坡月水庫壩基巖體抗剪強(qiáng)度取值分析

黃澤安，蔣井源

（廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

坡月水庫位于巴馬縣甲篆鄉(xiāng)坡月村境內(nèi)，設(shè)計(jì)正常蓄水位為385.5 m，有效庫容140 萬m3，總庫容173萬m3，是一座以給下游村鎮(zhèn)供水為主，兼顧灌溉的綜合利用小（1）型水庫。大壩為混凝土重力壩，由左岸重力壩段、溢流壩段、右岸重力壩段組成，最大壩高約為64.6 m，壩頂長145 m，壩頂寬6 m。

2 壩址基本工程地質(zhì)條件

坡月水庫位于坡月村南西側(cè)約1.5 km 的坡月溪上，壩區(qū)河谷狹窄，兩側(cè)山坡陡峻，屬典型的山區(qū)“V”型河谷。壩址出露地層主要為三疊系中、下統(tǒng)的砂泥巖組合巖體（T1、T2b1～T2b5、T2l）及第四系殘坡積與沖洪積物，巖層產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，一般為N20°～40°W，SW∠55°～65°，基本傾向上游，為單斜構(gòu)造，發(fā)育有兩條斷層（F1、F2），其中F1 斷層經(jīng)右壩肩附近通過。根據(jù)勘察成果，左岸斜坡段巖體強(qiáng)風(fēng)化下限埋深為10～24 m，河床段強(qiáng)風(fēng)化下限埋深為7～9 m，右岸斜坡段強(qiáng)風(fēng)化下限埋深為8.5～19 m。左、右岸地下水位埋深達(dá)30～40 m，主要來源于大氣降水滲入補(bǔ)給，向坡月溪排泄。一般地，覆蓋層、強(qiáng)～弱風(fēng)化層均為中等透水，微風(fēng)化層多為弱透水。

3 壩基巖體抗剪強(qiáng)度建議值

坡月水庫壩址出露巖性主要為三疊系中統(tǒng)板納組（T2b1～T2b5）的長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)頁巖，其中微風(fēng)化長石石英砂巖的單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均值為79.7 MPa，屬堅(jiān)硬巖；微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值為20.9 MPa，屬較軟巖；微風(fēng)化粉砂質(zhì)頁巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值為14.0 MPa，屬軟巖。坡月水庫壩址巖體工程地質(zhì)分類及抗剪強(qiáng)度見表1、壩址巖體抗剪強(qiáng)度建議值見表2。

表1 坡月水庫壩址巖體工程地質(zhì)分類及其抗剪強(qiáng)度表

表2 坡月水庫壩址巖體抗剪強(qiáng)度建議值表

坡月水庫大壩共分為12個壩塊，壩基各壩塊按巖性組成和比例采用加權(quán)平均法提出的抗剪強(qiáng)度建議值等見表3。

表3 坡月水庫大壩壩基各壩塊巖體工程地質(zhì)評價(jià)

4 壩基巖體試驗(yàn)及對比分析

4.1 現(xiàn)場直剪試驗(yàn)

壩基開挖后，為了進(jìn)一步核實(shí)壩基巖體力學(xué)參數(shù)，在③、④、⑤、⑥共4個壩塊選定比較典型的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場混凝土與壩基巖體接觸面直剪試驗(yàn)，最終試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 坡月水庫大壩巖體現(xiàn)場直剪試驗(yàn)成果表

3.2 對比分析

將表3對應(yīng)的抗剪強(qiáng)度建議值與現(xiàn)場抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果（表4）進(jìn)行對比，結(jié)果見表5。

表5 加權(quán)平均法建議值與試驗(yàn)值對比統(tǒng)計(jì)表[1]

從表3～表5可以看出：

（1）除③壩塊沒有夾粉砂質(zhì)頁巖外，壩基巖體巖性和勘察成果基本一致。

（2）巖體抗剪強(qiáng)度現(xiàn)場試驗(yàn)成果普遍比設(shè)計(jì)時提出的建議值高。

本次抗剪強(qiáng)度建議值是通過加權(quán)平均法提出，其方法是先通過室內(nèi)巖石試驗(yàn)獲得基本巖石抗剪強(qiáng)度值，再綜合巖石風(fēng)化狀態(tài)、巖體完整性等折減得出某一類巖體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，最后通過統(tǒng)計(jì)某一巖組或某壩塊各類巖體的比例并按強(qiáng)度與比例關(guān)系進(jìn)行抗剪強(qiáng)度加權(quán)平均，提出某巖組或壩塊的抗剪強(qiáng)度建議值。進(jìn)一步研究開挖后壩塊和試驗(yàn)點(diǎn)情況，分析現(xiàn)場抗剪強(qiáng)度高的原因，主要有：

（1）巖石抗剪強(qiáng)度通過類比選取，折減值偏大，造成巖體整體抗剪強(qiáng)度偏低。

（2）巖體比例存在誤差。巖體在形成的地質(zhì)過程中，長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖以及粉砂質(zhì)頁巖幾種巖性相互共存，精確量化其中比例難度大。

（3）試驗(yàn)選點(diǎn)代表性以及試驗(yàn)組數(shù)有限，對結(jié)果影響也比較大。

考慮了影響因素，可以看出設(shè)計(jì)建議值與試驗(yàn)值有比較強(qiáng)的相關(guān)性，說明通過加權(quán)平均法提出的建議值基本合適，方法合理。

5 結(jié)語

確定壩基巖體抗剪強(qiáng)度建議值是一個復(fù)雜地質(zhì)問題，坡月水庫在綜合各方意見后最終還是維持設(shè)計(jì)提供的建議值，對加權(quán)平均法建議值與試驗(yàn)值進(jìn)行對比，充分說明設(shè)計(jì)提出建議值的取值方法是合適的。所采用的加權(quán)平均法是一種基本數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，該方法充分利用室內(nèi)試驗(yàn)成果，綜合利用地質(zhì)測繪成果，應(yīng)用到壩基巖體抗剪強(qiáng)度建議值中，具有成本低、時間快、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，針對中小型水利工程尤其是重力壩壩區(qū)，勘探工作量有限，現(xiàn)場試驗(yàn)缺乏等條件下提供壩基或較大面積建筑物地基巖體抗剪強(qiáng)度建議值，使用該方法合理可行。