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大渡河大岗山水电站建基岩体地质缺陷工程特征及处理措施研究

王双龙  
【摘要】:大量的工程实例证明,大坝建基面开挖后可以直接利用的良好岩体是很少的往往大部分坝基都存在较复杂的地质缺陷,包括断层、节理、软弱夹层或等不良地质体,给建基面的选择带来了困难。这些地质缺陷的存在不仅破坏了原有岩体的均匀性,降低了岩体质量,而且影响整个拱坝和坝肩的变形和稳定性,给水电工程的安全性带来了极大的危害。从工程的经济合理性考虑,通过加深开挖深度,完整的挖掉地质缺陷岩体是不合适的。因此,考虑开挖后建基面质量稍差的岩体经适当工程处理后是否能满足建基岩体的可利用性要求是非常有必要的。 大岗山水电站建基面开挖工作已经结束,开挖揭露了约60处地质缺陷,包括弱风化花岗岩、裂隙密集带花岗岩体、断层及其影响破碎带、破碎辉绿岩脉等等,这些不良地质体是建基面主要存在的工程地质问题之一。本文以建基面开挖后岩体质量为研究对象,结合开挖后建基面工程地质条件,重点对地质缺陷的空间发育特征、工程地质特征、影响深度、工程处理措施及其工程处理效果检测等等方面进行了分析研究。主要成果及结论如下: (1)分析建基面开挖后岩体质量在平面和切面上的空间分布特征,发现与设计阶段相比,建基面除了揭露新的岩脉和断层之外,揭露的岩类在分布面积上有所变化:Ⅱ类岩体出露面积增加,Ⅲ1类岩体减少,其他岩类基本一致。其中,Ⅲ2类岩体主要体现在局部新出露的花岗岩裂隙密集带。由此可以看出,开挖揭露岩体基本满足拱坝建基岩体质量要求。 (2)根据拱坝对建基面的基本要求,结合建基面实际工程地质条件,确定各高程的可利用岩体的基本原则。根据开挖后建基面岩体质量分布特征发现,两岸940m高程以上,基本满足可利用岩体原则的要求,河床坝基则需要经过工程处理措施才能满足要求。 (3)建基面上开挖揭露的地质缺陷主要有4类:弱风化花岗岩、裂隙密集带花岗岩、断层破碎带、破碎辉绿岩脉。通过研究建基面上各类地质缺陷的空间分布特征,分析其对建基面岩体质量的影响。 (4)结合各类地质缺陷空间的分布特征,从强度、变形、稳定、渗透等方面通对地质缺陷的工程地质特征研究,分析发现弱风化岩体、裂隙密集带花岗岩对建基面岩体的不利影响主要体现在强度和变形方面,断层破碎带、破碎辉绿岩脉除了在强度和变形方面对建基面岩体有较大影响之外,对岩体的稳定和渗透方面的影响更是重大。另外,通过分析建基面上地质缺陷的物理力学特征,并对其变形特征进行定性分析,表明建基面上抗变形能力较差的主要是几个发育相对集中,规模较大的地质缺陷。 (5)通过物探的方法对部分建基面上Ⅲ2类弱风化、裂隙密集带岩体的影响深度进行分析,表明此类地质缺陷的影响深度约在5m左右;为满足建基岩体质量要求,提高地基均匀性,需根据地质缺陷的规模、性状、出露位置等不同特征进行区别对待,采取清基、机械刻槽、开挖置换及固结灌浆等工程处理措施。 (6)对地质缺陷处理前后建基面岩体的应力变化和变形特征进行数值模拟,分析结果表明建基面岩体经过一定的工程处理措施后,无明显的应力集中的现象。另外,通过对拱肩岩体变形特征分析表明,在正常的荷载下,各高程变形较均匀,岩体位移方向与拱端推力的方向基本保持一致。这些分析成果说明对建基面上存在地质缺陷的岩体采取一定的工程处理措施是十分合理的。 (7)利用压水试验、钻孔声波测试并结合智能全景图像来分析检测地质缺陷的工程处理效果。通过对14#坝段的检测表明,灌浆效果总体较好,局部不满足要求的地方建议采用二次灌浆。


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