云南某水庫花崗巖風化特性研究及應用

張榮景，蘇 強

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司,新疆 烏魯木齊 830002）

1 工程概況

香竹林水庫工程位于云南省臨滄市雙江縣,水庫總庫容1305 萬m3,控制灌溉面積4.36 萬畝。設計正常高蓄水位為1461.3 m,壩線總長430 m,最大壩高95.7 m。水庫由攔河大壩、導流泄洪等建筑物組成,灌區輸水線路由管道、倒虹吸等建筑物組成。該工程規模為中型,工程等別為Ⅲ等。水庫大壩建筑物級別2 級,導流輸水放空洞、溢洪道為3 級；灌區輸水渠及臨時建筑物為5 級。

2 花崗巖風化特性研究

壩址區位于低中山峽谷地貌單元,物理地質現象主要表現為巖體風化。壩址區巖性主要為印支期侵入花崗巖,據壩區進行的工程地質測繪及主要勘探揭露工作（鉆探1945 m/27孔、平硐709 m/11 硐）,可將壩址區風化特征分為：一般規律和風化厚度差異性規律，現分述如下。

（1）一般規律

壩址區巖體風化一般規律,是壩址區巖體風化特征之共性,主要體現在以下幾個方面：

①壩址區花崗巖,由河床向兩岸山頂,風化厚度逐漸增大,現代河床、河漫灘及兩岸Ⅰ～Ⅲ級階地下部未見全風化層,現代河床局部河段直接出露弱風化巖層；

②粗粒鈉長石花崗巖抗風化能力弱于細粒鉀長石花崗巖；

③構造、節理密集帶處風化作用加強；

④壩址區全、強風化層,同一風化程度層內,因巖性特征、開挖難易程度、物理性質指標、力學性質指標等差異,可將全風化層細分為三帶,強風化層細分為兩帶；

⑤壩址區風化巖體,普遍存在花崗巖所固有的球狀風化、槽狀風化、囊狀風化、帶狀風化等異于同層風化程度的特殊風化現象。據勘探揭露成果統計（見表1）可知,全風化層中、下帶一般含有0.7%～33%,粒徑0.1 m～5 m 的強風化團塊,所含團塊一般呈灰白色,強度較低,錘擊易碎,僅在平硐中發現粒徑較大,強度較高的灰白、灰褐色強風化團塊；強風化層中一般含有4.7%～21.8%,粒徑0.1 m～2.5 m 全風化團塊,所含團塊一般呈散體狀,基本失去原巖結構；弱風化層一般含有3.3%～32.2%,粒徑0.1 m～6.8 m 的強風化團塊,所含團塊一般呈灰白色夾褐紅色,強度較低,錘擊易碎；

表1 壩址區特殊風化體統計表

⑥全～弱風化巖體,風化程度遵循逐漸減弱的一般規律,但微風化～新鮮巖體與全～弱風化巖體相比,其風化程度、巖石結構、物理力學性質等存在質的變化。

續表1

（2）風化厚度差異性規律

壩址區一般區域全風化層厚3 m～8 m,強風化層厚5 m～20 m,弱風化層厚13 m～28 m,其下為微風化～新鮮巖體（見表2）；局部區風化厚度較大,其全風化層厚10 m～45 m,強風化層厚30 m～56 m,弱風化層厚15 m～30 m。

表2 壩址區一般風化區厚度統計表

針對壩址建筑物區存在的風化厚度較大區,開展了針對性地質調查、測繪、鉆探、平硐開挖等工作,并布設物探剖面,用以查明風化厚度較大區的分布范圍、各風化層底界及分布規律主控因素等，現敘述如下。

①風化厚度較大區分布范圍及風化底界

風化厚度較大區主要分布于壩址區A、B、C、D、E5 區,見圖1。風化厚度較大區各風化層厚度、埋深見表3。

圖1 壩址區風化厚度較大區分布示意圖

表3 壩址區風化厚度較大區統計表

續表3

②風化厚度較大區分布規律

壩址一般風化區地表呈現灰白色、灰黃色,山體雄厚,岸坡坡度變化小；而風化厚度較大區地表則呈褐紅色或褐紅色夾土黃色,地形多呈單薄脊狀、環頂狀、梁狀等,山體相對單薄,地形變化趨勢較大。風化色差詳見圖2,地形差異詳見圖1。因此,上述風化厚度較大區分布規律主控因素為地形因素。當山脊單薄,裂隙貫通性好,風化作用多方位進行,致使風化厚度較大區形成,因風化、氧化作用強烈,致使地表呈現風化色異于一般區。

圖2 上壩址右岸東側沖溝（鏡向上壩址軸線）

3 風化層動力參數研究

上、下壩址共完成9 孔聲波測試試驗,均勻分布于壩址區左、右岸及河床,用以確定壩址區巖體動參數、風化程度及完整性系數。據試驗成果,將壩址區新鮮巖體縱波波速定為5200 m/s,其試驗成果詳見壩址區鉆孔聲波測試成果表4、表5。

表4 上壩址區鉆孔聲波測試成果

續表4

表5 下壩址區鉆孔聲波測試成果

4 花崗巖風化特性研究應用

上壩址左岸下游位于風化厚度較大區B 區；右岸下游位于風化厚度較大區A區,而下壩無風化厚度較大區分布。因此,從地基及防滲處理工程量、難易程度、可靠程度及工程投資考慮,下壩址地質條件優于上壩址。

壩址區風化巖體,普遍存在花崗巖所固有的球狀風化、槽狀風化、囊狀風化、帶狀風化等異于同層風化程度的特殊風化現象。建基面30%風化巖體可能為異于同層風化程度的特殊風化體,建議對其采取工程處理措施,如設置過渡墊層、混凝土栓塞等。