紫坪铺水利枢纽工程筑坝材料研究

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1、紫坪铺水利枢纽工程筑坝材料研究1刘勇[摘要]对筑坝材料从岩石的化学成分到岩石的矿物组成，及其岩石本身的力学性进行充分的论证，同时对该灰岩石碴料的筑坝特性进行研究，提出在一定的级配范围内各填筑区之间具有较好的匹配关系，能充分利用尖尖山灰岩石碴料，为大坝设计与施工提供了可靠参数。[关键词]紫坪铺工程灰岩筑坝材料1.概述紫坪铺水利工程位于都江堰市，岷江干流上。水库大坝为混凝土面板堆石坝，大坝主要分为垫层区、过渡区、主堆石区和次堆石区，坝高156m。筑坝材料主要为爆破后的尖尖山灰岩料。尖尖山位于岷江干流

2、的左岸，距坝址上游约5km，坝料产地高程约907～1340m。坝料主要为新鲜灰岩石碴料，拟用于垫层区、过渡区、堆石区填筑用料。取样位于不同的勘探平洞内，在距洞口30～100m范围分别取样。试样岩块石碴主要为灰色的新鲜灰岩和部分弱风化灰岩石碴。2.尖尖山石碴料岩块的组成及一般物理力学性2.1化学分析根据岩石化学分析可以看到新鲜灰岩石碴、弱风化灰岩石碴的化学成分统计平均值基本一致，试验成果列入表１中。由此可以看出尖尖山的灰岩不论是新鲜或弱风化灰岩石碴岩石的化学成分，在相同的地质环境条件下不因埋藏的差

3、异而发生本质上的变化。表１试验成果分析结果/%试样说明SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO灼减新鲜灰岩石碴1.590.290.3053.650.9542.40弱风化灰岩石碴0.50.180.4454.060.2242.912.2矿物分析料场区域内的灰岩石碴料岩矿分析试验取强风化、弱风化、新鲜灰岩三类岩块试样分别进行岩矿分析。强风化主要取自爆破平台及采石场中。分析认为矿物以隐晶方解石为主，胶结物以重结晶为主，粒屑含量约70%，裂隙较发育；充填方解石，室内定名为粒屑隐晶灰岩和粒屑灰岩。新鲜灰岩的

4、岩块取样包容范围较大，有新鲜灰岩，也有断层破碎带内的灰岩。岩石除灰色外还有浅褐灰色，岩块致密，部分因构造作用裂隙切割呈角砾状。岩石石碴主要为灰岩。它们的主要矿物方解石占98%左右；其次为自形菱面晶重结晶白云石，有机质、铁质含量微。1水利部四川水利水电勘测设计研究院。192岩石由碎屑及胶结物组成，碎屑以团粒为主，胶结物主要为微晶方解石；部分岩石具变形微层状构造。岩石岩块裂隙发育，且多充填白云石。部分灰黑色层中，泥质物较集中，有机质及铁质浸染为黑色。在这类灰岩中还有含量约8%的弱白云石化粒屑灰岩，岩

5、石中后期白云石多交代粒屑，部分交代胶结物；次生变化中白云石交代方解石。除此之外还有一种泥质物含量在8%左右的含粉砂粒屑隐晶灰岩，有机质含量略有增加，达2%左右，泥质物为隐晶尘状，铁质及有机质浸染成褐色及黑色。而胶结物中以微晶方解石为主，次为白云石及泥质物，在这类具褐黑色的灰岩岩石中，一般泥质物较为集中，而形成含粉砂粒屑隐晶灰岩。2.3物理力学特性料场内的灰岩石碴料岩石力学试验成果统计汇总于表2。室内岩石的力学性试验共进行了岩石岩块的比重、干密度、吸水率、干抗压、饱和抗压、弹性模量试验。表2试验成

6、果统计汇总控制级配及百分含量填筑区最大粒径/mm＜5mm粒径含量/%＜0.075mm粒径含量/%堆石区80015～5＜5过渡区30020～10＜5垫层区10040～30＜8由于岩块的岩性及风化程度的多样化，在岩块的力学性试验中清楚的看到比重值从2.72～2.76之间变化，当岩块中以方解石矿物为主时其比重约在2.75左右，岩块的干密度变化不大但孔隙率最小为0.37，变化最大的要数饱和抗压强度，小值为48.75MPa，大值为126.80MPa，这之中主要有岩块本身的裂隙发育情况及裂隙中的充填物的差异

7、造成。现场取样位置刚好在断层破碎带上，它们的饱和抗压强度为53～54MPa，软化系数为0.83；由于取样位置紧靠断层破碎带，它的岩块同时也受到断层破碎带的影响，所以其岩块的饱和抗压强度也较低。从这些成果可以看到当岩块处于断层破碎带中或断层破碎带附近，其岩块的饱和抗压强度都较小，这其中主要受地质构造运动的影响较大所至，同时也是处所环境的差异受风化作用较强的综合表现。在则由岩块的岩矿鉴定成果可以看到“岩石因受应力作用，裂隙切穿纺缍虫有错位，错距为0.1～0.4mm，局部切割岩石呈棱角状碎屑，更有甚者

8、可见裂隙中碎屑物呈次圆状，角砾略具定向。”由此说明岩石受到了较强的构造应力长期作用，造成局部岩石饱和抗压强度较一般要小的多的现象。从统计成果看软化系数最小值为0.60，由此及彼可推测该石碴料饱和与非饱和状态下筑坝料的力学性差异较大，及在一定的压力下可能具有一定的实陷性问题。当轴向应力为50%4时其岩块的弹性模量小值统计为5.09×10MPa。从岩块的物理力学性试验可知尖尖山岩块致密、坚硬，不论是新鲜灰岩还是强风化带内的灰岩，同属于坚硬岩石，但当它们处于构造作用相对较强位置(如断层带等)其岩石的饱