關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）

關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據，本文結合具體工程案例，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格林村，水庫所在三岔河為魚梁河一級支流，魚梁河經清水河匯入烏江，地理位置東經107°00′～107°03′，北緯26°56′～27°00′。三岔河發源于龍崗鎮二村羊比組，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。壩址通有鄉村公路，庫區兩側有簡易鄉村路，壩址距龍崗鎮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

現場強度試驗試點的布置按照《規程》要求及工程地質實際情況來確定。按《規程》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：結構面（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，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：結構面（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，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。對于結構面的加工，試體制備時以不擾動結構面的天然結構為原則，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，法向位移相對穩定后（穩定標準：每隔10min測讀一次，連續兩次讀數之差不超過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。抗剪斷試驗結束后，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。試驗全部結束后，將試體沿剪斷面翻開，對試體剪切面進行面積測量和地質描述及拍照。

3　試驗成果整理分析

試驗資料的整理按照《規程》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：巖體結構面（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下。①T1-1試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙呈網狀發育，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，剪切面上盤節理裂隙極為發育，試體上盤在剪切后沿剪斷面翻開進行地質描述的過程中破壞。②T1-2試點：剪切破壞前試點節理裂隙極為發育，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，剪切上盤裂隙發育。③T1-3試點：剪切破壞前試點節理裂隙極為發育，呈刀砍狀，膠結差。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育，大量鐵質浸染，膠結差，下盤完整。④T1-4試點：剪切破壞前試點節理裂隙充分發育，呈刀砍狀，膠結差。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：剪切破壞前試點節理裂隙充分發育，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下。①T2-1試點：剪切破壞前試點節理裂隙發育，呈刀砍狀，大量鐵質浸染。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：試點節理裂隙發育，呈刀砍狀，大量鐵質浸染，膠結一般，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，呈據齒狀，裂隙間大量鐵質浸染，泥質、鈣質膠結差，剪切面擠壓碎塊石分面少。③T2-3試點：剪切破壞前試點節理裂隙發育分布，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：剪切破壞前試點節理裂隙網狀發育分布，大量鐵質浸染。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，節理裂隙呈網狀發育。⑤T2-5試點：剪切破壞前試點節理裂隙呈網狀分布，大量鐵質浸染，膠結一般。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：巖體結構面（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下。①T3-1試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙發育，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，剪切試體節理裂隙一般發育。②T3-2試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙發育一般，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，剪切試體節理裂隙一般發育。③T3-3試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙發育一般，極少量鐵質浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面巖質新鮮，剪切試體節理裂隙發育。④T3-4試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙發育，少量鐵質浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留層面剪切破壞，剪切面巖質新鮮，有大量擦痕，剪切試體節理裂隙發育。⑤T3-5試點：剪切破壞前試點頂部節理裂隙呈網狀發育，節理裂隙間鈣質膠結較好試驗剪切破壞后試點沿預留結構面剪切破壞，剪切面節理裂隙發育。

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下。①T4-1試點：剪切破壞前試點節理裂隙網狀分布，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，試點節理裂隙發育。②T4-2試點：剪切破壞前試點節理裂隙呈網狀發育，試體完整，節理裂隙間少量鐵質浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體間破壞，試點節理裂隙發育。③T4-3點：剪切破壞前試點節理裂隙呈網狀發育，膠結一般。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，試點節理裂隙發育。④T4-4試點：剪切破壞前試點節理裂隙呈網狀充分發育，節理裂隙間鐵質浸染。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：剪切破壞前試點網狀節理裂隙極為發育，節理裂隙間鐵質浸染。試驗剪切破壞后試點沿預留剪切面巖體剪切破壞，節理裂隙發育。

4　結束語

強度的試驗水平將直接關系著巖石的整體力學性能測定及其應用，因此，相關技術與研究人員應加強有關巖石強度的試驗方法研究，總結巖石強度具體試驗技術及關鍵部位處理要求，以逐步改善巖石強度的試驗質量。

[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.

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TU452

A

1673-0038（2015）36-0330-02

2015-8-20