南水北调西线工程亚尔堂坝址板岩膨胀特性研究.pdf

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1、第41卷第9期人民长江Vo1．41，No．92010年5月YangtzeRiverMay，2010文章编号：1001—4179(2010)09—0039—03南水北调西线工程亚尔堂坝址板岩膨胀特性研究刘信勇，李振灵，陈艳(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)摘要：玛柯河为南水北调西线一期工程规划引水河流，亚尔堂坝址段岩层以三叠系板岩为主，属于易软化较软岩。根据工程设计的总体要求，对坝址段岩体蓄水后的膨胀性做出预测，研究项目主要包括板岩的抗压强度、矿物成分、吸水率、膨胀率和膨胀压力等，并对影响膨胀指标间的因素做总结分析，根据软岩膨胀分级标准判断试验板岩属于非膨胀性岩石。关键词：板岩；

2、矿物成分；吸水率；膨胀指标；分级；南水北调西线工程中图法分类号：TV67文献标志码：A南水北调西线一期工程位于青藏高原东部边缘地易产生体积增大、破碎或分解的一类岩石⋯，此性质带，海拔为3500m左右，规划引水枢纽主要分布在大受很多因素的影响，如岩石的矿物成分、结构、风化程渡河和雅砻江的支流上。本次研究的区域是大渡河支度和吸水性等。根据膨胀机理的不同，可将膨胀岩石流上的玛柯河亚尔堂坝址，该试验段位于巴颜克拉山分为化学膨胀岩和粘土质膨胀岩两大类，化学膨胀岩褶皱系北巴颜克拉褶皱带二级构造单元的东南部，发的主导因素是矿物成分吸水变相或结晶体积增大，如育有两条大的区域性断裂和四组节理，主要出露三叠含硬石

3、膏和无水芒硝的岩石。粘土质岩石大部分为沉系和第四系，但三叠系分布最广，为中统甘德组一段积岩，引起膨胀的主要因素是其含有较多的强亲水矿(T)、二段(T)和三段(T32)。玛柯河亚尔堂坝址区物，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，此类矿物含量越高，的岩层构成比较复杂，板岩和砂岩交错分布，但以板岩膨胀率就越高。为主，且中间含有厚度不同的泥化夹层，考虑到工程项为了准确了解亚尔堂坝址区的板岩成分，室内岩目主要分为地基处理、隧洞开挖和边坡加固，蓄水后必石定名通过磨薄片法进行鉴定，表1的统计结果表明：然会对岩体稳定产生大的影响。板岩按矿物成分及含量的不同可区分为碳质板岩和粉软岩遇水后物理力学性质一般会发生大的改变，

4、砂质板岩两大类，且二者都含有较多的强亲水矿物，但如果对这方面的影响估计不足，就很可能引发工程事所占比重不同，总体而言，碳质板岩的粘土矿物含量要故，如水下基础不均匀沉降而使上部结构出现裂缝；边大于粉砂质板岩，但其石英矿物含量却相对偏低，所以坡岩体失稳；围岩变形所导致的隧洞支护破坏等。所粉砂质板岩的强度要略高于碳质板岩。有关试验表以，针对南水北调西线一期工程亚尔堂坝址区岩层的明，此类板岩的饱和抗压强度为l8MPa左右，而干具体情况，笔者重点对板岩的膨胀变化规律进行探讨，抗压强度达38MPa，软化系数为0．47，属易软化较软以便为工程设计提供科学的参考。岩。1．2试验方法1岩石的类型和试验方法根据工

5、程总体要求，板岩试验项目包括自由膨胀1．1岩石的类型和矿物成分试验、侧向约束膨胀试验和体积不变条件下的膨胀压膨胀岩是指在水的物理化学作用下随时间的发展力试验。研究表明，天然含水状态下未扰动岩样，在水收稿日期：2010—01—18作者简介：刘信勇，男，助理工程师，主要从事室内岩石试验研究。E—mail：xinyong030722@126．com岩40人民长江石组名数称中可保持天然性状和较高的天然强度，因此，为了逐渐变缓，并最终发展到相对稳定状态。不过，当膨胀范围尽量保持岩样的自然状态，本次试件的加工过程按干变形量超过岩石本身所允许的拉应变时值，就会造成岩法作业。膨胀试验的岩样均采用圆柱体，直径为

6、50石崩解破坏。通过分析表2和图1可含知水：％mm，做自由膨胀变形试验时试件高径比为1：1，而做(1)吸水率对板岩膨胀率的影响吸明水显，％即吸水率侧向约束膨胀变形试验和膨胀压力试验时，试件高度越大，膨胀率就越大，变形时间也越长，对于个别岩石，为20mm。试验用水均采用蒸馏水，室内试验温度径向膨胀稳定时问在短时间内就可完成，而板岩的变控制在(20±2)℃。形稳定都可在浸水48h内完成。表1板岩矿物成分成果分析(2)板岩的膨胀压力随吸水率的增加而减少，至于试验数据出现一定离散性，可归结为岩石矿物成分岩石名称(组数)矿物成分及含量存在差别。吸水率和膨胀压力的函数关系可用下式表碳质板岩(17)泥质结构

7、，板状构造；粘土矿物(水云母、高岭石、蒙脱石)>80％，石英≤5％，铁质、碳质10％示，即：粉砂质板岩(3)粉砂泥质结构，板状构造，颗粒<0．05mm；粘土矿P=0．9561n(09)+27．7(1)物(水云母、高岭石、蒙脱石)>50％，石英>10％，上式表明，板岩的膨胀压力P主要集中在27—29铁质、碳质l5％kPa，而吸收率的变化范围相对较大，为0．5％～1．5％，这说明，吸水率对板岩膨胀压力