白鶴灘水電站多層位復雜介質壩基巖體結構特征及巖體質量分級研究.pdf

1、白鶴灘水電站層位眾多、巖性復雜，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，介質類型體系復雜。不同巖性巖體在表觀塊度、縱波波速、力學性質等多個方面出現(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，表觀結構與力學屬性反差巨大，按現(xiàn)行規(guī)范或通用方法劃分巖體結構和巖體質量，力學屬性最好的柱狀節(jié)理玄武

2、巖被判定為壩基最差的巖體，而力學性質最差的角礫熔巖卻成為壩基最好的巖體，劃分結果不能反映巖體真實的工程地質性質。同時，眾多的層位、復雜的巖性、不同巖性巖體各方面性質明顯的差異，使壩基巖體在巖體結構劃分、巖體質量評價及力學參數(shù)取值等方面遇到了較大的難題和挑戰(zhàn)，對這種多層位、多巖性復雜壩基巖體開展工程地質評價，準確表征表觀結構與力學性質反差巨大的巖體真實的工程地質條件，研究在理論和工程實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、壩基巖體為研究對象，重點開展復雜壩基巖體巖體結構劃分和巖體質量評價的研究，主要取得了以下成果：
　　 (1)通過分析壩基多層位、復雜巖性、結構體特性與結構面發(fā)育程度差異明顯的巖體基本特征，在現(xiàn)場大量結構面調查、聲波測試、現(xiàn)場及室內試驗的基礎上，論述分析了當前單一塊度指標劃分巖體結構的有關問題，以及結構體性質和結構面效應對巖體結構的影響，確定了巖體結構劃分的參評因素和主要指標，并針對壩址區(qū)巖體巖性多樣、結構體性質差異明顯、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—同質完整性系數(shù)和不同結構類型的統(tǒng)一比較指標—標準結構系數(shù)，建立了考慮結構體性質和結構面效應的巖體結構劃分方案，劃分結果能夠準確體現(xiàn)表觀結構與力學性質反差巨大的巖體真實的工程地質條件。
　　 (2)對壩基巖體風化、卸荷特征進行了研究，采用波速比、單元面積裂隙總條數(shù)和現(xiàn)場判斷等定性定量指標對壩基巖體水平和鉛直兩個方向進行了風化分帶，分析了不同巖性巖體的風化特點；利用張開結構面數(shù)量和鉆孔

5、呂榮值對壩基巖體開展了卸荷帶劃分。
　　 (3)現(xiàn)場開展了數(shù)量較多的巖體變形試驗，重點研究了柱狀節(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、應力同向變形試驗，獲得了相關性良好的巖體縱波波速與模量的關系式。
　　 (4)統(tǒng)計分析結構體性質、巖體縱波波速、結構面間距、單元面積裂隙條數(shù)等巖體特征指標，對特征指標一致或接近的巖體視為有效相近巖體，據(jù)此對壩基11種巖性進行綜合處理，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類似巖性層。
　　 (5)根據(jù)壩基巖體的典型特征，確定了巖體質量分級的主要參評因素及量化指標為巖體結構、風化、卸荷、結構體強度、剛度、巖體縱波波速、洞壁地震波縱波波速、變形及強度參數(shù)，建立了巖體質量劃分方案。
　　 (6)采用類似巖性層資料共享和聯(lián)用的方法，根據(jù)巖級劃分方案對壩基50層小層(巖性層）巖體巖級進行了劃分，在此基礎上對小層巖體進行并層處理，利用理論公式計算獲得了并層后大層(巖流層亞層