三峽水庫岸坡侏羅系紅砂巖滲透特性試驗研究.pdf

1、在水庫運行期,巖質(zhì)岸坡上不同位置的巖體所經(jīng)歷的水的作用是有差別的。岸坡防洪限制水位以下的巖石在水庫運行期間始終浸泡于庫水中,且由于庫水位的周期性變化而受到周期性變化的滲透壓作用;在防洪限制水位以上及正常蓄水位之間“消落帶”內(nèi)的巖石,由于庫水位的周期性變化而處在“濕干”交替作用的環(huán)境中。本文以侏羅系聶家山組紅砂巖為研究對象,根據(jù)岸坡“消落區(qū)”和防洪限制水位以下區(qū)域巖體受庫水作用的特點,通過自主研發(fā)模擬庫水位變化環(huán)境的巖石滲透儀器,分別開展

2、紅砂巖在周期性變化滲透壓和“濕干”交替作用環(huán)境條件下的滲透試驗,輔以超聲波測試和掃描電鏡(SEM)測試,研究水庫岸坡紅砂巖在水庫運行期的滲透特性變化規(guī)律。本文主要的研究成果概括如下:
　　1)針對岸坡防洪限制水位以下區(qū)域巖石在庫水周期性變化過程中受周期性滲透壓作用的特點,對紅砂巖試樣在周期性變化滲透壓(0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa)作用下進行連續(xù)滲透試驗。試驗結(jié)果表明:在0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa連續(xù)周期

3、性滲透壓作用下,紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)均呈現(xiàn)出先逐漸減小后趨于平穩(wěn)的特點。
　　2)經(jīng)歷連續(xù)滲透試驗的試樣在每個滲透周期結(jié)束后,都會有巖石碎屑隨水滲出,經(jīng)干燥處理后稱量其碎屑的質(zhì)量。結(jié)果表明,碎屑的質(zhì)量隨著連續(xù)滲透周期次數(shù)的增加是減少的,在經(jīng)歷四次連續(xù)滲透過程之后,碎屑的質(zhì)量已經(jīng)很小且變化不大。這可以在一定層面上解釋連續(xù)滲透之后,紅砂巖滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)的變化出現(xiàn)先減小再穩(wěn)定的規(guī)律。
　　3)針對

4、岸坡“消落區(qū)”巖石在庫水周期性變化過程中浸濕與干燥交替出現(xiàn)的特點,使紅砂巖試樣經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0.3MPa穩(wěn)定滲透壓條件下進行)過程。試驗結(jié)果表明,經(jīng)歷該過程的紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)都是先減小再逐漸趨于穩(wěn)定。但與經(jīng)歷0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa周期性滲透過程后的紅砂巖相比,其滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)減小的幅度要小。
　　4)對經(jīng)歷連續(xù)滲透的紅砂巖和經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0

5、.3MPa穩(wěn)定滲透壓條件下進行)過程的紅砂巖在每一個試驗周期結(jié)束后進行波速測試與電鏡掃描測試。測試結(jié)果表明,與連續(xù)滲透過程相比,“濕干循環(huán)”過程在第一個周期過后對紅砂巖波速的影響要小,在八個周期結(jié)束后,其波速相對于第一次減小后的量有所回升,但電鏡的結(jié)果顯示,在經(jīng)歷連續(xù)滲透過程之后,其表面顆粒形態(tài)的變化更明顯,泥化發(fā)展的速度也更快。
　　5)對經(jīng)歷連續(xù)周期性滲透試驗后試樣在穩(wěn)定滲透狀態(tài)下的過程進行研究,獲得了紅砂巖試樣在不同滲透壓力

6、下的滲透速度,在此基礎(chǔ)上,可以實現(xiàn)通過增大巖石試樣的滲透壓力而達到在相同滲水量的前提下縮短滲透試驗時間的目的。
　　6)使紅砂巖試樣經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0.4MPa-0.8MPa-0.4MPa變化滲透壓條件下進行)過程,并在每次“濕干循環(huán)”過程結(jié)束后對紅砂巖試樣進行波速測試和電鏡掃描測試。結(jié)果表明,紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)在八次“濕干循環(huán)”過程中一直是減小的;與經(jīng)歷“濕”的過程在0.3MPa穩(wěn)定滲透壓條

7、件下進行的“濕干循環(huán)”過程后的波速測試結(jié)果相比,試樣的波速逐漸減小,減小的幅度也更大,電鏡掃描的結(jié)果顯示表面顆粒的泥化也出現(xiàn)的更早,泥化的程度更明顯。
　　7)紅砂巖試樣在經(jīng)歷不同滲透過程之后的試驗結(jié)果表明,防洪限制水位以下區(qū)域的紅砂巖和“消落帶”的紅砂巖滲透特性變化規(guī)律是不同的。在“濕干循環(huán)”過程中,“濕”的過程采用穩(wěn)定的壓力和變化的壓力對紅砂巖的滲透特性的影響也是不同的。在進行水庫岸坡砂巖的滲透特性研究時,需要考慮不同的取樣位