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      關(guān)于水利工程巖體強度試驗的探討

      2015-11-04 04:02:34陳霓
      建材與裝飾 2015年36期
      關(guān)鍵詞:節(jié)理裂隙層面

      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。

      [1]徐根,陳楓,肖建清.載荷接觸條件對巖石抗拉強度的影響[J].巖石力學與工程學報,2006,06(10):61~62.

      [2]喻勇,徐躍良.采用平臺巴西圓盤試樣測試巖石抗拉強度的方法[J].巖石力學與工程學報,2006,05(35):57~58.

      [3]何滿潮,胡江春,熊偉,劉成禹.巖石抗拉強度特性的劈裂試驗分析[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2005,13(14):74~75.

      TU452

      A

      1673-0038(2015)36-0330-02

      2015-8-20

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