《水电水利工程岩石试验规程》DL/T5368－2007编制说明及应用调查

汤大明

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 概述

随着近年来我国改革开放的不断深入，国民经济的快速发展，各种基础设施、工程建设也全面展开。经济要发展，能源需先行，水电水利工程建设属能源基础设施，首当其冲地步入了快速发展阶段，一些新理论、新技术、新方法正在各项水电工程建设实践中被推广运用，从而对现行规程、规范提出了新的要求。鉴于DLJ204-1981《水利水电工程岩石试验规程》(试行)、DL5006-1992《水利水电工程岩石试验规程》(补充部分)已分别颁布实施二十多年和十多年，已不能全面适应近年来迅猛发展的水电水利工程建设中的岩石试验工作，需要及时进行修订。

2 任务来源

本次规程修订是根据国家发展和改革委员会《国家发改委办公厅关于印发2005年行业标准项目计划的通知》(发改办工业【2005】739号)文件的安排，由中国电力企业联合会负责，组织编制人员对水电水利工程行业标准DLJ204-1981《水利水电工程岩石试验规程》(试行)、DL5006-1992《水利水电工程岩石试验规程》(补充部分)(以下简称原规程)进行修订，并将原规程修订为DL/T5368-2007《水电水利工程岩石试验规程》、DL/T5367-2007《水电水利工程岩体应力测试规程》、DL/T5006-2007《水电水利工程岩体观测规程》。确定中国水电顾问集团成都勘测设计研究院为《水电水利工程岩石试验规程》起草单位。

3 修订原则及意义

修订原则为:以原规程为基础，总结我国水电水利工程近二十年岩石试验的实践经验、吸取有关岩石力学发展的科研成果，广泛调查研究、收集国内各相关单位岩石试验的新技术、新方法，与有关技术标准充分协调相融，使修订后的 DL/T5368-2007《水电水利工程岩石试验规程》(以下简称规程)内容完善、结构合理、技术先进、可操作性强，符合《电力行业标准编写基本规定》的要求，充分反映当前国内外水电水利工程岩石试验的科学技术水平，并对水电水利工程岩石试验工作具有明显的指导作用。

修订后的《规程》能更好地反映当前国内外水电工程岩石试验的发展状况，对试验工作有很强的指导作用，能保证各项试验顺利进行;对提高试验成果精度、改善试验成果质量均有很强的推动作用，使获得的试验成果更加真实、可靠，从而为设计、地质等专业提供符合实际的岩石物理力学性质参数，进而为工程设计优化、节约工程投资、减少浪费等提供保障，并能更好地为工程建设、运行等服务。因此，修订原规程具有广泛社会意义的经济效益。

4 修订过程简述

4.1 前期工作

(1)1996年5月，水电水利规划设计总院以水电规勘[1996]0004号关于征求对《水利水电工程岩石试验规程》修订意见的函，明确对原规程进行修订。

(2)1996年5月，水电水利规划设计总院以水电规勘[1996]0005号关于组建水利水电工程岩石试验规程修订组的通知，明确由水电水利规划设计总院、黄委会设计院、长委会长江科学院、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院(以下简称成都院)、中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院、松辽委科研院、中国水电建设集团第十四工程局等七单位组成修订组。

(3)1996年6月26～30日召开了修订组第一次工作会议。会议对修订原则、修订内容、分工、进度计划作了认真的讨论。规程修订主编单位为水电水利规划设计总院。

(4)由于各种原因，水电水利规划设计总院决定将送审稿提交日期延期。

4.2 修订工作重启

(1)规程修订工作的重启自2005年7月开始，根据水电水利规划设计总院指示，起草单位为成都院。

(2)2005年7月，由成都院技术管理部召开了第一次工作会议。会议对当前水电水利行业的总体水平、原规程执行情况、修订原则、规程修订组的人员组成，并对原编写的规程初稿需要修改的内容等进行了认真细致的讨论，取得了共识。成都院指定由院科学研究所负责规程的修订工作。

(3)2005年8月，成都院成立了规程修订组。修订组由9人组成，成员均为岩石试验的技术领导和技术骨干。

(4)2006年9月完成送审稿。

2006年10月28～30日，由水电水利规划设计总院主持在成都召开了规程送审稿审查会。与会专家认为:规程结构合理、内容完善、技术先进、操作性强，符合DL/T600-2001《电力行业标准编写基本规定》的要求，达到了送审稿的深度和要求，一致同意通过审查。

5 规程修订的主要内容

5.1 在比重试验中增列了水中称量法

水中称量法已被广泛应用于土工试验测定砾石比重和建筑材料试验测定粗骨料比重试验中。在早期的岩石试验中，比重试验同样采用水中称量法。原规程在制订过程中曾对比重瓶法和水中称量法进行了比较试验。

比较试验共992个试件，涉及的岩性有灰岩、砂岩、花岗岩、辉绿岩、石英岩、流纹岩等，先进行水中称量法试验，后进行比重瓶法试验，比较结果为:试验值在允许误差±0.02范围内的有631个试件，占63.6%;水中称量法试验值大于比重瓶法(＞0.02)的有 56个试件，占 5.6%;水中称量法试验值小于比重瓶法(＜0.02)的有305个试件，占30.8%。水中称量法试验值大于比重瓶法从理论上讲不合理，应属岩石不均匀性和操作误差造成，且所占百分比小，可忽略不计;水中称量法试验值小于比重瓶法为岩石中存在封闭空隙所致，属正常现象，且差值大多在0.03～0.05范围内，在工程应用计算自重应力时偏于安全。因此，两种试验方法大部分(63.6%)所得成果相当。

根据成都院从1990年至规程修订时对213组、639个试件进行的对比试验研究，涉及岩类有玄武岩、花岗岩、砂岩、大理岩、板岩、千枚岩等，先进行吸水性和水中称量试验，再进行抗压试验，并利用抗压试验后的试件粉碎后进行比重瓶法试验。对比试验成果表明:水中称量法测得的比重值全部等于或小于比重瓶法，其中最大误差为 0.05，误差在 0.00 ～0.02 范围内的试件占80%，均为新鲜、完整的致密性岩石，且饱和吸水率小于0.30%。超过允许误差范围的岩石主要为不同风化程度的岩石和具有空隙或隐裂隙的岩石，且饱和吸水率偏大。

由于水中称量法可以连续测定岩石吸水性、密度、比重和饱和状态下的力学性质等指标，对简化试验步骤、建立岩石指标相关关系具有明显的优点，且精度能满足使用要求。本次修订将水中称量法测定岩石比重方法正式列入规程，但适用于致密性岩石。

对于含封闭空隙较多的喷出岩和沉积岩，当对比重指标要求不高时，仍可采用水中称量法。

5.2 含水率试验中将称量控制改为时间控制

岩石含水率是试件在105℃ ～110℃温度下烘至恒量时所失去的水的质量与试件干质量的比值，以百分数表示。原规程称为含水量，本次修订按《岩土工程基本术语标准》GB/T50279的规定改称为含水率。

(1)关于烘干温度。

本次修订对于一般岩石将其烘干温度定为105℃ ～110℃，对于有易挥发结晶水的岩石，烘干温度宜为55℃～65℃。国内已有规程对烘干温度具有明显的针对性，采用烘干温度为60℃±5℃适用于含石膏和有机质的岩石;采用烘干温度为40℃±5℃适用于黏土类石岩。特殊情况均具有地区性特点，各单位可根据各自的试验经验制订本单位的企业标准。

自然界存在的岩石中很多含有结晶水，但结晶水逸出的温度各不相同。对于石膏和蒙脱石情形如下:

石膏在自然界以两种形式存在:硬石膏(CaSO4)密度为2.9 g/cm3，不受烘干温度高低影响;二水石膏(CaSO4·2H20)密度为 2.4 g/cm3，在一定烘干温度时反应式为:

2CaSO4·2H2O→2CaSO4·0.5H2O+3 H2O↑

相当于含水率18.6%。

黏土矿物中含结晶水(水化水、结构水)的主要有蒙脱石、伊利石、多水高岭石。根据差热分析资料，蒙脱石第一吸热谷出现在50℃ ～250℃，即结晶水逸出从50℃开始。因此，将黏土类岩石烘干温度定为40℃ ±5℃是合理的。

(2)关于烘干时间和稳定标准。

国内现行规程中稳定标准有2类，一类采用称量控制，另一类采用时间控制。

原规程对烘干要求采用称量控制。大量对比资料表明:试件在105℃ ～110℃温度下烘干24 h，已全部达到恒量;作为规程，应有统一规定，本规程涉及试件烘干的试验除含水率试验外，其他需进行烘干的各项试验均规定烘干温度为105℃～110℃、烘干时间为24 h。而时间控制操作简便。为与其他试验控制标准一致，本次修订将烘干稳定标准改为时间控制。

5.3 承压板法岩体变形试验中，删除了矩形板法、双枕法和四枕法

承压板法岩体变形试验是通过刚性或柔性承压板施力于半无限空间岩体表面量测岩体变形，按弹性理论公式计算岩体变形参数。

由于圆形承压板为轴对称，应力条件单一，理论上应力分布均匀，计算公式简单;而方形承压板为非轴对称，存在边角效应而引起应力集中现象，且计算假定复杂。因此，本次修订承压法岩体变形试验采用圆形承压板，删除了原规程中的矩形法、双枕法和四枕法。

5.4 岩体软弱结构面直剪试验每组试体数量由5个修改为不应少于5个

岩体软弱结构面直剪试验采用平推法或斜推法，适用于岩体中的各类软弱结构面，原规程规定每组试体数量为5个。根据对以往大量试验资料进行的整理总结，对于结构复杂、充填物不均匀、起伏变化较大或结构面性状均一性较差的构造型结构面，常出现试验成果分散、不易取得较好的关系曲线，给资料整理带来困难。因此，本次修订修改为每组试体数量不宜少于5个。试验时，可根据结构面性状的实际情况，适当增加试体数量。

5.5 岩体直剪试验每组试体数量由5个修改为5～10个

岩体直剪强度试验采用平推法或斜推法，适用于各类岩体，并要求同一组试验各试体的岩体性质应相同。但岩体是非常复杂的地质体，很难达到试体的岩性条件完全相同。原规程规定每组试体数量为5个。多年来大量试验资料整理积累的经验表明，大部分岩体是很不均一的地质体，受矿物组成、排列不均匀性、裂隙发育程度不同、方位产状不同、风化程度存在差异等因素影响，试验成果离散性较大，从而给成果整理取值带来一定困难。为了取得较好的试验成果，且便于试验资料的整理分析，本次修订修改为每组试体数量为5～10个，试验时可视岩体的均一性和结构特性具体确定试体个数，从而给试验带来一定的灵活性，能更好地保证试验质量。

5.6 在试验工作管理基本要求中增列了试验仪器设备管理

试验仪器设备管理是质量管理工作的重要组成部分，设备仪器正常工作是保证试验顺利进行的前提条件，同时也是保证试验质量、成果精度的重要条件，仪器设备的基本参数和技术条件应符合本规程各项试验的要求。原规程中没有“试验仪器设备管理”内容，为了保质保量顺利完成各项试验，本次修订增加了“试验仪器设备管理”，对仪器设备的校验、保管、养护、维修、存放、搬运、管理、检定周期、标识、使用记录以及对不合格仪器设备的处理、报废等都进行了具体而详细的规定。

5.7 对规范全文进行梳理

加强了整个规程全文叙述的科学性和逻辑性，做到了层次分明、步骤明确、交代清楚，用词更准确，条理更清晰，结构更合理。

6 分析评价和建议

(1)与原规程相比，按DL/T600－2001《电力行业标准编写基本规定》要求修订后的规程具有结构合理、内容完善、技术先进、操作性强、用语简练科学、不易产生歧义等特点。

(2)本次修订根据各试验室现有的设备条件，吸收了当前国内先进的设备和先进的试验方法以及试验经验，使本规程在总体上达到国内先进水平。

7 规程使用情况反馈

修订后的规程已颁布实施近四年，经过对使用本规程的中国水电工程顾问集团北京勘测设计研究院、华东勘测设计研究院、中南勘测设计研究院、昆明勘测设计研究院、贵阳勘测设计研究院、西北勘测设计研究院等有关单位回访，普遍反映本规程使用情况良好，暂无原则性意见。

[1]水电水利工程岩石试验规程，DL/T5368－2007[S].

[2]水利水电工程岩石试验规程(试行)，DLJ204－1981[S].

[3]水利水电工程岩石试验规程(补充部分)，DL5006－1992[S].

[4]工程岩体试验方法标准，GB/T50266－99[S].