雅礱江楊房溝水電站壩區(qū)巖體風(fēng)化、卸荷分帶的量化研究.pdf

1、座落于雅礱江中游河段第五個梯級的楊房溝水電站，位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)。根據(jù)工程預(yù)可行性研究成果，楊房溝水電站推薦壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高158 米，正常蓄水位2092 米，相應(yīng)庫容4.442 億立方米。壩址區(qū)為高山峽谷地貌，雅礱江流向S30～E，枯水期江面寬50～100m，水位高程1984～1985m。兩岸地形陡峭，基巖裸露。擬建大壩區(qū)內(nèi)出露地層主要為燕山期花崗閃長巖，巖質(zhì)堅硬，巖體較完整，巖性條件較好，僅右岸引水隧洞及地下廠

2、房分布變質(zhì)粉砂巖，局部夾含炭質(zhì)板巖。兩岸山體雄厚，河谷狹窄，兩岸地形基本呈對稱的“V型，河床覆蓋層24～30m。壩區(qū)未見區(qū)域性大斷層，工程地質(zhì)條件總體較好，適于修建雙曲拱壩。
　　 對于裝機容量達(dá)百萬千瓦的電站而言，其壩體工程建設(shè)往往涉及到深切河谷地區(qū)，考慮到現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展和社會投資水平，決定了工程對巖土體的改造利用只能局限于地表淺表層數(shù)十米至數(shù)百米的范圍之內(nèi)。而壩區(qū)淺表層出露巖石作為大壩工程圍巖的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要接受風(fēng)化作用與卸

3、荷作用兩種重要的外生營力的改造，因此研究風(fēng)化、卸荷巖體，對于工程設(shè)計、巖體開挖、巖體質(zhì)量分級以及建基面選取等具有非常重要的意義。盡管巖體（或巖石）風(fēng)化、卸荷的研究已經(jīng)是一個被討論了數(shù)十年的老課題，但將這些新成果轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)工程實踐的行業(yè)規(guī)范卻很滯后，有鑒于此，本文針對楊房溝水電站花崗閃長巖地區(qū)的巖體風(fēng)化、卸荷的特征進行量化研究，同時對風(fēng)化、卸荷之間的關(guān)系做一些嘗試性的探索分析，以豐富該研究領(lǐng)域內(nèi)對不同巖性的巖體風(fēng)化、卸荷的細(xì)化研究。

4、>　　 在對巖體風(fēng)化的機理進行分析后，對楊房溝壩區(qū)巖體風(fēng)化特征進行初步調(diào)查，總結(jié)了壩區(qū)巖體風(fēng)化的三種特征。緊接著開始對巖體風(fēng)化的量化進行研究，可以表征巖體風(fēng)化程度的因素很多，把這些因素都用來劃分巖體的風(fēng)化是不太現(xiàn)實的，從巖體工程地質(zhì)和現(xiàn)場工作條件出發(fā)，本次楊房溝水電站巖體風(fēng)化特征指標(biāo)主要選取了：巖石點荷載強度（PLS）、巖石變形性能回彈值（Re）、巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）、巖體彈性波和聲波的縱波波速（Vp）、完整性系數(shù)（Kv）。這些指標(biāo)

5、在勘探平硐，地表露頭等地可以通過現(xiàn)場測量獲得，而在勘探鉆孔中則不易取得，鉆孔中較易取得的是巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）以及鉆孔聲波的縱波波速（Vp）、完整性系數(shù)（Kv）。通過對各特征指標(biāo)之間的關(guān)系分析，確立各指標(biāo)的相關(guān)性與可靠度，進而對巖體風(fēng)化的漸進性進行分析，然后綜合考慮國內(nèi)外多個巖漿巖壩基的水電站的風(fēng)化帶量化參數(shù)取值，再考慮到楊房溝壩區(qū)花崗閃長巖巖體各代表性指標(biāo)的漸進性特征，建立起楊房溝壩區(qū)花崗閃長巖巖體風(fēng)化帶劃分的量化標(biāo)準(zhǔn)。通過確立的量

6、化指標(biāo)對壩區(qū)巖體風(fēng)化帶進行定量劃分，在巖體風(fēng)化帶的最終綜合判定中，加入巖體結(jié)構(gòu)類型作為一項考慮指標(biāo)進行綜合劃分。最后展示出楊房溝壩區(qū)巖體風(fēng)化的空間分布特征。
　　 在對壩址區(qū)巖體卸荷開始研究前，同樣先對巖體卸荷的機理進行分析，通過現(xiàn)場調(diào)查，得出岸坡卸荷大多以整體松弛為主，并且以2100m 高程作為界限存在不同的卸荷特征。巖體卸荷帶劃分采用定性與定量相結(jié)合，其中定性以地表調(diào)查與平硐調(diào)查為主，定量劃分則主要從張開裂隙數(shù)量的增多、裂隙

7、張開寬度的變化以及巖體結(jié)構(gòu)的松弛等方面入手。結(jié)合楊房溝水電站實測平硐資料，本次卸荷帶的劃分以裂隙率（單位長度上張開裂隙的條數(shù)）和裂隙張開度（單位長度上裂隙的累計隙寬）作為主要量化指標(biāo)進行巖體卸荷定量化研究，并結(jié)合各平硐和鉆孔的波速資料，運用縱波波速作為對所劃分卸荷帶的驗證。綜合考慮國內(nèi)外多個巖漿巖壩基的水電站的卸荷帶量化參數(shù)取值，再考慮到楊房溝壩區(qū)花崗閃長巖巖體各代表性指標(biāo)的具體規(guī)律，建立起楊房溝壩區(qū)花崗閃長巖巖體卸荷帶劃分的量化標(biāo)準(zhǔn)。

8、通過確立的量化指標(biāo)對壩區(qū)巖體卸荷帶進行定量劃分，最后展示出楊房溝壩區(qū)巖體卸荷的空間分布特征。
　　 文中用同樣的模式對研究區(qū)巖體的風(fēng)化與卸荷分別進行了量化研究，然而巖體的風(fēng)化與卸荷事實上是存在著密不可分的聯(lián)系的。根據(jù)壩區(qū)巖體弱卸荷下限深度與弱風(fēng)化上段下限深度的比擬，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在某種耦合關(guān)系。為了進一步探索兩者之間的聯(lián)系，本文通過現(xiàn)場實測的壩區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)，用數(shù)值模擬的方法反演整個河谷的應(yīng)力場的分布；分別建立兩種不同的概化模型，