紫坪铺水利枢纽工程地质评价成果

2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：但也提出对不符合这种规定的趾板地基,例如强风化或有地质缺陷的基岩可以采取专门的处理措施后加以利用,为此,紫坪铺工程进行了趾板地基岩体质量分级。

8.1.2.1 趾板地基岩体质量研究的意义

趾板的功能为地基灌浆帷幕与混凝土面板间的连接部件,共同组成堆石坝的防渗体系,趾板是一种防渗结构,它对地基的承载和变形要求低,不能满足条件的岩体可以通过工程措施得到解决；而岩体的可灌性是直接决定趾板地基成败的最重要因素,不具可灌性的岩体不能形成防渗幕,起不到应有的防渗效果。

人们自然会问,什么样的岩体才具可灌性呢?这显然是趾板地基岩体利用的关键问题,工程中进行的灌浆试验虽有限但给我们提供了依据,这就需要提出一个趾板开挖线的判断标准(或准则),影响岩体工程特性的因素和可灌性相结合建立起的标准可满足这种要求。

8.1.2.2 岩体可灌性分析

岩体可灌性指通过灌浆施工岩体吸入混凝土浆液的能力,一般随吸入浆液量的增加,岩体透水性会下降,物理力学特性提高。可灌性是岩体的一个综合的、复杂的特性,与岩性、结构面发育程度、风化程度、紧密程度等因素密切相关。

通常,砂岩、花岗岩、石英岩等坚硬岩石可灌性好,而煤质页岩、泥岩、粉砂岩、千枚岩等软岩可灌性差；构造密集带、长大裂隙发育部位可灌性好,而完整岩体、细小裂隙发育部位可灌性差；结构松弛岩体可灌性好,结构紧密岩体可灌性差。

紫坪铺工程趾板地基岩性复杂、构造发育程度不等、分布强风化带及风化夹层,这些因素使得趾板地基岩体可灌性也很复杂。

8.1.2.3 趾板地基灌浆试验成果

灌浆试验区选择在右岸坝址条形山脊中的Ⅲ级基座阶地800m高程平台上,地形开阔,覆盖层厚4～5m,试验区地层岩性有砂岩、粉砂岩、煤质页岩(L12)等。岩体以弱风化为主,卸荷不强。

帷幕灌浆包括2个块段试验区,孔深30m,主帷幕孔深110m。灌前岩体的透水率大于100Lu的强渗透占30.8%,经过3序灌浆后检查孔结果表明,各类岩体的透水率均小于设计要求的3Lu,表明弱风化岩体具有较好的可灌性,经帷幕灌浆后能满足防渗要求。

固结灌浆试验孔深16m,固结灌浆前后声波值对比表明(见表8-1),灌后波速提高幅度10%～30%。

表8-1 固结灌浆前后声波值对比表

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固结灌浆试验后岩体变形模量测试表明(见表8-2):砂岩平均值12.5GPa；粉砂岩平均值2.52GPa；煤质页岩平均值0.93GPa；破碎带平均值0.31GPa。煤质页岩和破碎带固结灌浆后变模仍较小。

表8-2 固结灌浆试验后岩体变形模量值表

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经固结灌浆后的各种岩层,其整体性、强度及均质性均有一定提高；灌浆试验表明弱风化岩体具有较好的可灌性。

8.1.2.4 趾板地基岩体质量分级

趾板地基岩体为一套软硬相间的含煤砂页岩组成,砂岩强度较高,单轴湿抗压强度达60～80MPa；粉砂岩次之；泥质粉砂岩、煤质页岩等属于软岩类,抗压强度小于30MPa。

DL/T5016—1999《混凝土面板堆石坝设计规范》要求趾板置于坚硬、不可冲蚀和可灌浆的弱风化至新鲜基岩上。但也提出对不符合这种规定的趾板地基,例如强风化或有地质缺陷的基岩可以采取专门的处理措施后加以利用,为此,紫坪铺工程进行了趾板地基岩体质量分级。

在趾板岩体质量分级时考虑岩性、岩体结构类型、风化程度、结构面状态以及岩体的波速值等5个因素以及地下水发育情况,每个因素视各自特点的不同,又可分为3～5个级别指标,从而采用定性与定量相结合的方法,建立起了趾板地基岩体质量单因素等级标准(见表8-3～表8-7)；地基岩体的状况由各因素的细分结果相互组合表示,根据岩体的可灌性和趾板对地基的处理要求将趾板地基分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共4大类,Ⅳ级岩体又细分为Ⅳ1和Ⅳ2级岩体,各级岩体特征及详细分类见表8-8。

表8-3 趾板地基岩体质量岩性因素等级标准表

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表8-4 趾板地基岩体质量岩体结构类型因素等级标准表

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表8-5 趾板地基岩体质量风化程度因素等级标准表

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表8-6 趾板地基岩体质量结构面状态因素等级标准表

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表8-7 趾板地基岩体质量声波纵波速度因素等级标准表单位:m/s

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表8-8 趾板地基可利用岩体评价表

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注 S—Bd2G中S表示砂岩,B表示中厚层状结构,d表示弱风化上段,2表示结构面充填泥膜,G表示声波波速值在3000～4000m/s。S—Bd2G即表示中厚层状、弱风化上段、结构面充填泥膜、声波波速值在3000～4000m/s的砂岩岩体。其他以此类推。

8.1.2.5 趾板地基岩体质量评价及处理

趾板地基条件总体一般,岩体以Ⅳ类为主,约占62%,Ⅴ类占20%,Ⅲ类占10%,Ⅱ类占8%。

本工程对趾板地基强风化岩体和煤质页岩的可利用性进行重点研究。由于在两岸高高程部位分布有强风化岩体,有的夹泥较少,可灌性好,通过灌浆措施可以改善其工程特性,这部分强风化岩体就保留下来,而有的夹泥较多,可灌性差,灌浆措施对工程特性改善不明显,采取加大渗径、部分刻槽置换混凝土等进行处理。对于在左岸L13、L14、右岸L13、L12以及河床部位的L14层间剪切错动带所分布的煤质页岩,由于可灌性差,施工过程中结合废旧煤洞的处理,都采刻槽、取挖除清理和回填置换混凝土的措施。

趾板梯段开挖时,为避免破坏设计建基面岩体,预留2m厚保护层,待趾板上游侧边坡开挖完毕后,进行趾板建基面开挖,建基面开挖采用光面爆破的方法施工。

趾板地基开挖完成后,对其进行了20m深的固结灌浆处理。在趾板灌浆过程中曾造成河床趾板的变形,分析造成了趾板地基岩体的部份损伤；后多方查找原因,排除了卸荷回弹、基岩膨胀、两岸山体向河床蠕滑、承压水顶托、瓦斯顶托等与地质有关的因素,13、16号块趾板设立的2支多点位移计监测表明,趾板的变形是由于灌浆压力过大等原因引起,后采取降低灌浆压力,控制了变形的产生,灌浆结束后对裂缝进行了逐条处理。

紫坪铺水利枢纽工程地质评价成果

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