浅谈某水电站施工期河床坝段建基面优化及校核

'第42卷第1期2016年1月水力发电某水电站施工期河床坝段建基面优化及校核邹浩，晏鄂川，高旭(中国地质大学工程学院，湖北武汉430074)摘要：依托施工期的某水电站，采取现场地质调查结合声波测试、变形试验及大剪试验等技术手段，在准确分析建基岩体工程地质条件的基础上，对建基岩体进行评价，据此对勘察阶段选定的建基面(河床坝段)进行高程的优化，并利用二维数值分析软件Phase，对优选的建基面进行变形稳定性校核。分析结果表明，天然及地震工况下，强度折减系数均大于3，优选的建基面满足混凝土重力坝变形稳定性要求。关键词：施工期；河床坝段；建基面；优化；校核OptimizationandCheckfortheFoundationSurfaceonRiverbedDamSectionofaHydropowerStationduringConstructionPeriodZOUHao．YANEchuan．GA0Xu(FacultyofEngineering，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，Hubei，China)Abstract：Byfieldgeologicalsurveycombiningwithsoundwavetest，deformationtestandlargesheartesttoaccuratelyanalyzetheengineeringgeologicalconditionsofrockmass，therockmassunderfoundationsurfaceinahydropowerstationduringconstructionperiodisevaluated，andthentheele,~ationoffoundationsurface(riverbeddamsection)determinedininvestigationstageisoptimized．Thedeformationstabilityofoptimizedfoundationsurfaceischeckedby2DnumericalanalysissoftwarePhase．Theresultsshowthatthestrengthreductionfactorsarebiggerthan3undernaturalandearthquakeconditionsandtheoptimizedfoundationsurfacemeetstherequirementofconcretegravitydamdeformationstability．KeyWords：constructionperiod；riverbeddamsection；foundationsurface；optimization；check中图分类号：TU459文献标识码：A文章编号：0559—9342(2016)O1—0045—04程。；黄杨一、王造银等总结前人研究成果认0引言为，弱风化下段岩体可作为建基岩体，减少了开随着经济、科技的迅速发展，近年来我国科技挖量；黄春华、叶建群、李应辉等通过超前坝工作者结合三峡、拉西瓦、溪洛渡等水电工程，开基声波检测、现场试验和地质跟踪等方式，进行展了建基面的优选和可利用岩体的研究，取得了大建基面岩体质量预测、预报和复核，最终提出建量的研究成果。鲁先元、彭启友、张建清、李张明基面优化方案。等采用弹性波检测技术研究了三峡工程建基岩体的本文考虑多重影响的因素，将现场地质调查与可利用性，为大坝建基面的优选提供了技术支声波测试、变形试验、大剪试验等技术手段相结合，撑。。；刘世煌通过研究拉西瓦水电站坝基的岩体风在准确评价河床地段建基岩体的工程地质条件基础化与卸荷特征，基于数值计算，用模糊评判法对建之上，优选建基面。基面进行优化；陈志坚等讨论了岩体质量及其影响因素的复杂与不确定性，建立了建基面优选模收稿日期：2015—05—25型；卢建平等提出用有序质量最优分割法进行作者简介：邹浩(1983一)，男，湖北公安人，博士研究生，主弱风化岩体亚带的划分，从而确定建基面高要研究方向为岩土体稳定性评价与利用；晏鄂川(通讯作者)． 水力发电2016年1月20号坝段岩体类别分别为Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅲ～Ⅱ类。1建基面优化为了更直观反应建基_血不同高程的岩体质量级1．1坝区基本地质条件别，建立三维柱体剖面图。17～20号坝段岩体声波某水电站坝址位于塘坝河河口上游河段，坝段三维柱体图见图1。分析结果为：17号坝段岩体类出露的地层主要为侏罗系中统张河组、蛇店组紫红别为Ⅱ类、18号坝段为Ⅲ～Ⅱ类、19号坝段为色薄层状泥岩及黄绿色厚层～块状中粒长石砂岩，Ⅲ～Ⅱ类、20号坝段为Ⅱ类。17～20号坝段町研还有上第三系灰黄、灰绿色钙质页岩、砂质页岩和阶段岩体质量评价总体趋势与施工开挖结果一致，第四系地层分布。坝段范围断层不发育，构造形迹以Ⅲ．～Ⅱ类为主。主要表现为褶皱构造，构造总的方向为N10。～35。E，规模较大的稆皱有干坪子向斜和大平坝背斜。坝段范围地表未发现Ⅳ级以上断层，结构面主要以挤压形式出现。坝段内岩体风化带厚度不大，并以表层均匀风化为主，由地表向深处风化程度逐渐减弱。建基面的优化主要通过以下手段实现：①结构面精细测绘、饱和单轴抗压强度试验与岩体结构划分。②波速测试(超前声波孔、钻爆孔)与岩体质量图117～20坝段岩体声波三维柱体示意级别初步划分。③采取大剪试验与变形试验进行检验，利用Phase进行稳定性校核。优化后的建基面1．3建基岩体质量检验高程为9801TI，设计开挖高程为9781Tl。选取17号坝段的变形试验、大剪试验成果进行1．2建基岩体质量划分分析，与1．2节划分结果作埘比。由变形试验统1．2．1初步划分计结果可知，砂岩变形模量为12．8～19GPa；砾岩(1)饱和单轴抗压强度。工程开挖揭露岩性主为15．6～25GPa；粉砂岩为5．8～8．3GPa。变形模要为砂岩、粉砂岩、砾岩。河床坝段(17～20号坝量最小值5，8GPa，最大值25GPa。采用优定斜率段)取样，试验统计值平均结果为：砂岩43．99法下限值获得混凝土与坚硬岩体(砂岩、砾岩)的抗MPa、砾岩68．94MPa、粉砂岩37．96MPa。剪断强度参数建议值：厂=1．17，C=1．21MPa。混(2)RQD。根据现场调查，17号坝段为砂岩，凝土与粉砂岩抗剪强度参数建议值：厂=0．98，c=18号坝段为砾岩，19号坝段为粉砂岩、20号坝段0．93MPa。岩体质量类别为Ⅲ类。为砂岩。钻孔岩芯结果分析RQD分别为：65％、同理可知，18、19、20号坝段岩体质量级别分75％、60％和70％。别为Ⅱ类、Ⅲ。类、Ⅲ～Ⅱ类。变形试验、大剪试(3)岩体结构。砾岩属坚硬岩，砂岩和粉砂岩验结果与现场地质调查、波速划分结果保持一敛。属中硬岩。岩体结构以厚层状为主。根据岩体强度、2建基面校核RQD值及岩体结构初步确定建基面的岩体质量级别：17、18、19、20号坝段分别为Ⅲ～Ⅱ类、Ⅱ为校核优化后建基面高程980in是否达到设计类、Ⅲ类、Ⅲ～Ⅱ类。要求，采用Phase进行大坝应力应变特性分析。1．2．2详细划分2．1模型建立以17号坝段7、8号孔波速统计数据为例，参以18号坝段为例，顺河剖面为基本剖面。坝高考GB50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》，159ITI，坝顶高程1139m，蓄水位1134in，上游蓄砾岩岩体分类标准为：Ⅱ级对应>4500m／s，m水高度为1134—980=154ITI，下游蓄水高度为级对应4ooom／s<<4500m／s，m级对应l017．7—980=37．7ITI。大坝断面以三维剖切的断3500m／s<<4000m／s，IV级对应2500m／s面为计算断面，考虑水压力和大坝重力。网格剖分<<3500m／s。砂岩、粉砂岩岩体分类标准为：模型见图2。Ⅱ级对应4000m／s