天生桥一级水电站岩体风化分带,特征及建基面的确定

1、.天生桥一级水电站岩体风化分带,特征及建基面的确定1999年第1期云南水电技术总第126期'天生桥一级水电站岩体风化分带,特征及建基面的确定钱康P占2)IMP岩休风恍卡的划分.走工程地质研完工作的一种手段和方法,其目的在于通过迭一手段.配奢其他方法,拜睫一些t要的工程地质评价问题.文中分析了天生一扭水电站岩休风化特茎鲨三【关键调1.兰兰!.特征兰毛兰皇:E皇堡在水利水电工程建设中,正确地确定工程设计所需要的岩石力学指标,是其中的重要内容,也是对岩体风化带划分的目的之一因此,从工程建设实践出发,需要对岩体进行风化分带和利用,这是水利水电工程地质勘察的一项重要课题.l地质环境天生桥一级水电

2、站坝型为钢筋砼面板堆石坝,高178.Om,装机容量1200MW该工程坝区主要出露地层右岸为三叠系中统新苑组(T)薄层,中厚层泥岩,泥灰岩与灰岩互层夹极薄层泥岩左岸为边阳组(T)中厚层,厚层,局部为块状的泥岩与砂岩互层构造以北东向断层为发育,其中Ft规模较大,纵贯右坝区.主要节理发育有5组:(1)N50.70.E/NW2050.,为层面节理,最发育(2)N2040.W/NE(sw)7090.,较发育,张开,充填泥膜;(3)N50.70E/SE/40.70,为反倾向节理I(4)N708OW/sW5075,"X节理之一;(5)N3040E/Nw5065,X"节理之二.右岸发育1,

3、3,5号3条冲沟,除1号沟深,长外,其余切割短,浅.左岸发育4,6,8,l0,l2号5条冲沟,切削较探,较长2坝区岩体风化特征2.1风化深度与岩性密切相关左岸,泥岩含量占62左右,岩性较软弱,在围压,温度,湿度等外界营力变化的情况下.容易风化崩解,其崩解速度随条件的加剧变化而加快.砂岩,岩性较坚硬,节理裂隙较发育,以球状风化为特征,与泥岩形成软硬相间,具隔层状风化特点,故左岸风化深度最深.全,强,弱,微四级风化带普遍发育右岸,3号冲沟以东为薄层泥质灰岩与泥岩互层,泥岩含量占44左右,层间软弱夹层发育,其风化深度也较深.而3号冲沟以西,出露的为中厚层,局部厚层灰岩,岩体较坚硬,泥岩夹层少,故风化

4、深度较浅,且无51全风化岩体.2.2风化深度与地形,地貌有关左岸冲沟发育切割耀长,故风化深度较探.右岸冲沟浅短,风化深度较浅.由于谷坡地形坡度缓于45,故同一部位岩体风化带的水平深度大于垂直深度.随高程的升高,风化深度加深2.3泥岩风化崩解特性据68组泥岩的薄片鉴定和18组泥岩矿化分析成果,泥岩的组织结构为泥岩结构,化学成分以so:为主,矿物成分以粘土矿物为主.两岸泥岩由于沉积环境,产出状态,围岩性质及后期构造影响不尽一致,二者的组织结构,矿物成分也有一些差别,风化崩解特性不尽相同.左岸T中的泥岩,产于厚层块状砂岩中,并与之呈互层状,为均一泥质结构,粘土矿物为绿泥石,其它矿物以粉砂质石英,少量

5、白云母,方解石.具有:未出露地表,保持天然状态,性质稳定暴露地表,经暴晒,风干,失水,迅速龟裂崩解成碎块,碎屑之特性.右岸T扭中的泥岩,呈薄层,极薄层的央层状,壁构造影响,劈理发育,呈不均一泥质结构,粘土矿物以伊利石为主,含少量绿泥石,不仅具有失水崩解,而且更具有在应力释放吸收水份,浸水等条件下软化,泥化的特点.3岩体风化带的划分523.1定性划分根据水利水电工程地质勘察规范)SDJ14-78中关于岩体风化程度划分,各人凭肉眼观察,经验判断.主要依据岩石外观颜色,矿物变异,岩体结构及风化破碎程度,结构面矿物蚀变(铁锈)情况,物理力学特性变化等,将风化岩划分为全,强,弱,傲四级风化带岩体.但因人

6、因地而异,标准也不一致,只能基本上较客观地反映实际状况.故为了更准确地划分风化带,统一标准,容易掌握,需要补充定量的风化参效与技术指标,以便于实际操作应用,从而解决一些重要工程地质评价问题.3.2风化岩体的定量测试3.2.1声波纵波速度据32个探硐硐壁表面锤击法声波测试,得出以声波值划分岩体风化带,见圈1.3.2.2地震波速及电阻率据右岸3号,5号冲沟之间进行地震及电法勘探,强,弱风化带分界明显.全,强风化带地震波速约1000rots左右,视电阻率(P|)小于100Q?m;弱,馓风化带及新鲜岩体地震波波速突升至36004000m/6左右,P.为1OO5OO0?m.3.2.3回弹值据探硐内原位回

7、弹值测定.3.2.4点荷载强度指标据138组岩心样点荷载试验戚果整理而得.囝l右岸54号探硐声波位划分岩体风化程度4建基面的确定钢筋砼面板堆石坝建基面的确定,与其他类型堆石坝大致类似,但具体要隶则视各个坝的坝基地质条件,坝高和坝体部位受力情况的不同而有所差异.现按该电站坝体各个部位情况,确定坝基各部位的开挖标准,井分述如下.4.1堆石体基础开挖深度4.Ll河床部位坝址河床冲积层下部存在一层0.1513.32m厚的淤泥质粘土或淤泥质粉土,其压缩性大,在1o0200kPa时,压缩系数为0.47O.72MPa一,力学强度低,饱和快剪内摩擦角8.42.13.3.,凝聚力为26.331.7kPa,对大坝

8、的变形及稳定均有较大的不利影响.所以要求冲积层全部挖除,包括淤泥质土层,平均开挖深约lore,局部开挖探2O多m.4.1.2岸坡部位坝轴线上游挖除所有全风化层,露出强风化岩体;坝轴线下游清除覆盖层至全风化岩体.左岸平均开挖垂直深z高程720m以上为515m;高程720m以下为25m.右岸平均开挖垂直深z3号冲掏以西高程675m以上开挖约1.Om左右,高程675640m为38;高程640m以下约1.Om左右3号冲沟以东,高程720m以上开挖深约45m;高程720675m为l2m;高程675m以下为36m.4.2趾板区基础开挖深度趾板是坝体的防渗面板与地基防渗结构的连接构件,其宽度应满足基岩参遘稳

9、定要求,即一般选用水头的i,/20i/i0,并要隶其基础放在坚固的,不会发生冲蚀的岩石上,同时基础还具有可灌性.决定将趾板基础置于弱风化顶线下2m左右,井由坝体垫层料外坡线及地质情况定出趾板"x线.4.2.1河床部位左侧开挖深1O21m,局部23m,平均16m,右侧平均7m.4.2.2岸坡趾板区53左岸坝肩局部全风化岩层较深的地段,趾板基础置于强风化岩体上.但坝头挡墙的基础仍置于弱风化岩体上.左岸:高程700m以上开挖深l213m,局部25m,平均约l6m;高程700m以下为713m,平均约10m.右岸:高程675m以上开挖深58m,局部15m,平均6m;高程675m以下平均约5m.

10、4.3过渡区地基要求钢筋砼面板堆石坝的面板,除底面支承在底座上外,其下辩面全部支承在过渡区的面板垫层上.又由于面板一般在堆石区和过渡区全部碾压填筑完成后才进行浇筑,因而过渡区的堆石和地基在水库蓄水后所产生的变形大小,将直接影响面板的运行条件.基于上述原因,过渡区地基的开挖要求应和底座地基相类似.一般要开挖到坚硬,稳定,较完整,无冲蚀,侵蚀可能的弱风化基岩,开挖深度与趾板相同4.4建基面岩石(体)简易魂I试定量指标点荷载强度指数(MPa)左岸Tn,泥岩1.3,砂岩3.O;右岸T,泥岩1.7,泥灰岩2.5,灰岩4.0.回弹值(L值)泥岩3O35,砂岩及泥灰岩3540,灰岩4042.声波纵波速(m/

11、s);岩体,V=15003000,平均2200T"岩体,;12003000,平均2800.断层破碎带,母岩为T:b岩体时,v-=1000l600,平均1400母岩为T岩体时,V=12002400,平均1800.4.5建基面上存在地质缺陷的处理54原则上根据坝基受力情况及防渗要求,确定规基各部位的处理措施.4.5.1断层破碎带的处理在堆石区基础范围内的夹层,断层破碎带,用反滤料(I和I料)铺填,觅图2.在趾板基础范围内的断层破碎带,按其宽度的两倍挖深后冲洗干净,处理长度:根据地质工程师的建议及参考其它工程的经验,抗渗比降采用一2,从趾板上游边算起,断层破碎带处理长度L=H/2,H为断层

12、处趾板上的作用水头.用C.(15O号)砼回填.如右岸趾板有F-s,F,断层通过,为满足趾板基础的承载力及渗流稳定要求,对这两条断层进行了特殊处理.圈2堆石区夹层断层破碎带处理示意田F断层处理:砼键(塞)范围从趾板上游侧向下游延伸33m,键槽开挖深度3m,底宽3m,两侧边坡要求开挖至坚硬岩,坡比l0.5,键槽掏挖清理,冲洗干部后回填cIs砼,见图3.图3,断层破碎带防渗,加固处理示意图F断层处理:砼键(塞)范围从趾板上游侧向下游延伸22m,键槽深1.5m,底宽1.5m,边坡比ltn5,键槽掏挖冲洗干净后回填cs砼,见图4.圈4F-,断层破碎带防渗,加固处理示意圈4.5.2溶蚀裂隙及近水平夹层等的

13、处理右岸趾板基础IP.+9目IP¨s,一段,N40W方向,倾角90溶蚀裂隙发育,面上起伏粗糙,宽512cm,充填次生黄色软塑性粘土,施工中进行了开挖清理,深2050cm,宽5080cm,将充填物清除,冲洗干净,用G.(200号)砼回填处理.对近于水平和稍倾斜的夹层,断层破碎带进行了掏除充填物再回填砼处理,见图5.图5近于水平和稍倾料的夹层断层和破碎带处理示意图4.5.3坝基防渗处理.趾板下采用面结灌浆和帷幕灌浆.为封闭趾板下弱风化岩体的天然裂骧和爆破次生裂隙,增强其抗渗变形能力,需对趾板地基作固结灌浆.其范围主要为表部中等透水或弱风化岩体.接此标准,具体布置如下:在河床部位设4排,排距1.5m,孔距3m,捋15m,两岸设3排和2排两种类型(依趾板型式划分),即A型趾板2排,梅花形布置B型趾板3排,c型趾板2排,排,孔距同前,孔深分别为12m和10m.帷幕灌浆1排,孔距2m,深度按单位嗳水率m<0.03L/