亭子口电站结构面抗剪强度试验及成果分析.pdf

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1、第30卷第12期长江科学院院报V01．3ONo．122013年12月JournalofYangtzeRiver8denlitieResearchInstituteDec．2013DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．12．008亭子口电站结构面抗剪强度试验及成果分析肖本职(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室(重庆中心)，重庆400014)摘要：亭子口水利枢纽工程坝址区位于红层沉积岩体内，存在较多的各类结构面。通过对21组各类结构面进行原位直剪试验，揭示了各结构面的抗剪强度特性。同时通

2、过算术平均值以及图解2种方法对各类结构面抗剪强度参数分别进行统计，所得到的统计成果总体相近。成果除可供本工程设计取值外，对于其它类似工程也具有较好的参考价值。关键词：亭子口电站；结构面；抗剪强度；直剪试验中图分类号：TU45文献标志码：A文章编号：1001—5485(2013J11—0043—05与利用问题。因此，各类结构面的抗剪特性参数是该枢纽工程的关键性参数。1工程背景亭子口电站坝址区主要存在且应重点关注的结构面有：①岩体层面；②11类夹层(软弱夹层)，夹层亭子口电站是嘉陵江干流梯级开发中的控制性主要为紫红色黏土岩

3、，薄层状，厚2—5cm，局部泥枢纽工程，下距四川省苍溪县城15km，兼具防洪、化；③11类夹层(泥化夹层)，夹层主要为紫红色黏灌溉、发电、航运等综合效益。枢纽工程主要包括大土岩，部分含灰绿色，薄层状，厚2—5cm，夹层面泥坝、厂房、升船机及灌渠首部等建筑物。设计为混凝膜连续；④大圆包崩滑体原滑面。土重力坝，坝顶高程466m，坝轴线长1108m，最大针对上述各类结构面，从预可研阶段到技术施坝高i10m川。工设计阶段，共对21组各类结构面进行了原位直剪亭子口电站坝址出露地层为白垩系下统苍溪组试验。砂岩、粉砂岩、黏土岩，总厚

4、度480m，为软硬相间不等厚的红层岩体，岩体中分布有软弱夹层。坝区下卧基岩为砂岩与泥岩软硬相间的互层岩体，相变频2试验方法繁，坝基岩体以砂岩为主。在坝轴线左岸坝肩部位存在一古滑坡堆积体——大圆包崩滑体。该崩滑体对于岩体结构面，试验按照行业标准《水利水体积较大，土体厚度较深，目前处于整体稳定状态，电工程岩石试验规程》(SL264-2001)执行。根仅前缘局部在暴雨时有少量滑移⋯。据平洞揭露的情况，沿结构面走向开挖试验支洞。亭子口电站工程勘察设计中将主要面临4大岩开挖试验支洞时，其底板高出结构面50～60cm，并土力学问题

5、，即坝基抗滑稳定问题、变形稳定问题、打防震孔，减少爆破开挖对结构面的扰动。用人工高边坡稳定问题以及大圆包崩滑体的处理与利用问制成长50cm×宽50cm×高35cm的方形试体，剪题_2J。根据工程中需要解决的岩土力学问题，针对切面积2500cm左右，在剪切面预留2cm，留出预坝址区接露出的各种岩性及地质特征，对亭子口水剪口，立模并充填高强水泥砂浆。安装法向和切向利枢纽坝址区展开了一系列工程岩石(土)的物理加荷系统及测量系统进行直剪试验。试验采用平推力学性试验研究。在上述主要的4个岩土力学问题法，法向应力垂直作用于结构面，

6、试验最大法向应力中，各类结构面的抗剪特性直接涉及到坝基抗滑稳按照工程设计应力的1．2倍施加，但以不破坏结构面定问题、高边坡稳定问题以及大圆包崩滑体的处理性状为原则按等差级数分别施加于各个试体上。试收稿日期：2012一l1-29；修回日期：2013—01—17作者简介：肖本职(1966一)，男，重庆垫江人，高级工程师，主要从事岩石物理力学试验、检测及地应力测量等方面的工作，(电话)023—88192720(电子信箱)benzhi_xiao@126．com。长江科学院院报2013芷验时，先对每个试体分3级施加预定法向应力且

7、达结构面16组，大圆包崩滑体滑面5组。在坝址区所到相对稳定后，再施加剪切应力。剪应力顺结构面完成的16组结构面直剪试验中，岩体层面7组；Ⅱ倾向而平行作用于结构面，且与法向应力垂直正交类夹层3组；Ⅲ类夹层6组。由于亭子口电站坝址于剪切面中心。先进行抗剪断试验，然后在相同法区下卧基岩为白垩系下统苍溪组砂岩、粉砂岩、黏土向应力作用下进行剪切(摩擦)试验。在整个试验岩互层岩体，软硬相问，相变频繁。因此岩体层面包过程中，始终保持法向应力不变。试验结束后，翻开括了岩屑砂岩／黏土岩、长石砂岩／黏土岩、长石砂试体进行地质描述和照像，描

8、述结构面的性状，充填岩／泥质粉砂岩、粉砂岩／黏土岩以及它们之间的上物的性质、厚度、泥化程度及量测剪切面的起伏差、下盘互换等。为了便于统计分析，又将岩体层面总确定有效剪切面积。体划分为硬岩／软岩和软岩／软岩2个类别。硬岩／对于大圆包崩滑体滑面，试验按照《土工试验规软岩共进行了5组直剪试验，软：,一--／软岩共进行了2程》(SL237