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        葠窩水庫壩基巖體質(zhì)量分析評價(jià)

        2020-05-07 04:54:06豐亞麗
        黑龍江水利科技 2020年2期
        關(guān)鍵詞:壩段壩址壩基

        豐亞麗

        (遼寧省盤錦水文局,遼寧 盤錦 124010)

        1 概 述

        根據(jù)葠窩水庫的詳細(xì)調(diào)查和壩基基礎(chǔ)的開挖,確定其巖性主要為前震旦系的變質(zhì)巖,產(chǎn)狀為350°SW∠65°-70°,與壩軸大致平行,壩基的主要巖性特征如下:

        1)石英變粒巖為灰黑色,呈隱晶質(zhì),致密結(jié)構(gòu),高巖石強(qiáng)度和硬度,耐風(fēng)化力強(qiáng),在壩址廣泛暴露。

        2)黑云母石英花崗巖為新鮮巖石,呈淺灰色,其風(fēng)化巖石為淺黃色,巖體較為發(fā)達(dá),但其耐候性相對較弱,大部分分布在左岸壩基上。

        3)云母綠泥石片巖為黃綠色,但其耐候性相對差,形狀比較明顯,風(fēng)化程度較深,呈條帶狀分布在在壩址處。挖掘施工發(fā)現(xiàn)如果有云母綠泥石片巖段,它們都顯示出深風(fēng)化槽或風(fēng)化囊形狀。

        4)石英巖脈:乳白色,沿縫隙侵入,分布寬度約1-5cm,分布在4號和5號壩段,周圍巖石及巖脈的結(jié)合及其緊密[1]。

        2 壩段構(gòu)造特點(diǎn)

        斷層結(jié)構(gòu)在壩址處形成,結(jié)構(gòu)線主要是以壩體軸線的推斷層和逆斷層及平行壩軸的剪切節(jié)理為主,由于斷層結(jié)構(gòu)斷裂,壩址區(qū)的巖體大部分已經(jīng)破碎。由大壩基礎(chǔ)的開挖揭露了35個(gè)不同大小的斷層,斷層寬度從0.05到1.80 m變化不等,延伸的長度最小約為10 m,最大長度超過200 m,它們中的大多數(shù)平行于大壩軸線,并貫穿整個(gè)大壩基礎(chǔ)。根據(jù)分布位置,斷裂性質(zhì),發(fā)生周期和發(fā)生特征,可將壩址區(qū)域的斷裂斷裂帶大致可分為6組。

        2.1 右岸壩肩貫通河床斷層

        該斷層在N20°-29°E,趨于NW,傾角為58°-71°,是具有平推特性的逆斷層。例如F26、F17、F18和F01-06、F09-10,每個(gè)斷層的間距在1到16 m之間。斷層斷裂帶的寬度沿延伸方向變化很大,較小的斷裂帶<1 cm,而寬度>1 m。斷層可分為斷層泥及斷層角礫巖,除F18外,此該斷層對泄漏的影響很小。

        2.2 壩基軸線的河床附近的斷層

        該組斷層走向N20°-28°W,趨勢為SW,傾角為55°-75°,為逆斷層[2],斷層的分布寬度是不同的,斷裂帶5-8cm處有裂縫,斷裂帶寬約為1.0m。這組斷層主要是由F40組成,跨越8號-24號壩段,其次是7條F59-63和F40-41,斷層平行間距一般為2-4m和8-10m。

        2.3 壩基平推斷層

        平推斷層大部分較平坦的,走向N20°-30°W,傾向?yàn)镾W,傾角為57°-65°,斷層破碎帶的寬度約為0.4-1.4m,且斷層物質(zhì)較為明顯,F(xiàn)65分布在25-31號壩段處是該組斷層的主體,另外,還有一些小斷層。

        2.4 左岸斜穿壩線斷層

        該斷層走向?yàn)镹38°-42°E,傾向于SE,傾角58°-67°,屬于具有平推性的逆斷層,該組斷層由五個(gè)大小和寬度不同的斷層組成,這些包括F10、F10-1、F64、F8和F8-1,每個(gè)斷層的總間距為8m,最大間距為15m,由于巖石的破裂,斷層致密,并與大壩的上游和下游連通,因此對大壩的穩(wěn)定性和滲漏影響很大[2]

        2.5 垂直壩軸斷層

        該斷層走向?yàn)镹75°-85°E,傾向?yàn)镹W,傾角46°-74°,由一組較小的正斷層組成,延伸較短,斷層斷裂帶相對狹窄,一般寬度僅有20-40cm。

        2.6斜壩基礎(chǔ)小斷層

        該組中的斷層主要包括F16壩段的10號-12號,F(xiàn)39的20號和21號,F(xiàn)10的29號,走向 N48°-54°W,向SW傾斜,傾斜角度為70°-72°。斷層上形成刮痕,斷層泥和碎石塊,寬度為4-40cm,它相對于壩線傾斜,但不穿透上下壩的基礎(chǔ)。

        3 壩基巖體的風(fēng)化特性

        大壩基礎(chǔ)調(diào)查結(jié)果表明,風(fēng)化巖石隨著深度的增加而逐漸減小[3]。壩址各部位風(fēng)化巖隨深度變化規(guī)律見表1。

        表1 不同部位風(fēng)化巖隨深度變化規(guī)律

        不同的巖性具有不同程度的風(fēng)化作用,通常,在壩址上的花崗石的風(fēng)化程度沒有顯著差異,相比之下,綠泥石片巖的耐候性極差,快速風(fēng)化,其風(fēng)化變質(zhì)程度深,左岸和電站廠房下游河床壩段下游的綠泥石片巖弱風(fēng)化層埋藏深度為10-13m,是該地區(qū)弱風(fēng)化層埋藏深度的1倍以上,在壩基開挖后,右岸1-4號壩底面為弱風(fēng)化巖石頂面,5-23號壩段為河床壩段,壩體各段開挖面不平坦,高差約1.5m,灌漿廊道和排水廊道開挖深度相對較大,基巖面高程基本控制在53m和55m,其軸線呈槽形,相對壩體基礎(chǔ)寬度為8-9m,深度為3-4m,左岸24號-31號坡段的底面為弱風(fēng)化巖石頂面。根據(jù)以上壩基開挖分析,大部分壩段建在弱風(fēng)化巖石的中上部,小部分壩段建在弱風(fēng)化巖石的下部和頂部,大壩基礎(chǔ)開挖深度不大[4]。

        4 壩基巖體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

        在調(diào)查期和施工期,對巖性為石英及云母石英變粒巖兩個(gè)巖性微風(fēng)化巖和弱風(fēng)化巖進(jìn)行了許多力學(xué)測試。其試驗(yàn)成果詳見表2-表4。

        表2 石英變粒巖抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果表

        抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)成果見圖1-圖4。

        圖1 剪應(yīng)力-垂直應(yīng)力(τ-p)關(guān)系線圖(抗剪斷-第Ⅱ階段)

        圖 2 剪應(yīng)力-垂直應(yīng)力(τ-p)關(guān)系曲線圖(抗剪斷-第I階段(末尾值))

        符號說明;×-新鮮巖石;△-片巖;O-變粒巖的;微風(fēng)化巖;●-變粒巖的;弱風(fēng)化巖圖3 剪應(yīng)力與垂直應(yīng)力(τ-p)關(guān)系線圖(抗剪試驗(yàn)-第Ⅱ階段)

        圖 4 剪應(yīng)力與垂直應(yīng)力(τ-p)關(guān)系曲線圖(抗剪試驗(yàn)-第I階段(末尾值))

        試驗(yàn)階段新鮮變粒巖石新鮮的綠泥石片巖微風(fēng)化變粒巖強(qiáng)風(fēng)化變粒巖抗剪斷試驗(yàn)第Ⅰ階段末尾值第Ⅱ階段φ58.5°55°55°50°f1.631.431.431.20C12.35.55.55.2φ68°62°64°62°f2.481.882.051.88C18.26.07.27.0抗剪試驗(yàn)第Ⅰ階段末尾值第Ⅱ階段β24°28°32°32°f0.450.530.630.63C2.22.54.04.0β31°31°31°31°f0.60.60.60.6C7.68.49.29.2

        技術(shù)設(shè)計(jì)階段根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)成果對壩基不同巖性變形模量提出建議值,見表4。

        表4 壩址不同巖性及構(gòu)造帶變形模量建議值表

        5 壩基巖體質(zhì)量分析評價(jià)

        巖體強(qiáng)度、風(fēng)化程度及完整性和環(huán)境濕度影響是影響壩基巖體質(zhì)量的主要因素。考慮到以上的因素,對壩基各壩段的巖體進(jìn)行定量分析和評價(jià)。見表5。

        表5 各壩段巖體質(zhì)量評價(jià)表

        從表5可知,葠窩水庫壩基弱風(fēng)化巖巖體質(zhì)量中等,屬于Ⅲ級巖體,巖石質(zhì)量較好,略受水的影響,巖體質(zhì)量受巖體完整性和風(fēng)化程度控制,對壩體抗滑穩(wěn)定影響較大。

        根據(jù)現(xiàn)行《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》,對壩基各壩段巖體質(zhì)量進(jìn)行評定。壩址巖石抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明,壩基各壩段變粒巖以弱風(fēng)化為主,抗壓強(qiáng)度平均值均>100MPa,屬于堅(jiān)硬巖。采用規(guī)范中巖體質(zhì)量指標(biāo)(BQ)計(jì)算公式:

        BQ=90+3Rc+250Kv

        (1)

        式中:Rc為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度,MPa;Kv為巖體完整性系數(shù)。

        計(jì)算結(jié)果見表6。

        表6 各壩段巖體質(zhì)量評價(jià)表

        根據(jù)表6巖體質(zhì)量指標(biāo),對壩基巖體進(jìn)行質(zhì)量分級,其中1號-3號壩段壩基巖體為Ⅱ級,其它壩段壩基巖體為Ⅲ級。

        表7 各壩段壩基表層巖芯采取率及RQD值統(tǒng)計(jì)表

        從表7統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,大多壩段壩基巖芯采取率低于85%,采取率低于70%的壩段就有5個(gè)壩段;完整率(RQD)< 50%的壩段有24個(gè),其中<20%的壩段有13個(gè),<5%的壩段有7個(gè)??傮w上可以看出,壩基巖體完整性從右岸向左岸逐漸變差,壩基巖體質(zhì)量較差,基本以Ⅳ級巖體為主,Ⅲ級巖體相對略少。

        6 結(jié) 語

        經(jīng)分析可知,壩體混凝土骨料級配不均,粗細(xì)相差懸殊。因技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的限制,未檢測到聚集堿的活性,混凝土中有小氣孔,這些孔是部分致密的,并且致密性不足,從而嚴(yán)重威脅了大壩的安全。壩基巖體完整性從右岸向左岸逐漸變差,壩基巖體質(zhì)量較差,基本以Ⅳ級巖體為主,Ⅲ級巖體相對略少。

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