娜孜拉·吐斯布那比　欒永泉

摘 要：國內(nèi)外大壩壩基經(jīng)常出現(xiàn)不同規(guī)模的斷層破碎帶，處理方案不多且傳統(tǒng)性強(qiáng)，目前尚無完善的理論分析研究。根據(jù)傳統(tǒng)方法處理的大壩基礎(chǔ)斷層破碎帶運(yùn)行情況良好，未見明顯的破壞。本工程根據(jù)簡明的公式計算斷層破碎帶處理深度，以供類似工程參考使用。

關(guān)鍵詞：大壩；斷層；灌漿

1 水庫概況及施工中遇到的斷層破碎帶問題

烏拉斯特水庫為Ⅲ等中型工程，壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩長425m，最大壩高68m。壩頂寬度8m，上下游壩坡均為1：1.8。大壩河床段寬度為120m，其余壩段坐落在巖石基礎(chǔ)上。在壩基處理施工過程中，大壩右岸心墻基礎(chǔ)開挖過程中發(fā)現(xiàn)一條斷層破碎帶，擠壓片理化帶呈舒緩波狀，總體走向NW290°傾NW傾角80-85°，片理化帶北側(cè)的傾角多以80°為主，南側(cè)的傾角多為85°。帶寬7m左右，帶內(nèi)片理化發(fā)育，多為片狀碎裂巖和泥質(zhì)，呈黃褐色。破碎帶與壩軸線交角30°左右，與軸線在0+329-0+343處相交。該處大壩壩高為35m。

2 斷層破碎帶對工程的影響

（1）斷層降低了地基巖體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，斷層破碎帶力學(xué)強(qiáng)度低，壓縮性大，會發(fā)生較大沉陷，易造成建筑物沉陷或者傾斜。

（2）斷層面是極不穩(wěn)定的滑移面，對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定有重要影響。

（3）沿斷裂破碎帶地段易形成風(fēng)化深槽及巖溶發(fā)育帶。

（4）構(gòu)造斷裂帶在新的地殼運(yùn)動影響下易發(fā)生新的移動，因構(gòu)造斷裂帶是地表薄弱地帶，若有新的地殼運(yùn)動發(fā)生時，往往引起附近斷裂帶產(chǎn)生新的移動，影響建筑物的穩(wěn)定。

3 壩下斷層破碎帶處理的理論分析

通過查閱類似工程書籍，壩基巖體中經(jīng)常遇到不同規(guī)模、產(chǎn)狀及性質(zhì)的斷層破碎帶或斷層交匯帶，常影響到壩體的安全，對它們的處理乃是一項(xiàng)十分重要的工作。在確定處理方案之前，必須具備詳細(xì)的地質(zhì)資料和各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括：斷層破碎帶的平面和空間位置及其與壩體的相互關(guān)系，斷層破碎帶的產(chǎn)狀、規(guī)模，構(gòu)造巖的巖性、物理和水理性質(zhì)、力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)、斷層破碎帶的滲透特性等。對于位于壩基以外的，特別是橫河方向的斷層，當(dāng)其對壩基深層抗滑穩(wěn)定、壩基水平位移和壓縮變形等有較大影響時，應(yīng)與壩基范圍內(nèi)的斷層一并研究處理。

國外對于斷層破碎帶的處理亦采用開挖回填混凝土形成梁塞的結(jié)構(gòu)型式，推導(dǎo)了混凝土回填深度的簡明計算公式。文章例舉美國和日本壩工設(shè)計規(guī)范計算公式。

美國公式：d=0.002bH+5（適用于H≥150英尺）

d=0.3b+5（適用于H<150英尺）

式中：H-建基面以上壩高（英尺）；b-斷層破碎帶寬度（英尺）。

日本公式：d=■

式中：n-抗剪斷摩擦安全系數(shù)；H-作用于斷層處理區(qū)間的剪力（噸）；V-作用于斷層處理區(qū)間的法向力（噸）；f-內(nèi)摩擦系數(shù)（包括斷層的f值和斷層與混凝土間的f值，取其中的小值）；τ0-抗剪斷強(qiáng)度（巖石的值和混凝土的值，取其中的小值）（噸/米2）；l-混凝土回填的長度（米）。

對于規(guī)模不大，由糜棱巖、斷層泥等組成的斷層破碎帶，當(dāng)其對壩基強(qiáng)度和壓縮變形有一定影響時，可采用混凝土塞進(jìn)行處理加固?；炷寥纳疃葢?yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力大小，構(gòu)造與新鮮完整巖石的彈性模量比值，斷層破碎帶的產(chǎn)狀、寬度等因素通過計算確定，一般情況，為斷層破碎帶寬度的1.0-1.5倍。

通過以上理論分析結(jié)合本工程實(shí)際，采用簡明的美國公式。此處壩高小于45m，通過計算，混凝土回填深度為3.8m。另外本處灌漿蓋板厚度為1.0m，設(shè)計混凝土回填總深度為5.0m。兩側(cè)巖石開挖邊坡為1：0.5，以此形成混凝土塞。斷層位置及具體處理方案見圖1。（圖中斷層破碎帶剖面方向與斷層走向有一定夾角，故圖示寬度超過7m。）

4 斷層破碎帶處理輔助措施

除上述斷層破碎帶的處理，以改善壩基受力條件外，還應(yīng)研究綜合加固壩基及改善壩體結(jié)構(gòu)型式。如加強(qiáng)斷層區(qū)范圍的固結(jié)灌漿，加大壩體底寬以改善壩基應(yīng)力，橫縫進(jìn)行灌漿或設(shè)置鍵槽以增強(qiáng)壩體的剛度，適應(yīng)壩基可能產(chǎn)生的沉陷，為保證回填混凝土與巖壁的良好結(jié)合，在邊坡區(qū)內(nèi)必要時進(jìn)行接觸灌漿等。同時應(yīng)制定合適的施工工藝，以保證回填混凝土的質(zhì)量。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對斷層破碎帶的防滲排水處理，特別是對透水性較大而貫穿壩基上下游的斷層，或者蓄水后可能產(chǎn)生滲透破壞的斷層，對它們的防滲處理尤應(yīng)慎重，并應(yīng)適當(dāng)提高處理標(biāo)準(zhǔn)。

本工程原設(shè)計為單排帷幕灌漿，雙排固結(jié)灌漿，間排距均為2m。為了輔助處理此處斷層破碎帶，將帷幕灌漿加密為兩排，并加強(qiáng)固結(jié)灌漿。本工程設(shè)計為堆石壩，壩體排水性能較好，故不用做專門防滲處理。僅要求在壩基混凝土塞上部與瀝青混凝土心墻下游填筑過渡料。過渡料填筑要求為顆粒級配連續(xù)，最大粒徑為80mm，小于5mm粒徑含量為25-35%，小于0.075mm粒徑含量小于5%，滲透系數(shù)不小于10-3cm/s，相對密度Dr≥0.80。

對于斷層破碎帶，還可采用混凝土拱的處理形式使壩體應(yīng)力傳送到兩側(cè)的完整巖石上，避免斷層破碎帶產(chǎn)生過大變形，惡化壩體應(yīng)力條件。但是，混凝土拱的受力條件比較復(fù)雜，施工工藝要求高，故在國內(nèi)只在一些小斷層的處理上使用這種方法。本工程位于嚴(yán)寒地區(qū)，環(huán)境惡劣，并未采用混凝土拱的處理形式。

不論采用何種型式，都要做好斷層處理區(qū)壩體、壩基的各項(xiàng)觀測工作，及時掌握它們的工作條件，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，應(yīng)立即研究進(jìn)行補(bǔ)充處理。

5 結(jié)束語

壩基斷層破碎帶處理問題至關(guān)重要，而目前的處理方法不多。本工程根據(jù)簡明的公式計算斷層破碎帶處理深度，并做了輔助處理工作，以供類似工程參考使用。其他工程若有條件做相關(guān)試驗(yàn)研究可采用比較復(fù)雜的日本公式。

參考文獻(xiàn)

[1]長江委設(shè)計院.混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范[M].水利水電出版社，2005.

[2]長江規(guī)劃辦.巖石壩基工程地質(zhì)[M].水利電力出版社，1982.