某水电站坝基深层饱与淤泥质砂土液化评价探究

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1、某水电站坝基深层饱与淤泥质砂土液化评价探究　　摘要：本文通过对深层饱和淤泥质砂土试样进行颗粒组成分析试验和动三轴试验，测定土样动模量和动阻尼比以及动强度。依据动强度曲线及破坏振次Nf=10、20、30的动强度指标cd、φd等部分参数，分析评价坝基深层饱和淤泥质砂土动模量及动阻尼比随动应变的变化规律，判定饱和砂土液化的可能性。对坝基的稳定性评价和地震造成饱和砂土液化引发坝基地基失效的可能性评估具有重要意义。对类似坝基深层饱和淤泥质砂土液化评价具有借鉴作用。关键词：饱和砂土动三轴试验液化判定影响评价中图分类号：TV74文献标识码：A引言地基土的液化问题是造成

2、工程危害的重要原因之一。近年来由于地震频繁发生，这一问题更要提上日程，为工程设计人员所重视。刚刚过去的汶川地震就造成了无以计数的人员伤亡和财产损失，其中有多少建筑物因地基在地震力作用下发生液化而导致坍塌不得而知，进一步的研究尤为重要[1]。8饱和砂土由于孔隙压力的升高而引起的剪切强度丧失和有效应力降低,这种状态称为液化。关于砂土液化在20世纪80年代有“初始液化，循环液化，实际液化”等定义[2]。这三种液化概念,目前都被广泛应用,但适用范围不同:初始液化在分析液化能否被触发的问题时较为合理和方便,而当分析液化后能否发生失稳破坏或变形时,则需使用实际液化和

3、循环液化。液化分析中存在着选用什么标准作为液化判别标准的问题，液化判别标准的选择是与液化的定义相联系的，关于液化沙土的评价，国内外学者做了大量的研究[3-6],地震砂土液化评判方法主要有规范法、概率法和动剪应力法等。本文主要根据对淤泥质砂土进行颗粒组成分析试验；进行动三轴试验，测定土样动模量和动阻尼比以及动强度，提供动模量及动阻尼比随动应变的变化规律，并评价饱和砂土的液化可能性。工程概况2.1工程地质条件坝址处河道大致由南南西转向南南东，河道呈“C”形弯曲，河谷呈“V”型斜向谷。坝址区地质构造较为简单，无区域断裂切割，构造型式以小褶皱、小断层和节理裂隙为

4、特征。受构造、卸荷或变形影响，浅表部岩层有扭曲倾倒现象。2.2地层岩性8右岸坝轴线上游高程2175m以上基岩裸露，左岸坝址处基岩零星出露，基岩均为三叠系中统（T2）中～厚层状变质砂岩夹薄层状板岩，岩层产状318°~325°/SW∠80°～85°，倾向右岸偏下游。左岸坡脚分布有崩积块碎石夹少量粉土，厚6m～20m；右岸坡脚分布有崩坡积块碎石夹粘土，厚5m~10m；右岸小冲沟下游为水牙堆积体，厚69.1m~95.6m；据钻孔资料，河床覆盖层厚23.8m～47.7m，从上往下可分为以下四层。①层：冲洪积含漂砂卵砾石，分布于河床以下，底部埋深2.6m~5.8m，

5、含砂量25%~35%，中小石偏多，根据重力触探试验，该层属中密～密实。②层：崩、冲积混合堆积含漂/块、砂卵砾石/碎石夹砂，底部埋深7.9m~20.1m，含砂量15%~20%，根据重力触探试验，该层属密实。③层：河湖积淤泥质粉细砂，底部埋深8.5m~30.5m，卵石含量小于5%，根据标贯试验，该层属中密～密实。④层：冲洪积含漂砂卵砾石，底部埋深32.2m~45.6m，含砂量20%~25%，根据重力触探试验，该层属密实。2.3水文地质条件8坝址区地下水按其赋存条件可分成两类：其一为孔隙型潜水，主要分布在第四系覆盖层中；其二为裂隙型潜水，分布于基岩节理裂隙及破

6、碎带中。二者均接受大气降水补给，向河床排泄。根据水质分析成果，按环境水腐蚀评定标准，坝址区地表水和地下水对混凝土无腐蚀性。根据钻孔资料分析，地下水位的空间分布特征与地表地形特征基本吻合，说明两岸山体中有地下分水岭存在，且高于正常蓄水位；河床河漫滩覆盖层中水位与河水面持平或略高于河水面。根据试验成果，坝址区岸坡强卸荷带中岩体透水率一般q＞10Lu，弱卸荷带透水率一般q=5Lu~10Lu，其中透水率小于3Lu的试验段数占66.8%，基岩透水性弱；河床冲积层含漂砂卵砾石层渗透系数介于10-3cm/s~10-1cm/s，属中等~强透水层。2.4物理地质现象坝址区

7、物理地质现象主要为岩体风化、崩塌、卸荷和倾倒变形，其发育程度主要受地形、岩性和构造控制。钻孔揭露强风化带下限埋深15.7m~122.3m，弱风化带下限埋深55.5m~133.6m；根据地表调查及勘探平洞揭示，岸坡强卸荷带水平宽20m50m，弱卸荷带水平宽约30m~130m。两岸岩体倾倒变形现象明显，部分变形区岩体完全倒伏成蠕变松动体，进而产生崩塌。试验设计3.1试验概况本次试验共两种试样。2种试样的物理性质如下表1所示：表1土样基本物理性质指标8土样土类名称天然密度/g/cm3天然含水率/%干密度/g/cm3ZK108粉细砂1.8625.511.481Z

8、K110含泥质粉细砂2.1729.911.669根据颗粒分析试验，得到钻孔ZK-