白鶴灘水電站多層位復(fù)雜介質(zhì)壩基巖體結(jié)構(gòu)特征及巖體質(zhì)量分級(jí)研究.pdf

1、白鶴灘水電站層位眾多、巖性復(fù)雜，建基巖體直接利用層位包含亞層9 層、巖性小層50層，主要巖性有：斜斑玄武巖、含斑玄武巖、隱晶玄武巖、微晶玄武巖、柱狀節(jié)理玄武巖、杏仁玄武巖、含杏仁玄武巖、角礫熔巖、凝灰?guī)r等近11種，介質(zhì)類型體系復(fù)雜。不同巖性巖體在表觀塊度、縱波波速、力學(xué)性質(zhì)等多個(gè)方面出現(xiàn)非常明顯的差異，最為明顯的是柱狀節(jié)理玄武巖和角礫熔巖，表觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)屬性反差巨大，按現(xiàn)行規(guī)范或通用方法劃分巖體結(jié)構(gòu)和巖體質(zhì)量，力學(xué)屬性最好的柱狀節(jié)理玄武

2、巖被判定為壩基最差的巖體，而力學(xué)性質(zhì)最差的角礫熔巖卻成為壩基最好的巖體，劃分結(jié)果不能反映巖體真實(shí)的工程地質(zhì)性質(zhì)。同時(shí)，眾多的層位、復(fù)雜的巖性、不同巖性巖體各方面性質(zhì)明顯的差異，使壩基巖體在巖體結(jié)構(gòu)劃分、巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)及力學(xué)參數(shù)取值等方面遇到了較大的難題和挑戰(zhàn)，對(duì)這種多層位、多巖性復(fù)雜壩基巖體開展工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確表征表觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)反差巨大的巖體真實(shí)的工程地質(zhì)條件，研究在理論和工程實(shí)踐上均具有重要意義。論文以白鶴灘水電站多層位、多巖性的

3、壩基巖體為研究對(duì)象，重點(diǎn)開展復(fù)雜壩基巖體巖體結(jié)構(gòu)劃分和巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究，主要取得了以下成果：
　　 (1)通過分析壩基多層位、復(fù)雜巖性、結(jié)構(gòu)體特性與結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度差異明顯的巖體基本特征，在現(xiàn)場(chǎng)大量結(jié)構(gòu)面調(diào)查、聲波測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，論述分析了當(dāng)前單一塊度指標(biāo)劃分巖體結(jié)構(gòu)的有關(guān)問題，以及結(jié)構(gòu)體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面效應(yīng)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的影響，確定了巖體結(jié)構(gòu)劃分的參評(píng)因素和主要指標(biāo)，并針對(duì)壩址區(qū)巖體巖性多樣、結(jié)構(gòu)體性質(zhì)差異明顯、本底波速

4、不同的典型特征，創(chuàng)新性的提出了完整程度劃分指標(biāo)—同質(zhì)完整性系數(shù)和不同結(jié)構(gòu)類型的統(tǒng)一比較指標(biāo)—標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)系數(shù)，建立了考慮結(jié)構(gòu)體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面效應(yīng)的巖體結(jié)構(gòu)劃分方案，劃分結(jié)果能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)表觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)反差巨大的巖體真實(shí)的工程地質(zhì)條件。
　　 (2)對(duì)壩基巖體風(fēng)化、卸荷特征進(jìn)行了研究，采用波速比、單元面積裂隙總條數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)判斷等定性定量指標(biāo)對(duì)壩基巖體水平和鉛直兩個(gè)方向進(jìn)行了風(fēng)化分帶，分析了不同巖性巖體的風(fēng)化特點(diǎn)；利用張開結(jié)構(gòu)面數(shù)量和鉆孔

5、呂榮值對(duì)壩基巖體開展了卸荷帶劃分。
　　 (3)現(xiàn)場(chǎng)開展了數(shù)量較多的巖體變形試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了柱狀節(jié)理玄武巖變形特征，并綜合不同巖性巖體中開展的原位波速同步、應(yīng)力同向變形試驗(yàn)，獲得了相關(guān)性良好的巖體縱波波速與模量的關(guān)系式。
　　 (4)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)構(gòu)體性質(zhì)、巖體縱波波速、結(jié)構(gòu)面間距、單元面積裂隙條數(shù)等巖體特征指標(biāo)，對(duì)特征指標(biāo)一致或接近的巖體視為有效相近巖體，據(jù)此對(duì)壩基11種巖性進(jìn)行綜合處理，合并為杏仁玄武巖、隱晶玄武巖、柱狀

6、節(jié)理玄武巖和角礫熔巖這四個(gè)類似巖性層。
　　 (5)根據(jù)壩基巖體的典型特征，確定了巖體質(zhì)量分級(jí)的主要參評(píng)因素及量化指標(biāo)為巖體結(jié)構(gòu)、風(fēng)化、卸荷、結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度、剛度、巖體縱波波速、洞壁地震波縱波波速、變形及強(qiáng)度參數(shù)，建立了巖體質(zhì)量劃分方案。
　　 (6)采用類似巖性層資料共享和聯(lián)用的方法，根據(jù)巖級(jí)劃分方案對(duì)壩基50層小層(巖性層）巖體巖級(jí)進(jìn)行了劃分，在此基礎(chǔ)上對(duì)小層巖體進(jìn)行并層處理，利用理論公式計(jì)算獲得了并層后大層(巖流層亞層