向家壩水利樞紐軟弱層帶工程地質(zhì)特性研究.pdf

1、軟弱層帶因其較差的物理力學性質(zhì)，常常成為控制巖體穩(wěn)定的關鍵邊界，尤其在邊坡及大壩工程建設中，它常常成為邊坡、壩基、壩肩抗滑穩(wěn)定性的決定性因素。因此，研究軟弱層帶的發(fā)育規(guī)律、空間分特征以及合理、準確的獲得其物理力學參數(shù)對大壩的工程建設及未來壩基抗滑穩(wěn)定都具有非常重大的意義。為此，本論文在大量現(xiàn)場調(diào)查，室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗及聲波測試基礎上，從以下幾方面對軟弱層帶的工程地質(zhì)特性進行了研究：
　　（1）從壩址區(qū)的巖性、巖相及地質(zhì)構(gòu)造入手，研

2、究軟弱層帶的發(fā)育規(guī)律、空間分布特征和類型劃分。根據(jù)露頭、平洞、鉆孔、聲波數(shù)據(jù)和已有的圖件及資料等多種方法確定軟弱層帶的空間位置。并在此基礎上，利用三維數(shù)值模型程序建立了軟弱層帶的三維空間數(shù)值地質(zhì)模型，然后進行剖切，以獲得各個地段軟弱層帶的展布情況。
　?。?）通過測試壩址區(qū)軟弱層帶的化學成分、礦物成分、粒度成分、含水量、干密度、液限、塑限等物理指標，獲得軟弱層帶的物質(zhì)組成，粒度成分構(gòu)成，以及同一軟弱層帶處于不同部位的物理性狀，為力

3、學參數(shù)評價提供基礎資料。
　　（3）論述了影響壩址軟弱夾層強度的主要因素；開展各種物理性狀條件下，夾層粒度成分與強度參數(shù)間的關系研究，建立強度參數(shù)與性狀指標（w/wp）間的相關方程；研究了在同一物理性狀指標下，夾層強度參數(shù)隨粒度成分變化的規(guī)律。通過高壓固結(jié)試驗，建立了正應力與性狀指標間的相關關系式。
　?。?）根據(jù)壩址區(qū)軟弱夾層的發(fā)育特點和地質(zhì)環(huán)境并結(jié)合工程需要，確定軟弱夾層強度參數(shù)評價的方法和原則。運用混凝土重力壩設計規(guī)范

4、、大剪試驗成果、原位性狀指標，天然應力狀態(tài)等方法分別對不同部位的各類夾層進行強度參數(shù)評價。分析討論規(guī)范中僅用粒度成進行強度參數(shù)評價存在的問題。利用有限元法分析河床部位下各夾層受到的正應力，從而可以獲得無法取得試驗資料部位處夾層的強度參數(shù)。綜合分析各種強度參數(shù)取值成果，合理給出向家壩壩址主要夾層強度參數(shù)的綜合建議值。
　?。?）采用 MTS伺服三軸試驗儀、多功能攜帶試驗儀以及直剪試驗儀等三種試驗儀器對F1破碎帶上盤柱狀巖芯、中心泥質(zhì)

5、物柱狀巖芯、下盤柱狀巖芯進行了多種方案的強度試驗，以獲得F1破碎帶的抗剪強度參數(shù)。
　?。?）采用 MTS三軸試驗儀進行程控變形模量試驗，并推導變形模量的室內(nèi)理論計算公式，尋求通過室內(nèi)試驗獲取破碎帶變形模量的途徑；使用課題組研發(fā)的―自載式‖變形試驗儀對左岸開挖壩基不同部位的F1破碎帶進行大量的現(xiàn)場原位試驗，并進行同步同向聲波測試。綜合分析試驗成果，給出了開挖暴露條件下破碎帶的巖體模量值。
　?。?）根據(jù)現(xiàn)場測得的大量聲波波速

6、和對應的巖體變形模量，建立波速與變形模量之間的相關方程，然后根據(jù)向家壩壩基巖體質(zhì)量綜合分級標準和穿越破碎帶的深孔確定出各個鉆孔中破碎帶的波速，從而求得有蓋層保護條件下破碎帶的變形模量。
　?。?）在現(xiàn)場進行有蓋層保護條件下的現(xiàn)場特大型原位變形試驗，利用推導出的配套理論公式計算有蓋層條件下的破碎帶變形模量，然后用三維有限元分析加以論證，并將其與用聲波和變形模量關系式求得的有蓋層條件下的破碎帶變形模量對比。最后準確、客觀的給出有蓋層保