【摘要】黃壁莊水庫位于河北省鹿泉市黃壁莊鎮(zhèn)附近的滹沱河干流上，是滹沱河中下游重要的大（Ⅰ）型水利樞紐。黃壁莊水庫建筑物基礎(chǔ)巖石除有震旦系的硅質(zhì)灰?guī)r外，大部分為太古界滹沱群大理巖及千枚巖，由于地質(zhì)時(shí)代較老，全強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度較大，提出有關(guān)的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，對(duì)水庫各建筑物的安全穩(wěn)定有重要意義。
　　【關(guān)鍵詞】大理巖論文，千枚巖論文，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，風(fēng)化特征，工程地質(zhì)特性
　　1.前言
　　為確定全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，在正常溢洪道挑坎下游和新增非常溢洪道閘基建基面進(jìn)行混凝土／巖體現(xiàn)場大型抗剪（斷）試驗(yàn)、新增非常溢洪道建基面開挖過程中，進(jìn)行了現(xiàn)場巖體彈性波測試、巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、回彈強(qiáng)度試驗(yàn)，取不同巖性不同風(fēng)化程度的巖塊進(jìn)行室內(nèi)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)。
　　2．現(xiàn)場巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、回彈強(qiáng)度試驗(yàn)論文
　　現(xiàn)場巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、回彈強(qiáng)度試驗(yàn)指標(biāo)見表1。通過點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、回彈強(qiáng)度試驗(yàn)，經(jīng)查表計(jì)算可得不同風(fēng)化程度巖體的單軸抗壓強(qiáng)度值，見表1。
　　表1強(qiáng)度折算表
　　巖性 風(fēng)化
　　程度 巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn) 回彈強(qiáng)度試驗(yàn)
　　  點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù) 折算單軸抗壓強(qiáng)度 回彈值 折算單軸抗
　　壓強(qiáng)度
　　  Is(50)(MPa) R(MPa) RN R(MPa)
　　千枚巖 全風(fēng)化 0.42 8.4 14.0 9.0
　　 強(qiáng)風(fēng)化 0.97 15.8 16.9 20.0
　　大理巖 全風(fēng)化 0.56 9.0 14.5 10.0
　　 強(qiáng)風(fēng)化 1.87 37.4 19.4 25.0
　　由表1可以看出，千枚巖巖塊和巖體抗壓強(qiáng)度相差不大；而大理巖巖塊和巖體抗壓強(qiáng)度相差較大。
　　3.室內(nèi)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)論文
　　在新增非常溢洪道閘基段建基面取不同巖性試樣，進(jìn)行室內(nèi)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)試驗(yàn)成果見表2。
　　由表1、表2對(duì)比可以看出，千枚巖巖塊和巖體抗壓強(qiáng)度值相差不大；而石英片巖巖塊和巖體抗壓強(qiáng)度值相差較大。
　　②巖石／砼中型剪試驗(yàn)
　　中型剪試驗(yàn)成果見表3。
　　
　　
　　表2室內(nèi)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表
　　巖性 風(fēng)化
　　程度 物性指標(biāo) 力性指標(biāo)
　　  比重
　　（ΔS） 容重（ν） 吸水率（WS） 飽和吸水率
　　（WL） 開型孔隙率
　　（no） 干抗壓強(qiáng)度（Rc） 飽和抗壓強(qiáng)度（Rb） 軟化
　　系數(shù)
　　（kd） 飽和抗拉強(qiáng)度
　　（Rt） 彈性
　　模量
　　（E） 泊松比（μ）
　　   KN/m3 % % % MPa MPa  MPa ×104MPa 
　　千枚巖 強(qiáng)風(fēng)化 2.72 25.5 2.38 2.55 6.50 33.9 7.80 0.23 0.80 0.43 0.29
　　互層中千枚巖 強(qiáng)風(fēng)化 2.77 25.8 2.39 2.55 6.59 36.7 12.2 0.33 1.10 0.46 0.24
　　大理巖 強(qiáng)風(fēng)化 2.64 25.3 1.29 1.59 3.97 83.5 61.2 0.73 3.10 4.00 0.18
　　表3室內(nèi)中型剪折減后抗剪強(qiáng)度成果表（單位：MPa）
　　巖性 試驗(yàn)
　　方法 自然抗剪 飽和抗剪
　　  峰值 屈服極限值 殘余值 峰值 屈服極限值 殘余值
　　  f c f c f c f c f c f c
　　千枚巖 抗剪斷 0.61 0.24 0.58 0.46 0.58 0.26 0.59 0.23 0.62 0.24 0.54 0.04
　　 抗剪 0.47 0.21 0.38 0.18   0.50 0.01 0.46 0.00  
　　互層中千枚巖 抗剪斷 1.71 0.15 1.76 0.14 1.14 0.12 0.92 0.38 0.92 0.73 0.70 0.44
　　 抗剪 1.16 0.03 0.74 0.00   0.71 0.14 0.66 0.12  
　　大理巖 抗剪斷 1.08 0.12 0.94 0.20 0.87 0.15 1.62 0.15 1.73 0.12 0.50 0.20
　　 抗剪 0.85 0.10 0.75 0.01   1.10 0.06 1.01 0.02  
　　
　　
　　4.現(xiàn)場砼/巖體大型抗剪（斷）試驗(yàn)
　　①抗剪（斷）試驗(yàn)成果
　　考慮到巖體的風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度、試件底面的平整度及滾鏈的摩阻力、時(shí)間效應(yīng)和試驗(yàn)誤差,峰值的折減系數(shù)一般采用0.9，c值的折減系數(shù)一般采用0.5。試驗(yàn)最終見表4。
　　表4抗剪（斷）試驗(yàn)成果表
　　巖性 試驗(yàn)方法 峰值 屈服值 殘余值
　　  tgφ C
　　(MPa) tgφ c
　　(MPa) tgφ c
　　(MPa)
　　千枚巖與大理巖互層 常規(guī) 抗剪斷 0.62 0.25 0.65 0.32 0.46 0.23
　　  抗剪 0.36 0.20 0.33 0.04  
　　 單點(diǎn)抗剪 0.58 0.12 0.31 0.07  
　　千枚巖 常規(guī) 抗剪斷 0.64 0.33 0.62 0.48 0.50 0.39
　　  抗剪 0.46 0.25 0.27 0.13  
　　 單點(diǎn)抗剪 0.56 0.18 0.34 0.06  
　　②抗剪（斷）強(qiáng)度指標(biāo)建議值
　　砼與千枚巖與大理巖互層抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)峰值為f´=0.62，c´=0.25MPa；抗剪強(qiáng)度指標(biāo)峰值為f=0.46，c=0.23MPa。砼與千枚巖抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)峰值為f´=0.64，c´=0.33MPa；抗剪強(qiáng)度指標(biāo)峰值為f=0.50，c=0.39MPa。
　　5.物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的確定
　　由于全風(fēng)化大理巖、千枚巖多呈泥狀，取樣困難，未進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)類比粘性土確定。強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：
　　①強(qiáng)風(fēng)化大理巖比重2.64，干容重25.3g/cm3，吸水率1.29%,飽和吸水率1.59%，開型孔隙率3.97%，干抗壓強(qiáng)度83.5MPa,飽和抗壓強(qiáng)度61.2MPa，飽和抗拉強(qiáng)度3.1MPa，彈性模量4.0MPa×104，泊桑比0.18，軟化系數(shù)0.73，承載力標(biāo)準(zhǔn)值為550～700kPa。砼與大理巖互層抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)：f´=0.62、c´=0.25MPa，f=0.46。
　　②強(qiáng)風(fēng)化千枚巖比重2.72，干容重25.5g/cm3，吸水率2.38%,飽和吸水率2.55%，開型孔隙率6.5%，干抗壓強(qiáng)度33.9MPa,飽和抗壓強(qiáng)度7.80MPa，飽和抗拉強(qiáng)度0.80MPa，彈性模量0.43MPa×104，泊桑比0.29，軟化系數(shù)0.23，承載力標(biāo)準(zhǔn)值為300～400kPa。砼與千枚巖與抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)：f´=0.6、c´=0.2MPa，f=0.4。
　　③全風(fēng)化千枚巖、大理巖承載力標(biāo)準(zhǔn)值為200～300kPa。
　　6.全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖對(duì)水工建筑物穩(wěn)定的影響
　　全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖對(duì)水工建筑物穩(wěn)定的影響主要表現(xiàn)在千枚巖地基的不均勻沉降問題、千枚巖的遇水軟化問題、大理巖的滲透穩(wěn)定問題及深層抗滑穩(wěn)定問題。
　　（1）地基的不均勻沉降問題
　　全強(qiáng)風(fēng)化千枚巖，由于風(fēng)化嚴(yán)重，全風(fēng)化千枚巖多呈泥狀，強(qiáng)度極低；強(qiáng)風(fēng)化千枚巖多呈碎塊狀，局部夾有泥狀，強(qiáng)度較低。當(dāng)其作為建筑物地基時(shí)易引起建筑物地基發(fā)生不均勻沉降，而使水工建筑物受力不均勻產(chǎn)生破壞。
　　（2）全強(qiáng)風(fēng)化千枚巖存在遇水軟化問題
　　在新增非常溢洪道建基面開挖過程中，基坑上游的強(qiáng)風(fēng)化千枚巖暴露于外界環(huán)境中，在地下水的作用下產(chǎn)生軟化，強(qiáng)度降低。因此，建議在建基面為千枚巖的水工建筑物基坑開挖過程中預(yù)留足夠的開挖保護(hù)層是非常必要的。
　　（3）大理巖的滲透穩(wěn)定問題
　　大理巖屬碳酸鹽類，受地下水侵蝕，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育。副壩勘探中多處發(fā)現(xiàn)有溶蝕裂隙、溶洞等，部分溶蝕裂隙、溶洞內(nèi)充填含碎石紅粘土。溶洞或溶蝕裂隙分布高程不等，無一定規(guī)律性，但當(dāng)溶蝕裂隙、溶洞相互貫通，使基巖裂隙（溶隙）水與上部松散層孔隙水水力聯(lián)系良好時(shí)，疏松的填充物和軟弱的風(fēng)化巖，在高水頭等外力作用下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)極易發(fā)生變化，形成局部連通較好的集中滲漏通道，在下游產(chǎn)生管涌、流土等滲透破壞，從而威脅水工建筑物的安全。
　　（4）全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖深層抗滑穩(wěn)定問題
　　全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖，由于受地質(zhì)作用的影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，多沿裂隙面形成泥化夾層，當(dāng)結(jié)構(gòu)面相互貫通時(shí)，對(duì)水工建筑物易產(chǎn)生深層抗滑穩(wěn)定問題。正常溢洪道在除險(xiǎn)加固施工過程中采用錨索方案，以解決全強(qiáng)風(fēng)化大理巖、千枚巖的深層抗滑穩(wěn)定問題。
　　【參考文獻(xiàn)】
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