝通解釋,建議我國標(biāo)準(zhǔn)針對此經(jīng)驗參數(shù)表提供詳細(xì)的取值過程分析成果,并公開發(fā)表,提高成果的權(quán)威性,便于我國企業(yè)在國外與咨詢工程師進(jìn)行溝通。同時,我國規(guī)范中所列經(jīng)驗參數(shù)表備注僅適用于壩高70 m以上的硬巖,壩高低于70 m時參考取值,軟巖地基適當(dāng)折減,但沒有具體參考和折減標(biāo)準(zhǔn),建議補(bǔ)充說明。

        (3)我國標(biāo)準(zhǔn)在參數(shù)取值時重視室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗,并有一定的試驗組數(shù)要求,對最終提供的巖土物理力學(xué)參數(shù)一般不反映取值分析的過程,更強(qiáng)調(diào)既往經(jīng)驗的運用;美國標(biāo)準(zhǔn)重視參數(shù)取值過程,要求詳細(xì)說明參數(shù)來源、取值分析過程和最終參數(shù)取值的合理性。

        (4)由于基于Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則的壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法在國外應(yīng)用較早,多數(shù)國外咨詢工程師都習(xí)慣采用此方法進(jìn)行取值。我國公司在開展國外工程勘察設(shè)計時,經(jīng)常遇到業(yè)主咨詢工程師要求采用Hoek-Brown法進(jìn)行壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值的問題,需反復(fù)溝通,并進(jìn)行中外標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)取值結(jié)果對比后,才能取得業(yè)主咨詢工程師的理解并最終接受。因此,在國外工程勘察設(shè)計過程中,有效掌握基于Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則的壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法,對我國勘察設(shè)計企業(yè)走出去非常重要。

        (5)試驗數(shù)據(jù)整理方面,我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)采用各單組試驗成果整理時取小值平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值,當(dāng)采用同一類別巖體或結(jié)構(gòu)面試驗成果整理時取優(yōu)定斜率法的下限值作為標(biāo)準(zhǔn)值;美國標(biāo)準(zhǔn)主要采用優(yōu)定斜率法確定同一類別巖體或結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度上下限值,并沒有嚴(yán)格限制選用上限值還是下限值。

        (6)對混合破壞模式抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值,美國標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)變形協(xié)調(diào)性的影響,我國標(biāo)準(zhǔn)考慮連通率按巖塊和結(jié)構(gòu)面加權(quán)平均來確定混合破壞模式抗剪強(qiáng)度參數(shù),可能存在抗剪強(qiáng)度參數(shù)高估的問題。

        5 結(jié) 語

        在國外工程勘察設(shè)計過程中,我國企業(yè)或多或少都遇到標(biāo)準(zhǔn)的適用性問題,特別是基于我國水電工程實踐總結(jié)提出的巖體及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)經(jīng)驗表,因其取值過程在規(guī)范中沒有詳細(xì)交待,很難被國外業(yè)主和咨詢工程師接受。多數(shù)國外業(yè)主和咨詢工程師對美國標(biāo)準(zhǔn)和Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則較為熟悉,而我國標(biāo)準(zhǔn)在這幾年才大規(guī)模的走出去,外國咨詢工程師對我國規(guī)范不熟悉,一開始自然很難接受。因此,在合同談判時,除了爭取明確采用我國標(biāo)準(zhǔn)外,還要加強(qiáng)外國標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí),進(jìn)行對比研究,在工作過程中反復(fù)溝通,才能取得業(yè)主咨詢工程師的理解,并逐步接受我國標(biāo)準(zhǔn)。

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