渭北砂泥岩地区坝基开挖松弛与透水率变化研究.pdf
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1、第9 期2023年9 月文章编号:1 6 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)0 9-0 1 0 9-0 3陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023渭北砂泥岩地区坝基开挖松弛与透水率变化研究李鹏1,张科,罗志刚,李少平1(1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西西安7 1 0 0 6 5;2.陕西省水资源与河库调度中心,陕西西安 7 1 0 0 0 4)【摘要通过对某工程区开挖松弛后岩体及天然状态下岩体的透水率试验进行对比分析,结果表明:砂泥岩地层岩体松弛导致在较高压力持续时间较长时,透水率增加以及地面抬动,松弛范围大致与上覆盖重相当
2、,通过透水率变化可初步判别松弛深度。建议在坝高不大水头有限的砂泥岩地区,可适当降低灌浆压力,尤其在浅部(1 0 m以内)应该以不破坏岩土体结构,产生抬动为标准。【关键词压水试验;透水率;松弛岩体;灌浆压力【中图分类号TV551.4+2文献标识码BStudy on Relaxation and Permeability Change of Dam Foundation Excavation in theSand and Mudstone Area of WeibeiLi Peng,Zhang Ke2,Luo Zhigang,Li Shaoping(1.PowerChina Northwest E
3、ngineering Co.,Ltd.,Xian 710065,Shaanxi;2.Shaanxi Water Resources and River ReservoirDispatching Center,Xian 710004,Shaanxi)Abstract:Based the comparative analysis on the relation of rock mass after excavation and natural permeable rate test,which showed that the sand shale formation rock relaxation
4、 cause lasting time in high pressure permeable rate increases andcarried on the ground.Roughly through permeable rate changes can be preliminary judging relaxation depth.It is suggestedthat the grouting pressure can be appropriately reduced in the sand and mudstone area with small dam height and lim
5、itedwater head,especially in the shallow part(less than 10 m).The standard should be ensure that the rock and soil structureshould not be damaged and the lifting movement should be generated.Key words:Water pressure test;Permeation rate;Relaxation of rock mass;Grouting pressure础开挖引起卸荷松弛厚度及其对透水率的影响、松
6、弛卸荷情0前言况下压水压力的选择等鲜见报道。我国的水利水电工程中,钻孔压水试验是常规勘察要求,1研究区概况用单位吸水量来表征岩体的渗透性,勘察过程中常采用三级压力五段压水的试验方法 2,而施工阶段灌浆试验多采用单点法压水3。对于砂泥岩地基,由于其基本呈水平状连续分布,层面及砂岩裂隙面通常为渗漏面,受岩石自身物理力学性质控制,砂岩易破碎而泥岩易产生塑性变形,裂隙发育可能有较大差异 4;同时,研究一致认为渗透性随埋深的增大而减小,岩体中裂隙的发育和张开程度以及埋深之间存在对应关系 5-6 。已有研究以渗透系数的垂直变化规律来表征原始地层裂隙岩体的渗透结构 7-8 。此外,有学者对钻孔压水试验压力取
7、值进行了探讨 9。陕北及渭北地区分布有大量的砂泥岩互层地层,表层开挖易发生松弛卸荷。现有研究多以原始地貌为研究对象,基工程区位于陕西省旬邑县境内,坝型为均质土坝,正常蓄水位1 0 9 3.2 m时,坝高43.7 m,坝顶高程1 0 9 8 m。正常蓄水位以下库容2 1 5 万m,调节库容1 8 0 万m,根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2017),工程等别为IV等小(1)型,主要建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5 级。坝址区主要地层为侏罗系中统(J)、白垩系下统(K)和第四系(Q)。其中坝区上部主要为中更新统(Q2)黄土状土,上更新统(Q)黄土,全新统(Q4)冲洪积砂卵砾石、
8、坡积黄土等。下部基岩主要为白垩系下统砂岩、泥岩和侏罗系中统砂岩、泥岩夹炭质页岩,岩层产状近水平,软硬相间,坝址区岩体中未发现断裂构造,河床两岸岸坡基本为第四系所覆盖,仅河收稿日期2 0 2 2-1 0-3 1【作者简介李鹏(1 9 8 5-),男,山西晋中人,高级工程师,主要从事水利水电工程地质勘察工作。109.第9 期2023年9 月槽右边岸坡脚部位有侏罗系、白垩系近水平岩层出露,岩层倾角2 4,向NNW缓倾,构造裂隙不发育。依据现场地质调查可知,左岸卸荷带水平深度0.8 m1.2m,右岸卸荷带水平深度0.6 m1.1m,两岸卸荷带均不明显,未见较大规模的拉裂、架空现象,岩体完整性较好,属弱
9、卸荷。全左岸及河床均发育有全、强风化岩体,垂直厚度一般为2 m7m、3 m 5 m,右岸低高程边岸发育全强风化。其中泥岩相对隔水,砂泥岩互层层面及砂岩中的裂隙为渗水通道,研究区地层分布见图1。Q黄土、黄土状壤土QQQ4图1 研究区地层分布示意图2坝基岩体渗透特性分析地下水主要赋存于岩体的裂隙带中,从钻孔资料看,裂隙中地下水不丰富,潜水面埋藏较深,坡度均较缓。在两岸坝肩地下水埋深分别约为:左岸2 1 m45m;右岸1 1 m33m。基岩裂隙水受大气降水及远山地下水补给,排泄于蚂蚁沟。为查明坝区岩体渗透特性,评价坝基渗漏问题,在河床及两岸7 个钻孔内实施压水试验3 5 段,压水试验位置见图2,压水
10、试验成果见表1。根据ZK01、Z K 0 2、Z K 0 4、Z K 0 6、ZK08、Z K 0 9、Z K 1 0 等7 眼钻孔3 5 段压水试验资料,结合坝址区勘探揭示分析:坝址主要为砂岩、砾岩、泥岩,岩体较完整,透水性较弱。钻孔岩心多呈长柱状,最长可达0.7 m,弱风化及微新岩体的RQD大于8 0%。原河床2 个钻孔(ZK01、ZK08)内实施压水试验7 段,透水率0.5 2 Lu3.32Lu;原两侧岸坡5 个钻孔(ZK02、Z K 0 4、Z K 0 6、Z K 0 9、Z K 1 0)内实施压水试验2 8 段,透水率0.5 9 Lu4.38Lu。强风化范围内由于卸荷、裂隙均较发育,
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