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《向家壩水電站壩基巖體鉆孔剪切試驗研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第9卷第3期中國水利水電科學研究院學報Vo1．9No．32011~z9HJournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchSeptember·2011文章編號：1672—3031(2011)03—0237—06向家壩水電站壩基巖體鉆孔剪切試驗研究趙宇飛’，王玉杰，曾祥喜，何傳永(1．中國水利水電科學研究院巖土工程研究所，北京100048；2．中國水電顧問集團中南勘測設計研究院，湖南長沙410014)摘要：向家壩水電站是金沙江流域水利資源梯級開發(fā)的最后一級
2、水電站，壩基巖體抗剪強度參數(shù)對工程設計、施工等方面有重要意義。向家壩水電站壩基巖體地質條件復雜，并發(fā)育有多條軟弱夾層，如何快速準確地對巖體抗剪強度參數(shù)進行評價至關重要。本文介紹了從美國引進的適用于中軟巖一軟巖體的新型巖體抗剪強度檢測設備，利用工程前期地質勘探鉆孑L進行巖體剪切試驗，可以十分方便快捷地得到巖體抗剪強度參數(shù)，并且利用該設備得到的試驗數(shù)據(jù)具有很高的線性相關關系。通過在向家壩水電站壩基巖體中進行的幾組鉆孑L剪切試驗，詳細介紹了使用該設備得到巖體抗剪強度參數(shù)的方法，驗證了該設備的工程適用性。關鍵詞：鉆孑L剪切試驗；向
3、家壩水電站；抗剪強度參數(shù)；最小二乘法中圖分類號：TV32文獻標識碼：A1前言向家壩水電站是金沙江流域水利資源梯級開發(fā)的最后一級水電站。樞紐工程由混凝土重力壩、右岸地下廠房及左岸壩后廠房、通航建筑物和兩岸灌溉取水口組成。壩頂長度897m，最大壩高161m，裝機總容量為600萬kw，多年平均發(fā)電量為301．3億kw時，是我國目前在建的第三大水電站。樞紐的主體工程重力壩建在三迭系砂巖地層上，包括上統(tǒng)須家河組fT-4)、中統(tǒng)雷口坡組(T2)。其中在壩址區(qū)出露的基巖主要為三迭系上統(tǒng)須家河組(T)的砂巖夾泥質巖石，系河湖、沼澤相沉積的
4、砂巖、泥巖含煤地層。巖性巖相變化大，交錯層理發(fā)育。作為壩址區(qū)工程地質的一個主要特征，立煤灣膝狀撓曲從西北角的左岸立煤灣溝進入壩址區(qū)，延伸到壩址東南角，斜貫壩址，長度約2kin。這一撓曲構造導致重力壩壩基巖體破碎，軟弱夾層發(fā)育，重力壩的深層抗滑穩(wěn)定問題受到普遍關注。其中作為抗滑分析中抗力體的壩基巖體抗剪強度參數(shù)的合理確定對壩體穩(wěn)定是非常重要的。美國愛荷華州立大學研制開發(fā)的巖石鉆孑L剪切試驗儀可在常規(guī)鉆孔內實現(xiàn)不同深度上原位巖體的抗剪強度試驗。該試驗儀可用于測試軟巖一中等硬度的巖石，對巖體完整性也沒有特殊要求，可用于測試破碎巖
5、體和強風化巖體。在對壩基巖體進行細致深入的研究時將美國愛荷華州立大學開發(fā)研制的鉆孔剪切儀引入了進來，并利用鉆孔剪切儀在壩基巖體中JC2—5影響帶內較軟巖體鉆孔中進行了現(xiàn)場試驗，得到了較好的應用效果。2鉆孔剪切儀及試驗方法簡介2．1鉆孔剪切儀原理巖石鉆孔剪切試驗儀(RBsT)主要部件為由兩塊剪切板組成的剪切頭和液壓裝置，由液壓千斤頂提供動力，通過剪切板向鉆孑L圍巖施加正應力和剪應力。在巖體鉆孑L中進行剪切試驗，當沒發(fā)生鉆孔巖體剪切破壞時，可以得到法向和剪切表中的壓力值，通過前期校準，液壓表收稿日期：2011-03—23基金項
6、目：中國水利水電科學研究院青年專項(巖集1006)作者簡介：趙宇飛(1979-)，男，山西陵川人，工程師，主要從事巖土工程穩(wěn)定分析研究。E-mail：zhaoyf@iwhr．COB-——237·-——向家壩水電站壩基巖體鉆孔剪切試驗研究趙宇飛王玉杰曾祥喜何傳永中的壓力值可以轉化為法向和剪切應力。名義上的法向應力等于擴張力除以一個剪切板的面積；名義上的剪應力等于測量到的剪切力除以兩塊剪切板的面積。保持剪切板上的正應力不變，增加剪應力直至鉆孔巖壁破壞，此時的剪應力便是該正應力水平下的剪切強度。通過液壓器使剪切頭恢復到原來的位置
7、，然后拔出孔外。把剪切板上粘附的巖屑、碎石清理干凈，再將剪切頭放人鉆孔中進行不同法向應力的剪切實驗。實際試驗中，剪切板弧度要與鉆孔孔徑相一致，目前應用較多的是適用于76mm直徑鉆孔的鉆孔剪切設備。在不同正應力條件下測得相應巖體破壞時的剪應力，可根據(jù)由此得到的正應力與剪應力通過最小二乘回歸分析得到抗剪強度曲線，獲得試驗段巖體的抗剪強度參數(shù)——內聚力和內摩擦角。在同一鉆孔中的不同深度上進行試驗，可獲得該工程部位的不同深度上的巖體抗剪強度參數(shù)。鉆孑L剪切設備結構見圖1所示。齒狀凸起液(a)鉆孔剪切儀整體結構(b)剪切頭細郡結構圖
8、1鉆孔剪切儀結構結構示意通過45。旋轉剪切頭的方式，可以在鉆孔同一深度做4次不同法向應力的剪切實驗。這4個點的試驗數(shù)據(jù)可以繪制線性Mohr-Coulomb破壞包絡線，若需確定巖石的非線性包線和各向異性參數(shù)，則需要更多的試驗點，可以在原先試驗點的深度上下50mm間距外進行鉆孔剪切實驗加以解決。2m以內深度
