關(guān)于水利工程巖體強度試驗的探討

陳霓

（貴州省水利水電勘測設計研究院 貴州 貴陽 550001）

關(guān)于水利工程巖體強度試驗的探討

陳霓

（貴州省水利水電勘測設計研究院 貴州 貴陽 550001）

為進一步提高樣品試驗檢測的及時性和準確性，為建設工程提供科學、公正、可靠的地基巖土力學及物理性狀數(shù)據(jù)，本文結(jié)合具體工程案例，重點就水利工程巖體強度試驗進行了研究。

水利工程；巖體強度；試驗分析

引言

擬建開陽縣三岔河水庫壩址位于貴州省開陽縣龍崗鎮(zhèn)格林村，水庫所在三岔河為魚梁河一級支流，魚梁河經(jīng)清水河匯入烏江，地理位置東經(jīng)107°00′～107°03′，北緯26°56′～27°00′。三岔河發(fā)源于龍崗鎮(zhèn)二村羊比組，主河道全長14.3km。

1　工程概況

三岔河水庫總庫容1106.5萬m3，正常蓄水位高程約1061m，擬建壩高約75.0m，水庫規(guī)模為中型，主要建筑物有大壩、輸水管線、提水泵站等，工程具有供水、灌溉等功能。壩址通有鄉(xiāng)村公路，庫區(qū)兩側(cè)有簡易鄉(xiāng)村路，壩址距龍崗鎮(zhèn)7.0km，距貴陽86km。

2　巖體強度試驗

2.1試點布置

圖1　各試點具體位置

現(xiàn)場強度試驗試點的布置按照《規(guī)程》要求及工程地質(zhì)實際情況來確定。按《規(guī)程》要求每組強度試驗完成4～5個試點，各試點具體位置詳見試點布置圖1。

各組試點布置情況及編號：左岸PD-1平硐：結(jié)構(gòu)面（層面）1組，共5個試點，試點編號：τ1-1～τ1-5，布置在距平硐口15.3～16.7m，由于平硐空間有限，層面不連續(xù)，同一組層面要求布置在同一層位上，所以布置相對較集中；巖體1組，試點編號：τ2-1～τ2-5，布置在距平硐口20.0～24.7m。右岸PD-2平硐：結(jié)構(gòu)面（層面）1組，共5個試點，試點編號：τ3-1～τ3-5，布置在距平硐口11.1～13.3m，由于平硐空間有限，層面不連續(xù)，同一組層面要求布置在同一層位上，所以布置相對較集中；巖體1組，試點編號：τ4-1～τ4-5，布置在距平硐口14.3～22.3m。

2.2試樣制備及養(yǎng)護

由熟練石工進行試體加工。試體加工由專人負責，每個試體應滿足：①剪切面積大于或等于2500cm2；②最小邊長大于或等于50cm；③每個試體高度大于或等于試體邊長的2/3（即大于或等于33cm）。為確保試樣不被擾動，在加工過程中必須清除表層爆破后的松動巖石，再加工試點。對于結(jié)構(gòu)面的加工，試體制備時以不擾動結(jié)構(gòu)面的天然結(jié)構(gòu)為原則，采取一定措施進行保護。在試塊加工合格后，對每個試塊進行試驗前的地質(zhì)描述、拍照，并澆筑強度較高的鋼筋混凝土保護罩，且進行齡期養(yǎng)護按照一定比例加入外加劑，即可在強度達到標準后進行測試工作。

2.3試驗方法

4組巖體強度試驗均按照《規(guī)程》要求的方法和步驟進行，試驗采用平推法。試驗設備方面：采用8個百分表來測量試體的剪切位移和垂直位移，加荷設備法向荷載和剪切荷載均采用YS150-5C千斤頂和SBS7臥式油泵加壓。

試驗過程中，對每個試體，法向荷載分3～4級施加，每隔5min施加一級，并測讀法向位移。在最后一級法向荷載作用下，法向位移相對穩(wěn)定后（穩(wěn)定標準：每隔10min測讀一次，連續(xù)兩次讀數(shù)之差不超過0.03mm），開始施加剪切荷載。剪切荷載按預估的最大值等分8～12級施加，剪切荷載施加按時間控制，為每5min施加一級，當剪切位移增量為前級位移增量的1.5倍時，將級差減半?？辜魯嘣囼灲Y(jié)束后，保持法向應力不變，進行抗剪（摩擦）試驗，以獲取抗剪強度參數(shù)。試驗全部結(jié)束后，將試體沿剪斷面翻開，對試體剪切面進行面積測量和地質(zhì)描述及拍照。

3　試驗成果整理分析

試驗資料的整理按照《規(guī)程》中要求進行。對各試點進行剪切破壞前后的特征描述如下：

3.1左岸PD-1平硐

T1：巖體結(jié)構(gòu)面（層面）強度試驗，布置在距平硐口15.3～16.7m，試點巖性肉紅色、淺灰色中厚層中風化白云巖，試點均處于天然狀態(tài)下。①T1-1試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，試體整體較破碎。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面上盤節(jié)理裂隙極為發(fā)育，試體上盤在剪切后沿剪斷面翻開進行地質(zhì)描述的過程中破壞。②T1-2試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙極為發(fā)育，試體整體較完整。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面凸凹不平整，剪切上盤裂隙發(fā)育。③T1-3試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙極為發(fā)育，呈刀砍狀，膠結(jié)差。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切試體上盤裂隙發(fā)育，大量鐵質(zhì)浸染，膠結(jié)差，下盤完整。④T1-4試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙充分發(fā)育，呈刀砍狀，膠結(jié)差。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面凸凹不平整，起伏差在1～1.5cm之間。⑤T1-5試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙充分發(fā)育，試體整體相對完整。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面凸凹不平整。

T2：巖體強度試驗，布置在距平硐口20.0～24.7m，試點巖性肉紅色、淺灰色中厚層中風化白云巖，試點均處于天然狀態(tài)下。①T2-1試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙發(fā)育，呈刀砍狀，大量鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面剪切破壞，少部分沿層面破壞，大部沿巖體破壞。②T2-2試點：剪切破壞前：試點節(jié)理裂隙發(fā)育，呈刀砍狀，大量鐵質(zhì)浸染，膠結(jié)一般，試體不完整。試驗剪切破壞后：試點沿預留剪切面剪切巖體破壞，剪切面起伏差較大，在1～3.5cm之間，呈據(jù)齒狀，裂隙間大量鐵質(zhì)浸染，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)差，剪切面擠壓碎塊石分面少。③T2-3試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙發(fā)育分布，試體相對完整。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面剪切巖體破壞。④T2-4試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙網(wǎng)狀發(fā)育分布，大量鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，剪切面起伏差在1～5cm之間，節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育。⑤T2-5試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀分布，大量鐵質(zhì)浸染，膠結(jié)一般。試驗剪切破壞后：試點沿預留剪切面剪切破壞，剪切面部分沿層面破壞。

3.2右岸PD-2平硐

T3：巖體結(jié)構(gòu)面（層面）強度試驗，布置在距平硐口11.1～13.3m，試點巖性肉紅色、淺灰色中厚層中風化白云巖，試點均處于天然狀態(tài)下。①T3-1試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙發(fā)育，試體整體相對完整。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切試體節(jié)理裂隙一般發(fā)育。②T3-2試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙發(fā)育一般，試體整體完整。試驗剪切破壞后試點沿未預留層面剪切破壞，剪切試體節(jié)理裂隙一般發(fā)育。③T3-3試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙發(fā)育一般，極少量鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面巖質(zhì)新鮮，剪切試體節(jié)理裂隙發(fā)育。④T3-4試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙發(fā)育，少量鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面巖質(zhì)新鮮，有大量擦痕，剪切試體節(jié)理裂隙發(fā)育。⑤T3-5試點：剪切破壞前試點頂部節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，節(jié)理裂隙間鈣質(zhì)膠結(jié)較好試驗剪切破壞后試點沿預留結(jié)構(gòu)面剪切破壞，剪切面節(jié)理裂隙發(fā)育。

T4：巖體強度試驗，布置在距平硐口14.3～22.3m，試點巖性灰色中厚層中風化白云巖，試點均處于天然狀態(tài)下。①T4-1試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙網(wǎng)狀分布，試體完整。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，試點節(jié)理裂隙發(fā)育。②T4-2試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，試體完整，節(jié)理裂隙間少量鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體間破壞，試點節(jié)理裂隙發(fā)育。③T4-3點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育，膠結(jié)一般。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，試點節(jié)理裂隙發(fā)育。④T4-4試點：剪切破壞前試點節(jié)理裂隙呈網(wǎng)狀充分發(fā)育，節(jié)理裂隙間鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體間剪切破壞，相對平整。⑤T4-5試點：剪切破壞前試點網(wǎng)狀節(jié)理裂隙極為發(fā)育，節(jié)理裂隙間鐵質(zhì)浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，節(jié)理裂隙發(fā)育。

4　結(jié)束語

強度的試驗水平將直接關(guān)系著巖石的整體力學性能測定及其應用，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應加強有關(guān)巖石強度的試驗方法研究，總結(jié)巖石強度具體試驗技術(shù)及關(guān)鍵部位處理要求，以逐步改善巖石強度的試驗質(zhì)量。

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TU452

A

1673-0038（2015）36-0330-02

2015-8-20