桓仁抽水蓄能電站壩基斷層帶滲透變形試驗(yàn)

苑平永，王立姣，劉 弘，祁德志

(1.中水東北公司工程勘察院,吉林 長(zhǎng)春 130061；2.淄博市黃河工程局,山東 淄博 255000)

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

主要了解斷層泥的滲透穩(wěn)定性（斷層泥與巖石接觸面的抗沖刷能力）。要求通過試驗(yàn)取得滲透系數(shù)和細(xì)顆粒隨滲流逐漸流失的臨界坡降（管涌）及土體整體浮動(dòng)時(shí)破壞坡降（流土）。

2 試樣的基本情況

F1 斷層產(chǎn)狀 Ν6°—30°E，傾 ΝW，傾角 75°，可見寬度15 m左右，真厚度約8m。為灰色—灰綠色斷層泥、碎裂巖、巖屑。斷層泥已高嶺土化，黏粒含量高，硬可塑，滑膩感強(qiáng)；碎裂巖塊徑一般2～5 cm，呈強(qiáng)風(fēng)化—全風(fēng)化狀。斷層影響帶為安山凝灰集塊巖，接觸部位節(jié)理裂隙發(fā)育，呈片狀，薄層厚度約5 cm，巖石呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。

3 試樣制備

取樣位置由地質(zhì)人員選定，試驗(yàn)人員根據(jù)地質(zhì)人員所選定的位置，清除表部覆蓋物，視巖性的實(shí)際情況確定具體制樣方法，以確保試樣的天然結(jié)構(gòu)，認(rèn)真切取，不得擾動(dòng)。此次取樣，因巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，呈片狀，脆弱易碎，即按試驗(yàn)所需尺寸，以釬錘、扁鏟鑿刻成形。清除擾動(dòng)巖屑后原位套試驗(yàn)筒，沿筒的內(nèi)壁灌注水泥砂漿。待砂漿凝固后切除試樣下端。安裝儀器底座。從填料口向試樣的上游面（進(jìn)水面）充填緩沖料（卵礫石）防止試樣凌空脫落，完成取樣。此次共取3組原狀試樣：F1—1，F(xiàn)1—2為巖石與斷層泥接觸帶，F(xiàn)1—3為斷層泥。

4 試驗(yàn)方法

根據(jù)F1斷層帶的斷層泥（巖石與斷層泥接觸帶及斷層泥）的性狀，適宜采用原狀樣大型滲透試驗(yàn)方法。此法可切取大體積試樣（試樣筒直徑為30～80 cm、高度為 40～100 cm），試樣與試樣筒之間以水泥砂漿灌注止水，試驗(yàn)在封閉體內(nèi)進(jìn)行，具有良好的滲流條件。測(cè)壓管插入試樣內(nèi)部，分析內(nèi)部和邊界的沖刷、細(xì)粒移動(dòng)等情況，測(cè)壓管垂直間距10 cm。進(jìn)水口填充砂礫石作緩沖層，出水面不加反濾壓重，試驗(yàn)人員可直觀水下試樣表面的管涌現(xiàn)象。嚴(yán)格執(zhí)行中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL237—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》中粗顆粒土的滲透及滲透變形試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

1）試樣飽和。試驗(yàn)用水為貯存多天且進(jìn)行碳和海綿體過濾的自來水，水溫與室內(nèi)溫度相等。飽和時(shí)的水流方向與試驗(yàn)時(shí)的流向一致，由下向上。飽和坡降約0.5～1.0，一般8～12 h提高一次水頭，待飽和水出現(xiàn)于試樣下游面（出水面）時(shí)，視為達(dá)到飽和，當(dāng)試樣飽和并在溢流口出現(xiàn)水流時(shí)，開始試驗(yàn)。

2）試驗(yàn)時(shí)的水力坡降由小到大，級(jí)差先小后大，逐級(jí)提高。

3）測(cè)試的時(shí)間間隔為0.5～4 h，當(dāng)測(cè)壓管水位及滲流水量連續(xù)3次基本不變，且不出現(xiàn)新的泉眼和異?，F(xiàn)象時(shí)視為穩(wěn)定，穩(wěn)定后抬高下一級(jí)水頭,直至試樣破壞,試驗(yàn)結(jié)束。

5 關(guān)鍵技術(shù)問題

1）現(xiàn)場(chǎng)切取原狀試樣是關(guān)鍵技術(shù)問題，試樣體積大，斷層帶破碎，取樣方法稍有差錯(cuò)，試樣即散，這樣既浪費(fèi)時(shí)間又會(huì)延誤工期。因此解決這一問題,有經(jīng)驗(yàn)專業(yè)技術(shù)人員必須到場(chǎng)親自取樣，以保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。

2）試驗(yàn)過程時(shí)間長(zhǎng)、必須連續(xù)不得間斷，按排好試驗(yàn)人員三班倒，確保試驗(yàn)質(zhì)量。

3）試樣飽和結(jié)束，從抬高第一級(jí)水頭開始，每隔30～60 min測(cè)讀測(cè)壓管水位，測(cè)量流量及水溫。仔細(xì)觀察水面出現(xiàn)的多種現(xiàn)象，如水的渾濁程度、冒氣泡、細(xì)顆粒的跳動(dòng)、移動(dòng)或被水流帶出、土體膨脹以至懸浮等，一并做好記錄。素描出現(xiàn)異常的位置，必要時(shí)應(yīng)照相。卸樣時(shí)要做好描述。

6 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)在無反濾壓重，由下向上垂直滲透條件下進(jìn)行。滲透變形試驗(yàn)成果表明：

1）F1—1試樣為巖體與斷層泥接觸帶，在滲壓水作用下，首先失穩(wěn)的是巖體裂隙中的自由顆粒，形式為沖刷，沖刷結(jié)果只是滲漏量略有增加，而不影響巖體穩(wěn)定。失穩(wěn)的是斷層泥，其破壞形式為流土。

2）F1—2試樣為巖體與斷層泥接觸帶，巖體部分用水泥砂漿封閉，巖土界面之間未見沖刷現(xiàn)象，兩者同時(shí)在水壓作用下，首先失穩(wěn)的是斷層泥而不是巖體，其破壞形式為流土。

3）F1—3試樣為斷層泥，為流土破壞。