《水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5368－2007編制說明及應(yīng)用調(diào)查

湯大明

(中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 概述

隨著近年來我國(guó)改革開放的不斷深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種基礎(chǔ)設(shè)施、工程建設(shè)也全面展開。經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，能源需先行，水電水利工程建設(shè)屬能源基礎(chǔ)設(shè)施，首當(dāng)其沖地步入了快速發(fā)展階段，一些新理論、新技術(shù)、新方法正在各項(xiàng)水電工程建設(shè)實(shí)踐中被推廣運(yùn)用，從而對(duì)現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范提出了新的要求。鑒于DLJ204-1981《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(試行)、DL5006-1992《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(補(bǔ)充部分)已分別頒布實(shí)施二十多年和十多年，已不能全面適應(yīng)近年來迅猛發(fā)展的水電水利工程建設(shè)中的巖石試驗(yàn)工作，需要及時(shí)進(jìn)行修訂。

2 任務(wù)來源

本次規(guī)程修訂是根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)《國(guó)家發(fā)改委辦公廳關(guān)于印發(fā)2005年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃的通知》(發(fā)改辦工業(yè)【2005】739號(hào))文件的安排，由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)負(fù)責(zé)，組織編制人員對(duì)水電水利工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DLJ204-1981《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(試行)、DL5006-1992《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(補(bǔ)充部分)(以下簡(jiǎn)稱原規(guī)程)進(jìn)行修訂，并將原規(guī)程修訂為DL/T5368-2007《水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》、DL/T5367-2007《水電水利工程巖體應(yīng)力測(cè)試規(guī)程》、DL/T5006-2007《水電水利工程巖體觀測(cè)規(guī)程》。確定中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院為《水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》起草單位。

3 修訂原則及意義

修訂原則為:以原規(guī)程為基礎(chǔ)，總結(jié)我國(guó)水電水利工程近二十年巖石試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、吸取有關(guān)巖石力學(xué)發(fā)展的科研成果，廣泛調(diào)查研究、收集國(guó)內(nèi)各相關(guān)單位巖石試驗(yàn)的新技術(shù)、新方法，與有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)充分協(xié)調(diào)相融，使修訂后的 DL/T5368-2007《水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱規(guī)程)內(nèi)容完善、結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、可操作性強(qiáng)，符合《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫基本規(guī)定》的要求，充分反映當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水電水利工程巖石試驗(yàn)的科學(xué)技術(shù)水平，并對(duì)水電水利工程巖石試驗(yàn)工作具有明顯的指導(dǎo)作用。

修訂后的《規(guī)程》能更好地反映當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水電工程巖石試驗(yàn)的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)試驗(yàn)工作有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，能保證各項(xiàng)試驗(yàn)順利進(jìn)行;對(duì)提高試驗(yàn)成果精度、改善試驗(yàn)成果質(zhì)量均有很強(qiáng)的推動(dòng)作用，使獲得的試驗(yàn)成果更加真實(shí)、可靠，從而為設(shè)計(jì)、地質(zhì)等專業(yè)提供符合實(shí)際的巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而為工程設(shè)計(jì)優(yōu)化、節(jié)約工程投資、減少浪費(fèi)等提供保障，并能更好地為工程建設(shè)、運(yùn)行等服務(wù)。因此，修訂原規(guī)程具有廣泛社會(huì)意義的經(jīng)濟(jì)效益。

4 修訂過程簡(jiǎn)述

4.1 前期工作

(1)1996年5月，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以水電規(guī)勘[1996]0004號(hào)關(guān)于征求對(duì)《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》修訂意見的函，明確對(duì)原規(guī)程進(jìn)行修訂。

(2)1996年5月，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以水電規(guī)勘[1996]0005號(hào)關(guān)于組建水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程修訂組的通知，明確由水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、黃委會(huì)設(shè)計(jì)院、長(zhǎng)委會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院、中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院(以下簡(jiǎn)稱成都院)、中國(guó)水電顧問集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、松遼委科研院、中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)第十四工程局等七單位組成修訂組。

(3)1996年6月26～30日召開了修訂組第一次工作會(huì)議。會(huì)議對(duì)修訂原則、修訂內(nèi)容、分工、進(jìn)度計(jì)劃作了認(rèn)真的討論。規(guī)程修訂主編單位為水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院。

(4)由于各種原因，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院決定將送審稿提交日期延期。

4.2 修訂工作重啟

(1)規(guī)程修訂工作的重啟自2005年7月開始，根據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院指示，起草單位為成都院。

(2)2005年7月，由成都院技術(shù)管理部召開了第一次工作會(huì)議。會(huì)議對(duì)當(dāng)前水電水利行業(yè)的總體水平、原規(guī)程執(zhí)行情況、修訂原則、規(guī)程修訂組的人員組成，并對(duì)原編寫的規(guī)程初稿需要修改的內(nèi)容等進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的討論，取得了共識(shí)。成都院指定由院科學(xué)研究所負(fù)責(zé)規(guī)程的修訂工作。

(3)2005年8月，成都院成立了規(guī)程修訂組。修訂組由9人組成，成員均為巖石試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)骨干。

(4)2006年9月完成送審稿。

2006年10月28～30日，由水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院主持在成都召開了規(guī)程送審稿審查會(huì)。與會(huì)專家認(rèn)為:規(guī)程結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容完善、技術(shù)先進(jìn)、操作性強(qiáng)，符合DL/T600-2001《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫基本規(guī)定》的要求，達(dá)到了送審稿的深度和要求，一致同意通過審查。

5 規(guī)程修訂的主要內(nèi)容

5.1 在比重試驗(yàn)中增列了水中稱量法

水中稱量法已被廣泛應(yīng)用于土工試驗(yàn)測(cè)定礫石比重和建筑材料試驗(yàn)測(cè)定粗骨料比重試驗(yàn)中。在早期的巖石試驗(yàn)中，比重試驗(yàn)同樣采用水中稱量法。原規(guī)程在制訂過程中曾對(duì)比重瓶法和水中稱量法進(jìn)行了比較試驗(yàn)。

比較試驗(yàn)共992個(gè)試件，涉及的巖性有灰?guī)r、砂巖、花崗巖、輝綠巖、石英巖、流紋巖等，先進(jìn)行水中稱量法試驗(yàn)，后進(jìn)行比重瓶法試驗(yàn)，比較結(jié)果為:試驗(yàn)值在允許誤差±0.02范圍內(nèi)的有631個(gè)試件，占63.6%;水中稱量法試驗(yàn)值大于比重瓶法(＞0.02)的有 56個(gè)試件，占 5.6%;水中稱量法試驗(yàn)值小于比重瓶法(＜0.02)的有305個(gè)試件，占30.8%。水中稱量法試驗(yàn)值大于比重瓶法從理論上講不合理，應(yīng)屬巖石不均勻性和操作誤差造成，且所占百分比小，可忽略不計(jì);水中稱量法試驗(yàn)值小于比重瓶法為巖石中存在封閉空隙所致，屬正常現(xiàn)象，且差值大多在0.03～0.05范圍內(nèi)，在工程應(yīng)用計(jì)算自重應(yīng)力時(shí)偏于安全。因此，兩種試驗(yàn)方法大部分(63.6%)所得成果相當(dāng)。

根據(jù)成都院從1990年至規(guī)程修訂時(shí)對(duì)213組、639個(gè)試件進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)研究，涉及巖類有玄武巖、花崗巖、砂巖、大理巖、板巖、千枚巖等，先進(jìn)行吸水性和水中稱量試驗(yàn)，再進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，并利用抗壓試驗(yàn)后的試件粉碎后進(jìn)行比重瓶法試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)成果表明:水中稱量法測(cè)得的比重值全部等于或小于比重瓶法，其中最大誤差為 0.05，誤差在 0.00 ～0.02 范圍內(nèi)的試件占80%，均為新鮮、完整的致密性巖石，且飽和吸水率小于0.30%。超過允許誤差范圍的巖石主要為不同風(fēng)化程度的巖石和具有空隙或隱裂隙的巖石，且飽和吸水率偏大。

由于水中稱量法可以連續(xù)測(cè)定巖石吸水性、密度、比重和飽和狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)等指標(biāo)，對(duì)簡(jiǎn)化試驗(yàn)步驟、建立巖石指標(biāo)相關(guān)關(guān)系具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，且精度能滿足使用要求。本次修訂將水中稱量法測(cè)定巖石比重方法正式列入規(guī)程，但適用于致密性巖石。

對(duì)于含封閉空隙較多的噴出巖和沉積巖，當(dāng)對(duì)比重指標(biāo)要求不高時(shí)，仍可采用水中稱量法。

5.2 含水率試驗(yàn)中將稱量控制改為時(shí)間控制

巖石含水率是試件在105℃ ～110℃溫度下烘至恒量時(shí)所失去的水的質(zhì)量與試件干質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。原規(guī)程稱為含水量，本次修訂按《巖土工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50279的規(guī)定改稱為含水率。

(1)關(guān)于烘干溫度。

本次修訂對(duì)于一般巖石將其烘干溫度定為105℃ ～110℃，對(duì)于有易揮發(fā)結(jié)晶水的巖石，烘干溫度宜為55℃～65℃。國(guó)內(nèi)已有規(guī)程對(duì)烘干溫度具有明顯的針對(duì)性，采用烘干溫度為60℃±5℃適用于含石膏和有機(jī)質(zhì)的巖石;采用烘干溫度為40℃±5℃適用于黏土類石巖。特殊情況均具有地區(qū)性特點(diǎn)，各單位可根據(jù)各自的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)制訂本單位的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

自然界存在的巖石中很多含有結(jié)晶水，但結(jié)晶水逸出的溫度各不相同。對(duì)于石膏和蒙脫石情形如下:

石膏在自然界以兩種形式存在:硬石膏(CaSO4)密度為2.9 g/cm3，不受烘干溫度高低影響;二水石膏(CaSO4·2H20)密度為 2.4 g/cm3，在一定烘干溫度時(shí)反應(yīng)式為:

2CaSO4·2H2O→2CaSO4·0.5H2O+3 H2O↑

相當(dāng)于含水率18.6%。

黏土礦物中含結(jié)晶水(水化水、結(jié)構(gòu)水)的主要有蒙脫石、伊利石、多水高嶺石。根據(jù)差熱分析資料，蒙脫石第一吸熱谷出現(xiàn)在50℃ ～250℃，即結(jié)晶水逸出從50℃開始。因此，將黏土類巖石烘干溫度定為40℃ ±5℃是合理的。

(2)關(guān)于烘干時(shí)間和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)程中穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)有2類，一類采用稱量控制，另一類采用時(shí)間控制。

原規(guī)程對(duì)烘干要求采用稱量控制。大量對(duì)比資料表明:試件在105℃ ～110℃溫度下烘干24 h，已全部達(dá)到恒量;作為規(guī)程，應(yīng)有統(tǒng)一規(guī)定，本規(guī)程涉及試件烘干的試驗(yàn)除含水率試驗(yàn)外，其他需進(jìn)行烘干的各項(xiàng)試驗(yàn)均規(guī)定烘干溫度為105℃～110℃、烘干時(shí)間為24 h。而時(shí)間控制操作簡(jiǎn)便。為與其他試驗(yàn)控制標(biāo)準(zhǔn)一致，本次修訂將烘干穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)改為時(shí)間控制。

5.3 承壓板法巖體變形試驗(yàn)中，刪除了矩形板法、雙枕法和四枕法

承壓板法巖體變形試驗(yàn)是通過剛性或柔性承壓板施力于半無限空間巖體表面量測(cè)巖體變形，按彈性理論公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。

由于圓形承壓板為軸對(duì)稱，應(yīng)力條件單一，理論上應(yīng)力分布均勻，計(jì)算公式簡(jiǎn)單;而方形承壓板為非軸對(duì)稱，存在邊角效應(yīng)而引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，且計(jì)算假定復(fù)雜。因此，本次修訂承壓法巖體變形試驗(yàn)采用圓形承壓板，刪除了原規(guī)程中的矩形法、雙枕法和四枕法。

5.4 巖體軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)每組試體數(shù)量由5個(gè)修改為不應(yīng)少于5個(gè)

巖體軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)采用平推法或斜推法，適用于巖體中的各類軟弱結(jié)構(gòu)面，原規(guī)程規(guī)定每組試體數(shù)量為5個(gè)。根據(jù)對(duì)以往大量試驗(yàn)資料進(jìn)行的整理總結(jié)，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、充填物不均勻、起伏變化較大或結(jié)構(gòu)面性狀均一性較差的構(gòu)造型結(jié)構(gòu)面，常出現(xiàn)試驗(yàn)成果分散、不易取得較好的關(guān)系曲線，給資料整理帶來困難。因此，本次修訂修改為每組試體數(shù)量不宜少于5個(gè)。試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)結(jié)構(gòu)面性狀的實(shí)際情況，適當(dāng)增加試體數(shù)量。

5.5 巖體直剪試驗(yàn)每組試體數(shù)量由5個(gè)修改為5～10個(gè)

巖體直剪強(qiáng)度試驗(yàn)采用平推法或斜推法，適用于各類巖體，并要求同一組試驗(yàn)各試體的巖體性質(zhì)應(yīng)相同。但巖體是非常復(fù)雜的地質(zhì)體，很難達(dá)到試體的巖性條件完全相同。原規(guī)程規(guī)定每組試體數(shù)量為5個(gè)。多年來大量試驗(yàn)資料整理積累的經(jīng)驗(yàn)表明，大部分巖體是很不均一的地質(zhì)體，受礦物組成、排列不均勻性、裂隙發(fā)育程度不同、方位產(chǎn)狀不同、風(fēng)化程度存在差異等因素影響，試驗(yàn)成果離散性較大，從而給成果整理取值帶來一定困難。為了取得較好的試驗(yàn)成果，且便于試驗(yàn)資料的整理分析，本次修訂修改為每組試體數(shù)量為5～10個(gè)，試驗(yàn)時(shí)可視巖體的均一性和結(jié)構(gòu)特性具體確定試體個(gè)數(shù)，從而給試驗(yàn)帶來一定的靈活性，能更好地保證試驗(yàn)質(zhì)量。

5.6 在試驗(yàn)工作管理基本要求中增列了試驗(yàn)儀器設(shè)備管理

試驗(yàn)儀器設(shè)備管理是質(zhì)量管理工作的重要組成部分，設(shè)備儀器正常工作是保證試驗(yàn)順利進(jìn)行的前提條件，同時(shí)也是保證試驗(yàn)質(zhì)量、成果精度的重要條件，儀器設(shè)備的基本參數(shù)和技術(shù)條件應(yīng)符合本規(guī)程各項(xiàng)試驗(yàn)的要求。原規(guī)程中沒有“試驗(yàn)儀器設(shè)備管理”內(nèi)容，為了保質(zhì)保量順利完成各項(xiàng)試驗(yàn)，本次修訂增加了“試驗(yàn)儀器設(shè)備管理”，對(duì)儀器設(shè)備的校驗(yàn)、保管、養(yǎng)護(hù)、維修、存放、搬運(yùn)、管理、檢定周期、標(biāo)識(shí)、使用記錄以及對(duì)不合格儀器設(shè)備的處理、報(bào)廢等都進(jìn)行了具體而詳細(xì)的規(guī)定。

5.7 對(duì)規(guī)范全文進(jìn)行梳理

加強(qiáng)了整個(gè)規(guī)程全文敘述的科學(xué)性和邏輯性，做到了層次分明、步驟明確、交代清楚，用詞更準(zhǔn)確，條理更清晰，結(jié)構(gòu)更合理。

6 分析評(píng)價(jià)和建議

(1)與原規(guī)程相比，按DL/T600－2001《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫基本規(guī)定》要求修訂后的規(guī)程具有結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容完善、技術(shù)先進(jìn)、操作性強(qiáng)、用語(yǔ)簡(jiǎn)練科學(xué)、不易產(chǎn)生歧義等特點(diǎn)。

(2)本次修訂根據(jù)各試驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備條件，吸收了當(dāng)前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備和先進(jìn)的試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，使本規(guī)程在總體上達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

7 規(guī)程使用情況反饋

修訂后的規(guī)程已頒布實(shí)施近四年，經(jīng)過對(duì)使用本規(guī)程的中國(guó)水電工程顧問集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院等有關(guān)單位回訪，普遍反映本規(guī)程使用情況良好，暫無原則性意見。

[1]水電水利工程巖石試驗(yàn)規(guī)程，DL/T5368－2007[S].

[2]水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程(試行)，DLJ204－1981[S].

[3]水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程(補(bǔ)充部分)，DL5006－1992[S].

[4]工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，GB/T50266－99[S].