叶巴滩水电站边坡深部破裂发育特征及破裂岩体质量评价研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jumglezhang
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深部破裂弱化岩体结构、降低岩体质量及劣化岩体强度,开展深部破裂发育特征及岩体质量评价对深部破裂成因机理、边坡稳定性、硐室稳定、岩体可利用性等具有十分重要的意义。以叶巴滩水电站坝址区深部破裂为例,采用现场调查、声波测试及地震波CT成像技术,揭示深部破裂的空间发育特征、破坏特征;基于深部破裂空间分布特征、变形破坏特征、赋存地应力环境及其与构造空间关系,提出深部破裂分类与变形模式;基于深部破裂特征,引入结构面(破裂面)间距、纵波波速值、结构面(破裂面)性状,建立深部破裂新的岩体结构类型及划分方案;基于RMR岩体质量分级方法,引入破裂岩体的“岩体体积破裂数K”,建立适用于深部破裂岩体修正RMR分级方法;依深部破裂岩体的现场试验、室内试验、修正RMR值及纵波速值为基础,采用霍克布朗破坏准则获得包含各类型深部破裂岩体的强度参数。主要取得了以下成果:  (1)根据深部破裂基本特征,可将叶巴滩水电站坝址区深部破裂定义为:“分布于常规风化卸荷带以里,受控于断层、长大裂隙或缓倾角错动带,局部间隔发育的单条张开宽度较大或一段密集发育呈微张状态的张性空缝,或表现为充填砂糖状岩屑的破碎带,一般微风化,局部受后期地下水作用”。  (2)深部破裂在两岸基本对称发育,低~中~高高程均可见出露,水平发育深度一般距岸坡约为80~150m之间,水平深度随高程的降低逐渐变浅。  (3)基于深部破裂张开宽度、密度、纵波波速值、风化等级等量化指标,结合赋存地应力环境及其与构造空间关系,可将坝址区深部破裂划分为:轻微松弛型、中等松弛型和强烈松弛型三个类型与“张剪性深部破裂”、“压剪性深部破裂”和“张性深部破裂”三种变形破坏类型。  (4)在宏观地质特征方面,轻微松弛型、中等松弛型和强烈松弛型存在明显区别。破裂面张开宽度随松弛程度逐步加剧而增大,由毫米级增加至厘米级;而风化程度、波速值、RQD则随松弛程度逐步加剧而减小,轻微松弛型多表现为弱风化,波速值大于4500m/s,RQD>70%,强烈松弛型则多呈微风化,波速值小于3000m/s,RQD<50%。  (5)依平硐揭露深部破裂为基础,采用地震波CT成像技术,提出以地震波速(小于4500m/s)、断层作为终止边界的综合辨识方法。  (6)基于结构面(深部破裂)密度、纵波速值、结构面(深部破裂)性状等指标,提出包含深部破裂的新岩体结构类型:“深部破裂块状结构”、“紧密次块状结构”和“紧密镶嵌结构”。“深部破裂块状结构”与“紧密次块状结构”结构面间距差异较小,间距均大于30cm,“紧密镶嵌结构”结构面间距为10~30cm;“紧密次块状结构”和“紧密镶嵌结构”岩体纵波波速值均大于4450m/s,“深部破裂块状结构”岩体纵波波速值小于4450m/s。  (7)引入深部破裂岩体的“岩体体积破裂数K”,对RMR分类方法进行修正,建立适用于深部破裂岩体质量分级方法。可考虑深部破裂张开宽度、密度、充填物等对岩体质量劣化。分级结果具有良好的区分度,且与宏观地质特征及现场测试结果吻合性较好,轻微松弛型岩体为Ⅲ1(RMR=51~60);中等松弛型深部岩体为Ⅲ1~Ⅲ2(RMR=41~52);强烈松弛型岩体以Ⅲ2~Ⅳ(RMR=30~44)为主。  (8)以现场试验、室内三轴试验及修正RMR评分为基础,采用霍克布朗破坏准则,获得三种类型深部破裂岩体变形模量与强度参数。轻微松弛型变形模量平均值最大,约为17Gpa,中等松弛型、强烈松弛型平均值分别为轻微松弛型的65%和40%。轻微松弛型岩体强度参数f为0.95~1.15,c为1.15~1.50MPa;中等松弛型岩体强度参数f为0.75~1.00,c为0.90~1.15MPa;强烈松弛型岩体强度参数f为0.55~0.80,c为0.70~0.95MPa。
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