大橋水庫昔格達地層巖體現場載荷試驗研究

鄧力爭

(四川大橋水電咨詢監理有限責任公司，四川成都 610072)

1 概述

在攀西地區廣泛分布的、以四川省會理縣“昔格達村”命名的“昔格達組”地層是第四系下更新統昔格達組(Q1X)，由粉砂巖和粘土巖互層組成，具有成巖時間晚、半土半巖和親水性等極軟巖的特點。因此，在攀枝花地區多年的建設和對滑坡的研究及整治中，已形成“昔格達地層富含粘土顆粒和粘土礦物，親水性強，吸水易軟化、泥化，脫水干裂，風化作用下迅速崩解，隨水的滲入抗剪強度不斷降低”的概念，即:昔格達是易滑地層的結論。

四川省“八五”期間的重點水利建設項目——大橋水庫是位于涼山州冕寧縣境內的一座大型水利工程。該水庫除鋼筋混凝土面板堆石壩主壩外，推薦上副壩線。

上副壩線的壩址地基即為昔格達地層。若能查明大橋水庫“昔格達”地層工程地質特性，取得建壩條件，則可修建心墻堆石壩，其最大壩高僅為29.5 m，具有壩高較低，壩基、壩肩防滲處理簡單、降低工程造價等諸多優點。

由于當時沒有在昔格達地層上修建水工建筑物的實例報道和系統研究資料，為研究昔格達組巖體的工程特性并完善補充設計參數，進一步評價以該地層為地基修建水工建筑物的合理性，在室內巖塊試驗的基礎上，在大橋水庫工程副壩區昔格達地層現場進行了巖體載荷試驗。

2 試驗布置及描述

充分考慮了昔格達地層巖體的軟巖特性及其在今后工程運行中的實際環境條件，做到盡可能的模擬真實，事關試驗測試取得的指標的可靠程度，因此，試驗的布置與實施十分重要。

現場載荷試驗在露天的試坑內進行，根據兩種巖性共布置了四組載荷試驗。據試坑揭示，昔格達巖組褐黃色從上游向下游有逐漸變深的趨勢，試坑長5 m 左右的距離高差變化0.6 m。坑深0～4.4 m 為褐黃色泥質粉砂巖，局部夾有灰色團塊(直徑一般為10～30 cm，個別為60 cm 左右)，巖性有灰色粉砂巖，也有泥巖，形如花斑;坑深4.4～6.1 m 以下為灰色粉砂質泥巖，結構不甚緊密，用手可搓碎，也能夠用鐵鏟坑深輕易成形。預埋錨筋的鉆孔揭示，4.5～6.5 m 一般(試點副SK1-3和試點副SK1-4均位于此段)無法取得巖心，由鉆孔回水沖出來的多為砂粒。

試驗均采用圓形剛性承壓板，試面面積為500 cm2，采取逐級升壓的方式加荷。考慮到昔格達巖體取半成巖的軟巖性質和建壩后的實際環境，除上部SK1-1試點外，其余三個試點均作了專門的充水飽和。根據現場實測資料，飽和的效果是明顯的。例如:SK1-1試點實測含水量為15%～17.5%，平均為16.3%，而另三個試點面經充水飽和后，實測含水量均在18.5%以上。又如:SK1-2試點其試面處充水飽和后的含水量達24%，而其附近巖體的實測含水量為17.5%，測算飽和度達100%。其余兩個試點也程度不同地具有類似性質。

3 試驗研究成果

現場昔格達地層巖體載荷試驗研究成果見表1和圖1。

試驗成果表明:

(1)現場實測了鉆孔無法取芯的弱膠結灰色昔格達巖體的變形和強度指標(試點副SK1-3和試點副SK1-4)，代表了較差的昔格達地層巖體的性質。

表1 大橋水庫昔格達地層巖體現場載荷試驗研究成果表

圖1 載荷試驗變形圖

圖2 載荷試驗變形圖

(2)試驗表明，副壩地基中的昔格達巖體具有與其弱～中等膠結軟巖性質相當的變形模量和承載能力。試驗中，加荷受到反力錨樁抗拔強度的限制，各試點巖體在試驗最大應力(大于1.014 MPa)下均未達到破壞極限，即:在承壓板周圍出現首條徑向裂隙后，從未出現諸如荷載加不上或既使荷載加上又很快退下，承壓板周圍徑向裂隙不斷增多加寬或伸長、壓力不變而變形依然增加等巖體破壞后的一般特征，也從未得到荷載的峰值。

(3)試驗表明，副壩地基中昔格達巖體的變形形式主要為近似直線形式，其變形和強度指標受到巖體含水量、干容重和膠結程度的明顯影響。

(4)大橋水庫副壩址地基的昔格達巖體具有與弱～中等膠結軟巖性質相當的變形模量和承載能力。

通過此前進行的室內試驗研究工作，初步查明大橋水庫副壩區昔格達地層巖塊的物理性質、化學性質、水理性質和力學性質。結合此次在工程現場進行的昔格達地層巖體載荷試驗研究成果，進一步查明了大橋水庫副壩區昔格達地層巖體的變形及強度特性，初步查清了大橋水庫副壩區的昔格達地層與攀枝花市“昔格達”在以上形狀上的差異，得到了基本結論，論證了大橋水庫工程在副壩址上壩線修建高29.5 m 土石壩方案的可行性，并得到了工程設計審查認可。該壩早已建成，并已安全運行多年。