核电工程倾斜层状岩石地基横观各向同性分析

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1、核电工程倾斜层状岩石地基横观各向同性分析艾鸿涛AIHong-tao（上海核工程研究设计院，上海200233）摘要：以某核电工程项目的岩土工程勘察为实例，从地质特征、地基岩石力学性质指标、地基岩体不同方向模量变化特征和地基岩体不同方向波速变化特征等静态和动态方面对倾斜层状岩石地基的横观各向同性进行了分析评价。结果表明，本核电项目核岛地基在平行于水平方向上是各向同性的，在核岛地基基础设计分析中可简化为均质成层地基。.jyqk左右范围内，节理裂隙较为发育，岩体在深部节理裂隙不发育，节理平直，节理面粗糙，多呈闭合状，结合一般。上白垩统—第三系岩层具体表现为向北西倾斜，层面倾向NPa），使承压板顶住

2、孔壁，测读位移传感器及压力表的初始值。在钻孔弹模测试的结果整理时遵循以下原则：小于5MPa的压力段定义为贴壁压力，不予考虑；以5～50MPa压力段的割线模量定义为变形模量。将垂直岩层走向变形模量E01和顺岩层走向变形模量E02的比值定义为各向异性系数ME，即根据钻孔探模测试结果，对核岛基础底面以下岩体的各向异性系数ME进行统计，结果见表3。由此可知，核岛基础底面以下微风化砂砾岩的各向异性系数ME的变化范围为0.68～1.63，平均值为0.96；微风化砂泥质粉砂岩的各向异性系数ME的变化范围为0.73～1.38，平均值为0.92；将两种岩体进行综合统计，各向异性系数ME的变化范围为0.68～

3、1.63，平均值为0.96。因此，核岛基础底面以下岩体的各向异性不明显，可将其在水平方向作为各向同性体。2.3根据地基岩体不同方向波速特征进行分析岩体的剪切波速反应了岩体的动力性质，是地基-结构动力相互作用计算分析的重要参数。如果岩体在不同方向存在各向异性，则其在不同方向的动力特征也会存在差别。在岩土工程勘察过程中，1号核岛区布置了两组方向相互垂直的测试孔组，采用“一发双收”（在一个钻孔中激发地震波，在激发孔同一侧的两个钻孔中接收地震波）的型式进行测试，一组布置方向与岩层的走向近似平行（XK20～XK20-1～XK18），另一组布置方向与岩层走向近似垂直（XK12～XK12-1～XK18）

4、，见图2。测试时震源和接收检波器在每一测点都保持同一标高，每1m一个测试点；钻探过程中对每个钻孔进行孔斜测量，利用孔斜数据对同一标高的每个测点的距离进行校正，保证地震波在两个接收点之间的传播时间和传播距离的准确性，从而获得准确的波速数据。将垂直岩层走向变形模量Vs1和顺岩层走向变形模量Vs2的比值定义为各向异性系数MS，即根据跨孔波速试结果，各向异性系数MS随测试深度的变化曲线见图3。由此可知，核岛基础底面以下岩体的各向异性系数MS的变化范围为0.86～1.085，平均值为1.02，各向异性不明显。2.4横观各向同性综合分析从上述各方面的分析研究可知：①虽然本项目核岛地基存在两种不同岩体，

5、但两类岩体接触紧密，在工程地质特征、基本物理性质、水理性质、热学性质和抗剪强度等方面差别不大；②在强度和变形特性方面，两类微风化岩石的地基承载力均很高，均远大于核岛地基承载力（约500kPa）的要求，且地基岩体的变形模量很大，核岛采用微风化岩石作为天然地基持力层，不会发生地基的不均匀压缩变形；③在动态抗震分析方面，两类微风化岩石的剪切波速分别为1569m/s和1541m/s，两者很接近；④核岛基础底面以下岩体的变形模量的各向异性系数变化范围为0.68～1.63，平均值为0.96，各向异性不明显；⑤核岛基础底面以下岩土的剪切波速的各向异性系数变化范围为0.86～1.085，平均值为1.02，

6、各向异性不明显。由此可知，虽然本项目核岛地基为倾斜层状岩体，但地基岩体在地质特征、静态和动态方面在平行于水平面方向的各向异性并不明显，从工程应用角度来看可作为横观各向同性岩体，从而简化后续核岛地基的静态以及抗震分析评价。3结论通过某核电工程项目的岩土工程勘察实例，对倾斜层状岩石地基的横观各向同性进行综合分析评价，得到如下结论和认识：①在核岛岩体地基横观各向同性分析中，不仅应从静态方面进行分析，还应考虑地基岩体的动力学特征。②地基岩体不同方向的模量特征和波速特征是分析横观各向同性的重要方面。③从地质特征、地基岩石物理力学性质指标、地基岩体不同方向模量特征和地基岩体不同方向波速特征等静态和动态

7、方面对倾斜层状岩石地基的横观各向同性（取横观各向同性平面平行于水平面）进行了分析评价，得出本核电项目核岛地基在平行于水平方向上是各向同性的，在核岛地基基础设计分析中可简化为均质成层地基。..