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1、紫坪鋪水利樞紐工程筑壩材料研究1劉勇[摘要]對筑壩材料從巖石的化學成分到巖石的礦物組成，及其巖石本身的力學性進行充分的論證，同時對該灰?guī)r石碴料的筑壩特性進行研究，提出在一定的級配范圍內各填筑區(qū)之間具有較好的匹配關系，能充分利用尖尖山灰?guī)r石碴料，為大壩設計與施工提供了可靠參數(shù)。[關鍵詞]紫坪鋪工程灰?guī)r筑壩材料1.概述紫坪鋪水利工程位于都江堰市，岷江干流上。水庫大壩為混凝土面板堆石壩，大壩主要分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)，壩高156m。筑壩材料主要為爆破后的尖尖山灰?guī)r料。尖尖山位于岷江干流
2、的左岸，距壩址上游約5km，壩料產地高程約907～1340m。壩料主要為新鮮灰?guī)r石碴料，擬用于墊層區(qū)、過渡區(qū)、堆石區(qū)填筑用料。取樣位于不同的勘探平洞內，在距洞口30～100m范圍分別取樣。試樣巖塊石碴主要為灰色的新鮮灰?guī)r和部分弱風化灰?guī)r石碴。2.尖尖山石碴料巖塊的組成及一般物理力學性2.1化學分析根據(jù)巖石化學分析可以看到新鮮灰?guī)r石碴、弱風化灰?guī)r石碴的化學成分統(tǒng)計平均值基本一致，試驗成果列入表１中。由此可以看出尖尖山的灰?guī)r不論是新鮮或弱風化灰?guī)r石碴巖石的化學成分，在相同的地質環(huán)境條件下不因埋藏的差
3、異而發(fā)生本質上的變化。表１試驗成果分析結果/%試樣說明SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO灼減新鮮灰?guī)r石碴1.590.290.3053.650.9542.40弱風化灰?guī)r石碴0.50.180.4454.060.2242.912.2礦物分析料場區(qū)域內的灰?guī)r石碴料巖礦分析試驗取強風化、弱風化、新鮮灰?guī)r三類巖塊試樣分別進行巖礦分析。強風化主要取自爆破平臺及采石場中。分析認為礦物以隱晶方解石為主，膠結物以重結晶為主，粒屑含量約70%，裂隙較發(fā)育；充填方解石，室內定名為粒屑隱晶灰?guī)r和粒屑灰?guī)r。新鮮灰?guī)r的
4、巖塊取樣包容范圍較大，有新鮮灰?guī)r，也有斷層破碎帶內的灰?guī)r。巖石除灰色外還有淺褐灰色，巖塊致密，部分因構造作用裂隙切割呈角礫狀。巖石石碴主要為灰?guī)r。它們的主要礦物方解石占98%左右；其次為自形菱面晶重結晶白云石，有機質、鐵質含量微。1水利部四川水利水電勘測設計研究院。192巖石由碎屑及膠結物組成，碎屑以團粒為主，膠結物主要為微晶方解石；部分巖石具變形微層狀構造。巖石巖塊裂隙發(fā)育，且多充填白云石。部分灰黑色層中，泥質物較集中，有機質及鐵質浸染為黑色。在這類灰?guī)r中還有含量約8%的弱白云石化粒屑灰?guī)r，巖
5、石中后期白云石多交代粒屑，部分交代膠結物；次生變化中白云石交代方解石。除此之外還有一種泥質物含量在8%左右的含粉砂粒屑隱晶灰?guī)r，有機質含量略有增加，達2%左右，泥質物為隱晶塵狀，鐵質及有機質浸染成褐色及黑色。而膠結物中以微晶方解石為主，次為白云石及泥質物，在這類具褐黑色的灰?guī)r巖石中，一般泥質物較為集中，而形成含粉砂粒屑隱晶灰?guī)r。2.3物理力學特性料場內的灰?guī)r石碴料巖石力學試驗成果統(tǒng)計匯總于表2。室內巖石的力學性試驗共進行了巖石巖塊的比重、干密度、吸水率、干抗壓、飽和抗壓、彈性模量試驗。表2試驗成
6、果統(tǒng)計匯總控制級配及百分含量填筑區(qū)最大粒徑/mm＜5mm粒徑含量/%＜0.075mm粒徑含量/%堆石區(qū)80015～5＜5過渡區(qū)30020～10＜5墊層區(qū)10040～30＜8由于巖塊的巖性及風化程度的多樣化，在巖塊的力學性試驗中清楚的看到比重值從2.72～2.76之間變化，當巖塊中以方解石礦物為主時其比重約在2.75左右，巖塊的干密度變化不大但孔隙率最小為0.37，變化最大的要數(shù)飽和抗壓強度，小值為48.75MPa，大值為126.80MPa，這之中主要有巖塊本身的裂隙發(fā)育情況及裂隙中的充填物的差異
7、造成?，F(xiàn)場取樣位置剛好在斷層破碎帶上，它們的飽和抗壓強度為53～54MPa，軟化系數(shù)為0.83；由于取樣位置緊靠斷層破碎帶，它的巖塊同時也受到斷層破碎帶的影響，所以其巖塊的飽和抗壓強度也較低。從這些成果可以看到當巖塊處于斷層破碎帶中或斷層破碎帶附近，其巖塊的飽和抗壓強度都較小，這其中主要受地質構造運動的影響較大所至，同時也是處所環(huán)境的差異受風化作用較強的綜合表現(xiàn)。在則由巖塊的巖礦鑒定成果可以看到“巖石因受應力作用，裂隙切穿紡綞蟲有錯位，錯距為0.1～0.4mm，局部切割巖石呈棱角狀碎屑，更有甚者
8、可見裂隙中碎屑物呈次圓狀，角礫略具定向。”由此說明巖石受到了較強的構造應力長期作用，造成局部巖石飽和抗壓強度較一般要小的多的現(xiàn)象。從統(tǒng)計成果看軟化系數(shù)最小值為0.60，由此及彼可推測該石碴料飽和與非飽和狀態(tài)下筑壩料的力學性差異較大，及在一定的壓力下可能具有一定的實陷性問題。當軸向應力為50%4時其巖塊的彈性模量小值統(tǒng)計為5.09×10MPa。從巖塊的物理力學性試驗可知尖尖山巖塊致密、堅硬，不論是新鮮灰?guī)r還是強風化帶內的灰?guī)r，同屬于堅硬巖石，但當它們處于構造作用相對較強位置(如斷層帶等)其巖石的飽
