藏木水电站工程勘察设计
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3.4 坝基开挖岩体质量评价与处理

大坝开挖完成后,通过施工地质工作,检验和核定前期勘察成果是一项非常重要的地质工作,同时,应根据实际开挖情况、及时提出工程地质问题的处理建议,并为工程安全鉴定提供地质资料。

藏木水电站为混凝土重力坝,坝基岩体的承载、变形及抗滑稳定对工程安全至关重要,工程前期进行的岩土体质量特性研究、可利用岩体研究是否和工程开挖后的实际情况吻合,都需要借助于实际开挖后的岩体质量评价。岩体质量的分类即是评价坝基岩体质量的重要手段,可客观反映岩体的固有属性,是对坝基岩体进行稳定分析、评价的基础,在分类的基础上合理选择相关地质参数,为工程的设计和施工提供准确的地质依据。

3.4.1 坝基开挖岩体质量评价的方法与手段

考虑到藏木电站坝基岩体岩性单一,均为二长花岗岩,其强度特性一致,故岩体质量的分类主要参考岩体的风化、卸荷,岩体结构与完整性、结构面状态与强度特征等。

岩体的强度特性参照前期大量的室内岩块试验数据为基础,开挖完成后辅以孔内弹模测试验证;岩体的风化、卸荷以开挖现场野外鉴定为主、辅以岩体波速测试、孔内电视;岩体结构与完整性依据现场编录测量数据、岩体波速测试值与岩块波速值;结构面状态与强度特征主要基于现场编录、量测辅以声波测试;岩体的水理性质以前期压水试验、施工期先导孔测试为主,参考建基面水文地质条件。

岩体的强度特性以单轴饱和湿抗压强度表征,微新花岗岩岩石湿抗压强度平均值为72.3MPa,其Rw≥60MPa为坚硬岩;弱风化花岗岩岩石湿抗压强度平均值为48.8MPa,其Rw≥30MPa属中硬岩。

岩体的风化根据工程特点分为强风化、弱风化、微风化—新鲜岩体,局部囊状风化为弱风化偏强风化。其不同风化带界限以野外界定为主,参考风化岩体纵波速度与新鲜岩体纵波速之比Kv,一般Kv≥0.75为微新—新鲜岩体,0.75>Kv≥0.45为弱风化岩体,Kv<0.45为强风化岩体。卸荷带划分主要考虑岩体的整体松弛度及卸荷裂隙的张开度,本工程一般以开度不小于5mm裂隙占比超过50%计入强卸荷,其余为弱卸荷。

岩体结构主要通过编录资料量测的岩体裂隙组数、裂隙间距、体积裂隙数、RQD指标等确定。本工程据此将岩体结构分为块状结构、次块状结构、镶嵌结构、碎裂结构及散体结构。完整性主要通过物探检测之岩体纵波速度之比确定,分为完整、较完整、完整性差、较破碎及破碎等。

结构面状态与强度特征主要通过现场地质编录,确定结构面延伸长度、宽度及开度、起伏程度、粗糙度、充填物成分及胶结程度,由此据前期结构面抗剪试验值确定其抗剪强度。本工程结构面按充填物及其性质分为刚性结构面和软弱结构面,软弱结构面则细分为岩块岩屑型和岩块夹泥型。岩体中的硬质节理裂隙为刚性结构面,小断层和充填岩块或岩屑的卸荷裂隙一般为岩块岩屑型,充填次生泥的卸荷裂隙和断层破碎带一般被认为是岩块夹泥型。

3.4.2 坝基开挖岩体质量分类标准

大坝施工开挖完成后,根据开挖揭示的岩体风化卸荷状况、裂隙发育情况及物探声波检测资料,并按照可研阶段岩体质量分级(类)标准,主要将挤压带、裂密带发育的微—新鲜花岗岩划入Ⅲ1级岩体;小断层影响带、挤压带、裂密带及其影响带发育的弱风化花岗岩划入Ⅲ2级岩体;劈理化带发育的弱偏强风化花岗岩划入Ⅳ级岩体;调整了各级岩体的声波划分标准,Ⅱ类岩体的纵波速度值由原4500~5500m/s调整为不小于5100m/s,Ⅲ1类岩体纵波速度值由原4000~4500m/s调整为4300~5100m/s(表3.4-1)。

表3.4-1 技施设计阶段坝址区工程岩体质量分级

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3.4.2.1 Ⅱ级岩体

岩性为二长花岗岩,微风化—新鲜,岩体结构呈次块状—块状,嵌合较紧密—紧密;岩体声波纵波速度vp≥5100m/s,波速曲线平顺,起伏小,Kv=0.75~0.9,RQD=90%~100%。开挖爆破后面平直,半孔率达95%以上。开挖揭示Ⅱ级岩体裂隙不发育,呈块状至次块状结构(图3.4-1);钻孔全景图像显示岩体呈完整柱状,裂隙不发育(图3.4-2)。

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图3.4-1 开挖揭示Ⅱ级岩体

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图3.4-2 Ⅱ级岩体声波及孔内电视图像

3.4.2.2 Ⅲ1级岩体

弱风化、弱卸荷,岩体结构呈镶嵌状—次块状,嵌合中等紧密的二长花岗岩及发育于微新岩体中的裂隙密集带;岩体纵波速度vp=4300~5100m/s,波速曲线小起伏,Kv=0.55~0.75,RQD=60%~85%。开挖爆破后面较平直,半孔率一般在90%左右。开挖揭示Ⅲ1级岩体裂隙较发育,呈次块—镶嵌状(图3.4-3);钻孔电视显示岩体呈较完整的柱状,裂隙较发育(图3.4-4)。

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图3.4-3 开挖揭示的Ⅲ1级岩体

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图3.4-4 Ⅲ1级岩体声波及孔内电视图像

3.4.2.3 Ⅲ2级岩体

弱(偏强)风化、弱卸荷,岩体结构呈镶嵌碎裂状结构,较松弛的二长花岗岩;弱风化、弱卸荷岩体中的挤压破碎带、裂隙密集带、小断层影响带;岩体纵波速度vp=3500~4300m/s,波速曲线呈锯齿状起伏大,Kv=0.35~0.55,RQD=30%~50%。开挖揭示Ⅲ2级岩体裂隙发育,裂面普遍中锈、局部强锈,岩体较破碎呈镶嵌—碎裂状(图3.4-5);钻孔电视显示岩体裂隙发育,锈染严重,孔壁不完整,有垮孔现象(图3.4-6)。

3.4.2.4 Ⅳ级岩体

弱风化、强卸荷的二长花岗岩;沿劈理化带发育的弱偏强风化岩体;发育于弱风化、弱卸荷岩体中的小断层。一般纵波速度vp=2500~3500m/s,Kv=0.15~0.35,RQD<25%。开挖揭示Ⅳ岩体裂隙发育,裂面普遍强烈锈染,呈碎裂状(图3.4-7);钻孔电视显示岩体破碎,垮孔明显(图3.4-8)。

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图3.4-5 开挖揭示的Ⅲ2级岩体

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图3.4-6 Ⅲ2级岩体孔内全景图及声波曲线

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图3.4-7 开挖揭示的Ⅳ级岩体

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图3.4-8 Ⅳ级岩体孔内全景图及声波曲线

3.4.2.5 Ⅴ级岩体

囊状、团块状分布于两岸,一般为强风化的二长花岗岩,无胶结、松散的断层。大坝基坑中未有出露。

3.4.3 坝基开挖岩体质量评价

藏木水电站大坝自左向右分别为左岸挡水坝、溢流坝、左冲沙底孔坝段、厂房坝段、右冲沙底孔坝段和右岸挡水坝段。

拦河大坝共分19个坝段,其中1~2号坝段为左岸挡水坝段、17~19号坝段为右岸挡水坝段、3~8号坝段为溢流坝段、9号、16号坝段为左、右冲沙底孔坝段、10~15号坝段为厂房挡水坝段。

3.4.3.1 左岸挡水坝段

左岸挡水坝段1号、2号坝段建基面岩体岩性为二长花岗岩,岩质坚硬,岩面干燥,裂隙较发育,裂面多闭合—微张,新鲜—轻锈,普遍无充填,局部充填岩屑(图3.4-9和图3.4-10)。建基面岩体声波值普遍较高,多大于5000m/s,岩体完整性系数Kv=0.83~0.96,局部声波值较低,主要受裂隙发育所影响;岩体变模值整体较高,一般11~16GPa。岩体以微新为主,岩体结构块状—次块状为主,为Ⅱ级岩体,部分斜坡段岩体多次块状,由于浅表岩体沿裂隙密集带卸荷影响,岩体质量为Ⅲ1级。

结合地表调查、编录资料及钻孔全景图像分析,左岸挡水坝段建基面岩体完整,为Ⅱ级岩体,占该段坝基建基面面积约93%。其中2号坝段斜坡段建基面开挖后受浅表岩体沿裂隙密集带卸荷影响,多呈次块状,岩体质量为Ⅲ1级,占该段坝基建基面面积约7%。

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图3.4-9 1号坝段建基面

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图3.4-10 2号坝段建基面

3.4.3.2 溢流坝段

3~8号坝段为溢流坝段,其中3号、4号坝段由前期导流明渠改建而成,其下游接泄水槽。

该坝段建基面岩体岩性为二长花岗岩,岩质坚硬,岩面干燥。其中3号、4号坝段建基面岩体裂隙较发育,裂面普遍新鲜、局部轻锈,微张,普遍无充填、局部充填岩屑,岩体多呈次块—块状,以微风化—新鲜为主(图3.4-11);5~8号坝段建基面岩体裂隙较发育,裂面普遍轻—中锈,微张,多充填岩屑,岩体多呈镶嵌—次块状,以弱风化、弱卸荷为主(图3.4-12)。

建基面岩体无大规模控制性软弱结构结构面发育,地质构造以裂隙为主,局部发育小规模挤压破碎带、裂隙密集带及小断层f20

建基面表部岩体厚0.7~2m段声波值一般为3000~4500m/s,Ⅱ级岩体声波值普遍大于5100m/s,声波曲线呈小锯齿状;Ⅲ1级岩体声波值普遍大于4300m/s,声波曲线呈小锯齿状,普遍4500~5000m/s。局部声波值较低,主要受开挖爆破及节理裂隙影响。

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图3.4-11 3号、4号坝段建基面

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图3.4-12 5~8号坝段建基面

Ⅱ级岩体变模最大值28.96GPa,主要分布在10~15GPa;Ⅲ1级岩体变模最大值26.99GPa,一般7~10GPa,试验最小值约3.34GPa;Ⅲ2级岩体变模值介于4~8GPa,均值约4.2GPa。

变模与声波测试值变化趋势基本一致,岩体完整的孔段,声波速度高,对应深度的变模值也高;声波值低时,变模值降低较明显;局部亦存在变模测试值与声波值、孔内电视图像适应性稍差的现象。

3号、4号坝段建基面岩体无渗水,干燥,无控制性软弱结构面及强风化岩体发育,整体裂隙较发育,裂面普遍轻锈—新鲜,局部裂面绿帘石化,微张,多充填岩屑,整体以次块—块状为主,微风化—新鲜,声波、变模测试值较高、钻孔全景图像反映建基面下部岩体较完整,岩体质量为Ⅱ级;5~8号坝段建基面岩体无控制性软弱结构面及强风化岩体发育,局部发育裂隙密集带、挤压破碎带及断层f20,规模均较小。整体裂隙较发育,裂面普遍中—轻锈,多微张,充填岩屑,岩体以镶嵌—次块状为主,弱风化弱卸荷,其中f20断层及其影响带内岩体、挤压破碎带、裂隙密集带内岩体呈碎裂状,锈染较重,风化卸荷相对较强。结合物探测试成果及钻孔全景图像分析,5~8号坝段建基面岩体质量以Ⅲ1级为主,断层、挤压破碎带及裂隙密集带岩体质量为Ⅲ2级。

整体Ⅱ级岩体占该坝段建基面面积约41.5%、Ⅲ1级岩体占该坝段建基面面积约52.8%、Ⅲ2级占该坝段建基面面积约5.7%。

3.4.3.3 左冲沙底孔坝段

9号坝段为左冲沙底孔坝段,基岩埋深浅,原始河床沿坝段中心展布,岩性为二长花岗岩,发育5条小规模挤压破碎带,整体裂隙较发育,裂面干燥,普遍微张,多充填岩屑,整体以镶嵌—次块状为主,上游段建基面岩体以弱风化、弱卸荷为主,下游段岩体结构较松弛、长石颗粒褪光褪色,整体弱风化略偏强(图3.4-13)。

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图3.4-13 9号坝段建基面(镜向下游)

基础表部岩体厚度约0.8~2.0m为爆破影响带,影响带深度内岩体松弛。Ⅱ级岩体声波值一般5100~5200m/s;Ⅲ1级岩体声波值普遍4400~4700km/s;Ⅲ2级岩体声波值偏低,部分测试值小于3500m/s,可能受开挖爆破及裂隙发育影响,钻孔全景图像与相应声波对应性较差。Ⅲ2级岩体变模值测试值介于4~11.4GPa,Ⅲ1级岩体变模值测试值介于4.8~16.8GPa,一般7~12GPa。但钻孔全景图像、声波与变模值对应性相对较差

上游段建基面岩体以弱风化、弱卸荷为主,为Ⅲ1级,约占该坝段建基面面积的49.6%;下游段岩体虽块度较大,岩体结构多呈次块状结构,但因埋深较浅,岩体弱风化略偏强,岩体质量为Ⅲ2级,约占该坝段建基面面积的50.4%。

3.4.3.4 厂房挡水坝段

厂房挡水坝段自左至右分别为10号、11号、12号、13号、14号及15号坝段。

建基面岩体岩性为二长花岗岩,岩质坚硬,岩体以弱风化、弱卸荷为主,局部岩体弱风化略偏强,存在沿结构面夹层式风化现象。岩面普遍干燥,其中11号、12号、13号坝段建基面个别物探孔出现涌水现象,流量较小。

建基面岩体整体裂隙较发育,局部发育小规模断层、挤压破碎带及小规模裂隙密集带。

10号坝段基岩埋深浅,建基面岩体裂隙较发育,普遍微张,多充填岩屑,且发育9条小规模挤压破碎带屑,整体以镶嵌—次块状为主,其中上游段建基面岩体以弱风化、弱卸荷为主,下游段岩体结构较松弛、长石颗粒褪光褪色,整体弱风化略偏强(图3.4-14)。

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图3.4-14 10号坝段建基面

11号、12号坝段建基面岩体裂隙及小规模挤压破碎带较发育,其中12号坝段且发育小规模断层,受断层及挤压破碎带影响,局部岩体呈碎裂—镶嵌状,弱风化弱卸荷偏强,其余部位岩体多呈镶嵌—次块状,弱风化弱卸荷(图3.4-15)。

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图3.4-15 11号、12号坝段建基面

13号坝段上游高程3211.50m水平段建基面物探孔少量涌水,整体裂隙较发育,裂面普遍中—强锈,微张—张开,充填岩屑,整体呈碎裂—镶嵌状,弱风化弱卸荷偏强;下游高程3204.00m水平段及内侧斜坡段岩体小断层及挤压破碎带内岩体风化卸荷偏强,其余部位主要为弱风化弱卸荷(图3.4-16)。

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图3.4-16 13号坝段建基面

14号坝段建基面整体裂隙较发育,局部裂隙不发育,下游段且发育小规模断层及挤压破碎带。其中上游桩号坝纵0-002.55~0+043、坝横0+286.0~0+299.7段岩体裂隙不发育,整体较完整,呈块状,呈微风化;沿小断层、挤压破碎带,岩体较破碎,岩体结构多呈镶嵌—碎裂状,弱风化弱卸荷偏强;其余部位岩体呈次块—镶嵌状,弱风化弱卸荷(图3.4-17)。

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图3.4-17 14号坝段建基面

15号坝段建基面整体裂隙较发育,下游段建基面发育小规模断层及挤压破碎带岩,上游水平段裂隙不发育。坝纵0-002.55~0+040、坝横0+299.7~0+323.5段建基面岩体裂隙不发育,整体较完整,呈块状,呈微风化;沿小断层、挤压破碎带,岩体较破碎,岩体结构多呈镶嵌—碎裂状,弱风化弱卸荷偏强;其余部位岩体呈次块—镶嵌状,弱风化弱卸荷(图3.4-18)。

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图3.4-18 15号坝段建基面

厂房挡水坝段受爆破影响深度不一,总体为0.6~2.0m,影响带内岩体松弛,声波波速衰减明显。建基面Ⅱ级岩体声波波速一般5100~5200m/s,实测变模值一般5~7GPa;Ⅲ1级岩体声波波速一般4300~4700m/s,实测变模值一般7~11GPa;Ⅲ2级岩体声波波速一般不大于4000m/s,实测变模值一般8~15GPa。

10号坝段其中上游段建基面岩体以弱风化、弱卸荷为主,为Ⅲ1级;下游段整体弱风化略偏强,为Ⅲ2级。

11号、12号坝段建基面沿小规模断层及挤压破碎带岩体弱风化弱卸荷偏强,为Ⅲ1级;其余部位岩体弱风化弱卸荷,为Ⅲ2级。

13号坝段上游段建基面弱风化弱卸荷偏强,为Ⅲ2级;下游段及内侧斜坡段岩体小断层及挤压破碎带内岩体风化卸荷偏强,为Ⅲ2级;其余部位主要为弱风化弱卸荷,为Ⅲ1级。

14号坝段建基面桩号坝纵0-002.55~0+043、坝横0+286.0~0+299.7段岩体呈微风化,为Ⅱ级;沿小断层、挤压破碎带岩体弱风化弱卸荷偏强,为Ⅲ2级;其余部位岩体弱风化弱卸荷,为Ⅲ1级。

15号坝段建基面坝纵0-002.55~0+040、坝横0+299.7~0+323.5段建基面岩体呈微风化,为Ⅱ级;沿小断层、挤压破碎带岩体弱风化弱卸荷偏强,为Ⅲ2级;其余部位岩体弱风化弱卸荷,为Ⅲ1级。

整体Ⅱ级岩体占该坝段建基面面积约0.45%、Ⅲ1级岩体占该坝段建基面面积约46.4%、Ⅲ2级岩体占该坝段建基面面积约49.15%。

3.4.3.5 右冲沙底孔坝段

右冲沙底孔坝段为16号坝段,建基面岩性为二长花岗岩,岩质坚硬,岩面干燥。地质构造发育,主要有f5断层、挤压破碎带及节理裂隙。f5断层从建基面上游斜穿进入15号坝段,规模较大;挤压破碎带主要发育于建基面上游左侧,规模较小;裂隙较发育,裂面普遍轻—中锈,微张,局部临空面裂隙张开,多充填岩屑(图3.4-19)。

基础表部岩体厚度约0.6m为爆破影响带,影响带深度内岩体松弛。Ⅲ1级岩体波速普遍小于4000m/s;Ⅱ级岩体波速普遍为5000~5500m/s。钻孔全景图像显示,Ⅲ1级岩体裂隙较发育,岩体较破碎;Ⅱ级岩体裂隙一般发育,岩体较完整。

1级岩体变模值为4.1~15.2GPa,均值9.1GPa;Ⅱ级岩体变模值为4.1~26.7GPa,均值11.3GPa。测试段亦存在变模值、孔内全景图像及声波值相适应性较差的情况。

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图3.4-19 16号坝段建基面

16号坝段建基面受构造发育影响,岩体风化卸荷及岩体质量存在差异:f5断层及其影响带内岩体呈碎裂状,岩块表部多呈黄褐色,夹泥质、碎屑,强风化强卸荷,为Ⅳ级,占建基面面积的21.8%;挤压破碎带岩体较破碎,主要分布于坝纵0+10~0+16、坝横0+331.7~0+333.5段建基面,弱风化弱卸荷偏强,为Ⅲ2级,占建基面面积57.4%;其余部位岩体多呈次块—镶嵌状,弱风化弱卸荷,为Ⅲ1级,占建基面面积20.8%。

3.4.3.6 右岸挡水坝段

右岸挡水坝段为17号、18号、19号坝段。建基面岩体岩性为二长花岗岩,岩质坚硬,岩面干燥。整体裂隙较发育,裂面普遍轻—中锈,微张,多充填岩屑(图3.4-20和图3.4-21)。

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图3.4-20 劈理化带

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图3.4-21 17号、18号、19号坝段建基面

17号坝段坝斜坡段及18号坝段发育劈理化带,岩体矿物颗粒粗大、褪光褪色,风化较强,强度较低,岩体结构以碎裂状为主;f5小断层及其影响带,带宽一般5~6m,最宽处约8.5m,岩体以碎裂结构为主,较破碎。18号坝段发育4条小规模挤压破碎带,挤压破碎带内岩体表面明显锈染,整体较破碎,呈碎裂状,弱风化偏强、弱卸荷。19号坝段基础起伏差较大,浅表岩体受爆破影响存在大量松动块体。

1岩体波速普遍为4500~5300m/s;Ⅱ级岩体波速普遍为5300~5500m/s。f5小断层中碎粉岩的波速值3000~3500m/s,波速值3500~4000m/s的测试段为f5小断层中碎裂岩较紧密试段。钻孔全景图像反映的岩体裂隙发育情况、岩体完整性与声波资料反映的基本一致,一般裂隙发育,岩体完整性较差,波速较低;裂隙不发育,岩体较完整,波速较高。Ⅲ1级岩体变模值介于4.8~13.93GPa,一般为7~10.0GPa;Ⅱ级岩体变模值介于3.4~17.22Pa之间,一般为7~11GPa。

劈理化带岩体弱风化偏强,岩体呈碎裂结构,岩体质量为Ⅳ级;f5小断层及其影响带为弱风化偏强,局部强风化、岩体以碎裂结构为主,岩体质量主要为Ⅳ级;挤压破碎带内岩体表面明显锈染,整体较破碎,呈碎裂状,弱风化偏强、弱卸荷,其间岩体质量以Ⅲ2级为主;其他部位裂隙较发育,岩体整体以镶嵌—次块状为主,弱风化弱卸荷,岩体质量多为Ⅲ1级。

17号坝段Ⅲ1级岩体占建基面面积79.3%,Ⅲ2级岩体占8.2%,Ⅳ级岩体占12.5%;18号坝段Ⅲ1级岩体占建基面面积82.3%,Ⅳ级岩体占17.7%;19号坝段建基面均为Ⅲ1级岩体。

3.4.3.7 坝基岩体质量分布

在现场地质编录的基础上,结合物探测试资料及前期勘察资料,综合分析得到各坝段不同岩级所占面积比、体积比(表3.4-2)及大坝坝基各级岩体分布图(图3.4-22)。

表3.4-2 坝基岩体质量分级统计表

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续表

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图3.4-22 大坝基坑岩级分区三维展示图

Ⅱ级岩体在大坝坝基平面上分布于1号、2号、3号、4号坝段及14号、15号坝段上游水平段。建基面下埋深20~30m广泛分布。

1级岩体在大坝坝基平面上广泛分布,厚度一般20~30m。

2级岩体在大坝坝基平面上多沿小断层影响带、挤压破碎带、裂隙密集带等展布,厚度一般5~15m。

Ⅳ级岩体在大坝坝基主要沿小断层f5展布,深度大于20m。部分沿劈理化带呈囊状分布。

3.4.4 坝基开挖岩体处理原则

根据藏木大坝的规模,结合坝基工程地质条件,建基岩体应满足下列要求:

(1)河床部位坝高大于100m坝段建基岩体应为Ⅲ1类或Ⅱ类岩体。对局部出露的Ⅲ2类及以下岩体视其性状、规模等可分别采取开挖置换、清基等措施进行处理,并加强固结灌浆处理。

(2)河床及两岸中下部坝高100~50m坝段建基岩体可利用经有效处理措施后满足设计要求的Ⅲ2类岩体。对局部出露的Ⅳ类及以下岩体,视其性状、规模等可分别采取开挖置换、清基等措施进行处理,并加强固结灌浆处理。

(3)两岸上部坝高小于50m坝段可部分利用经有效处理措施后满足设计要求的Ⅳ类岩体。对局部出露的Ⅴ类岩体,视其性状、规模等可分别采取开挖置换、清基等措施进行处理,并加强固结灌浆处理。

(4)对建基面下的岩体,要求采取有盖重固结灌浆为主的措施进行处理,使之达到建基岩体质量要求。

3.4.5 坝基开挖岩体处理

大坝坝基开挖完成后,根据建基面对岩体质量的要求,对建基面上局部不满足建基要求的岩类,按相关设计文件采取了开挖置换回填混凝土等工程措施进行处理;对建基面出露的断层及错动带,根据断层规模、性状及错动带集中发育情况、出露部位等因素,按相关设计文件采用了开挖置换回填混凝土等工程措施进行处理;对坝基下较大断裂及其影响带、坝基下的较严重透水地段、浅表部松弛岩体,加强了固结灌浆处理,使之能够满足建基岩体质量要求;对于缓倾角错动带和裂隙集中发育带,当制约坝基抗滑与变形稳定且不能完全挖除处理时,按相关设计文件采取了锚杆、锚索、齿槽及其他有效加固措施进行处理,使之达到建基岩体质量要求。

3.4.5.1 左岸挡水坝段岩体处理

1.低波速带

对于大坝建基面声波波速低于3500m/s的浅表低声波带、松动破碎岩体在建基面清理中进行了清除;浅表低声波带,岩体声波波速大于3500m/s时,采用了加强固结灌浆进行处理。

2.不稳定块体

1号坝段未见明显不稳定块体;2号坝段受三组不利裂隙切割,在基础开挖过程中形成凹槽,在齿坎边坡位置,形成2处规模较大的松动块体,采取了清除措施处理。

3.4.5.2 溢流坝段岩体处理

溢流坝段3~8号坝块的主要缺陷为:坝基岩体低波速带;断层、挤压破碎带及裂隙密集带等;局部松动体。

1.低波速带

对于大坝建基面的挤压带和裂隙密集区控制的浅表低声波带,或岩体松动破碎进行了清除,岩体声波波速大于3500m/s时,采用了加强固结灌浆进行处理。

2.断层、挤压破碎带及裂隙密集带等

3~8号坝块小断层、挤压破碎带及裂隙密集带等延伸较短,破碎带、影响带不宽,施工中按照设计文件进行了刻槽、清基处理,并加强固结灌浆处理。

5号坝块局部岩体受挤压破碎带、裂隙密集的影响,带内及交会部位岩体较破碎,呈Ⅲ2级。其出露面积不大,厚度较小,根据建基面清基施工技术要求规定,对其进行了刻槽、清基处理并对该部位加强基础灌浆处理。

6号坝块局部段,裂隙4密集发育,带内岩体风化较强,强度较低,矿物颗粒粗大,褪光褪色,岩体较破碎,呈Ⅲ2级,对其进行了刻槽、清基处理并对该部位加强基础灌浆处理。

7号坝块上游侧小断层f20及其影响带,带内岩体呈镶嵌—碎裂结构,岩体质量为Ⅲ2级,进行了刻槽、清基处理并对该部位加强基础灌浆处理。

8号坝块局部岩体受挤压破碎带及其交会影响,岩体较破碎,呈Ⅲ2级。根据建基面清基施工技术要求规定,对其进行了刻槽、清基处理并对该部位加强基础灌浆处理。

3.不稳定块体

在坝基开挖过程中由于裂隙不利组合、施工开挖控制不当等,不可避免的存在一些不稳定块体缺陷。根据块体的规模和稳定性等特点决定采用加固或是挖除方案。存在不稳定块体坝段的处理措施如下:

4号坝段:基础左侧边墙范围,受不利裂隙组合所限,加之爆破影响裂面张开,形成不稳定块体K4-1。采用加固处理方案,在范围内布置3排锚杆,为ϕ25~28,L=5~9m,入岩4~7m,间距3m。

6号坝段:局部裂隙发育,加之开挖爆破控制不当形成不稳定块体K6-1,可能沿结构面垮塌;同时由于多组裂隙切割,局部形成不稳定块体K6-2。K6-1块体由爆破控制不当所致,岩体破碎,底缘裂面张开约5cm,根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。K6-2不稳定块体形成该块体的切割面结合紧密、倾向坡内,对其采取“部分清除+锚筋支护”的处理措施,即在清除该块体顶部及坡外局部松动的块体的基础上布置3排3ϕ28,L=12m的锚筋束进行加固。

7号坝段:由于开挖爆破控制不当,形成不稳定块体K7-1。其岩体破碎,根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

3.4.5.3 左冲沙底孔坝段岩体处理

1.低波速带

左冲沙底孔坝段即9号坝段,其基础表部岩体及表层Ⅲ2级岩体声波值偏低,部分测试值小于3500m/s,可能受开挖爆破及裂隙发育影响。对于表层爆破影响带采取了挖除表部松动岩块,加强低波速带固结灌浆处理。

2.低岩级带

开挖揭示,9号坝段建基面坝趾区岩体质量较差,主要为Ⅲ2级,其地质建议允许承载力为2~3MPa;而9号坝段为本工程最高坝段,坝趾区建基面压强较高,超过基岩允许承载力值,采取了开挖处理措施;(坝)0+025.00~(坝)0+058.00范围内坝基由于挤压带的影响,岩体为Ⅲ2级,根据建基面清基施工技术要求规定,主要对该部位进行加强基础灌浆处理。

3.断层、挤压破碎带及裂隙密集带等

9号坝段挤压破碎带及裂隙密集带等延伸较短,破碎带、影响带不宽,建基面施工中按照设计文件进行了刻槽、清基处理,并加强固结灌浆处理。

4.不稳定块体

9号坝段坝斜坡段受不利裂隙组合,加之开挖爆破控制不当,岩体松动,坝基清基中进行了挖除。

3.4.5.4 厂房坝段岩体处理

1.低波速带

厂房坝段低波速岩体声波波速低于3500m/s时,多采取了清除措施,当岩体声波波速不低于3500m/s时,采用了加强固结灌浆进行处理。

10~15号坝段基础表部爆破影响带岩体厚度约0.6~1.2m,最大影响深度约2.5m。建基面清基中对表层爆破影响带采取了挖除表部松动岩块的处理措施,并加强了低波速带固结灌浆处理。

2.断层、挤压破碎带及裂隙密集等

10号坝段:坝基主要发育挤压破碎带g9-1、g9-2及g10-1~g10-6、g11-7。其中挤压带带宽都大于0.1m,带内物质主要为碎粉岩、碎裂岩,整体较破碎。对其进行了刻槽处理,槽宽为1.5~2倍错动带宽度,刻槽深度为2倍错动带宽度。

11号坝段:坝基主要发育挤压破碎带g11-1~g11-6、裂隙密集带L11-1。其中挤压破碎带g11-1~g11-6,平均带宽0.1~0.3m,带内物质主要为碎粉岩,整体较破碎;裂隙密集带L11-1,岩体整体较破碎,但是咬合较紧密。根据建基面清基施工技术要求规定,对其进行了刻槽处理。结合结合密集带L11-1中岩块咬合紧密的性状,对其进行了清除松动岩块处理,对于挤压带应进行了刻槽处理,槽宽为1.5~2倍错动带宽度,刻槽深度为2倍错动带宽度。

12号坝段:坝基主要发育断层f21、挤压带g12-1~g12-6,其中f21主断带宽约5~20cm,带内物质为碎粉岩,影响带宽约0.5~1.3m,带内物质为碎块岩、碎屑岩夹灰白色高岭土。g12-1~g12-6带宽一般为10~30cm,带内物质主要为碎块岩、碎屑岩、碎粉岩,整体破碎。对其进行了刻槽处理,槽宽为1.5~2倍错动带宽度,刻槽深度为2倍错动带宽度。

13号坝段:坝基主要发育断层f22、挤压带g13-1~g13-7。其中f22断层及其影响带宽约1.5~3.0m,带内物质主要为碎裂岩、碎粉岩,整体较破碎、松散。g13-1、g13-4~g13-7挤压带带宽0.5~1.4m,带内物质由碎裂岩和碎粉岩组成,结构松散。根据建基面清基施工技术要求规定,对其进行了刻槽处理,槽宽为1.5~2倍错动带宽度,刻槽深度为2倍错动带宽度。

14号坝段:坝基主要发育断层f22、挤压带g14-1~g14-6,带内物质主要为碎裂岩、碎粉岩,整体较破碎、松散。其中f22断层及其影响带宽约1.3~3.8m,挤压带g14-1~g14-6,破碎带带宽都大于0.1m。对断层f22及g14-1~g14-6挤压带进行了刻槽处理,槽宽为1.5~2倍错动带宽度,刻槽深度为2倍错动带宽度。

15号坝段:坝基主要发育断层f5、挤压带g16-2,其中断层f5主断带宽约0.2~0.5m,带内物质主要为碎粉岩夹次生泥,影响带主要分布于断层下盘,断层及影响带宽约2.7~8.7m,带内物质主要由碎裂岩组成,整体呈碎裂—散体状,挤压带g16-2主要为碎裂岩及少量碎粉岩组成,岩体结构呈碎裂状,较松散—较紧密。结合坝段的稳定复核成果,为保证运行期大坝应力和变形满足要求,对f5断层及挤压带g16-2等采取了挖除和刻槽处理。

f5断层:断层f5从右岸坝肩上游边坡约高程3550.00m出露,沿NWW向展布,穿越17号坝段及其外侧斜坡、16号坝段及其外侧斜坡,产状为N60°~70°W/SW∠80°~85°,属Ⅲ级结构面,在16号坝段高程3234.00m平台及高程3234.00~3238.00m斜坡上分散为3条分支小断层f5-1、f5-2及f5-3,其中分支小断层带宽一般为0.5~1.5m,局部宽约2m。断层带主要为碎块岩、碎裂岩和碎粉岩组成,结构面类型为岩屑夹泥型,断层带为Ⅳ级岩体。断层f5从库内穿出,与坝体大角度相交向下游延伸,大坝蓄水后为可能的渗漏通道,可能存在渗漏及渗透变形稳定问题。

右岸15号坝段坝基由于受f5断层及其影响带的影响,坝趾部位岩体为Ⅳ级、Ⅲ2级,引起坝基局部应力和变形均不满足规范要求,需对其进行处理。结合坝段的稳定复核成果,为保证运行期大坝应力和变形满足要求,对15号坝段坝基f5断层及其影响带等采取了挖除措施,开挖完成后建基面上出露的f5断层仍按照大坝建基面清基施工技术要求规定进行了刻槽开挖,刻槽深度不小于断层及破碎带宽度的1.0倍。同时为了保证坝基岩体的均匀性和防渗性,对f5断层及其影响带的坝基部位加强了固结灌浆和帷幕灌浆等工程措施。

3.不稳定块体

厂房坝段不稳定块体处理措施如下:

10号坝段:由于多组裂隙和挤压带切割和开挖控制质量不当,在坝肩槽斜坡段形成不稳定块体K10-1。根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

11号坝段:由于多组裂隙及开挖控制质量不当,在坝肩槽斜坡段形成不稳定块体K11-1。根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

12号坝段:由于多组裂隙和挤压带切割,于外侧斜坡形成不稳定块体K12-1。根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

14号坝段:由于多组裂隙和挤压带切割,于外侧斜坡形成不稳定块体K14-1、K14-2。根据现场揭示情况,K14-1及K14-2块体岩体破碎,根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

15号坝段:由于多组裂隙和挤压带切割,建基面水平段外侧斜坡形成不稳定块体K15-1,根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。

4.低岩级带

由于坝基基岩构造较发育,坝基开挖至设计建基高程后,不可避免会出现局部不满足建基要求的浅表岩体缺陷。对于坝基面出现的规模不大、稳定性差的不可利用岩块体,开挖揭示的小型岩体质量较差的岩体按《边坡开挖和支护施工技术要求》和《混凝土重力坝建基面清基施工技术要求》的要求清除。但是对于坝基面出现的规模较大、岩体整体性较好的岩体,在满足坝段稳定应力的基础上,根据岩体所处的坝基部位采取不同的处理措施。

10号坝段:根据开挖揭露,10号坝段建基面坝趾区基岩较差,主要为Ⅲ2类岩,其允许承载力为2~3MPa;10号坝段为本工程最高坝段,坝趾区建基面压强较高,超过基岩允许承载力建议值中间值,对该部位进行了开挖处理。同时坝纵0+025.00~坝纵0+058.00范围内坝基由于挤压带的影响,岩体为Ⅲ2级,根据建基面清基施工技术要求规定,主要对该部位加强了基础灌浆处理。

11号坝段:由于受挤压破碎带及断层影响,坝纵0+025.00~坝纵0+060.00范围内坝基岩体为Ⅲ2级,根据建基面清基施工技术要求规定,主要对该部位加强了基础灌浆处理。

12号坝段:由于挤压带的影响,导致坝纵0+018.00~坝纵0+040.00、坝横0+238.30~坝横0+250.00范围内坝基岩体呈Ⅲ2级,根据建基面清基施工技术要求规定,需要对其进行处理。结合坝段的稳定复核成果,为保证运行期大坝应力和变形满足要求,对该范围坝基岩体采取了加强固结灌浆处理。

13号坝段:由于受挤压破碎带及断层影响,高程3211.50m建基面岩体呈镶嵌—碎裂状结构,呈Ⅲ2级岩体。根据建基面清基施工技术要求规定,对该部位采取先挖除至3208m,并辅以加强固结灌浆处理的方案。

14号坝段:由于断层f22及其影响带的影响,导致坝纵0+063.00~坝纵0+078.00范围内坝基岩体为Ⅳ、Ⅲ2级。根据建基面清基施工技术要求规定,需要对其进行处理。由于该范围岩体处于14号坝段的坝趾部位,为了保证坝趾处的承载能力要求,对该部位岩体采取了挖除辅以加强固结灌浆的处理方案。

15号坝段:由于g16-2、g14-4等挤压带影响和开挖控制不当等原因,导致坝纵0+057.00~坝纵0+078.00、坝横0+299.70~坝横0+307.70范围内坝基岩体为Ⅲ2级,同时在该范围内形成了K15-1不稳定块体。为了满足坝体坝趾处的承载能力要求,结合K15-1不稳定块体的开挖处理方案,根据建基面清基施工技术要求规定,对该部位岩体采取挖取辅以加强固结灌浆的处理方案。

3.4.5.5 右冲沙底孔坝段岩体处理

1.低波速带

右冲沙底孔16号坝段基础表部岩体厚度约1.5~2.0m为爆破影响带,影响深度内岩体较松弛。对于表层爆破影响带采取了挖除表部松动岩块,加强低波速带固结灌浆处理。

2.断层、挤压破碎带及裂隙密集带等

16号坝段坝基主要发育f5断层、挤压破碎带g16-1~g16-3。其中断层f5由3条小破碎带(f5-1、f5-2及f5-3)及其间碎裂岩、碎块岩组成,分支小断层带宽一般为0.5~1.5m,局部宽约2m,断层带主要为碎块岩、碎裂岩和碎粉岩组成,结构面类型为岩屑夹泥型;挤压破碎带g16-1带宽为0.4~0.6m,主要为碎裂岩和碎粉岩组成,岩体结构呈碎裂状,较松散;g16-2~g16-3带宽小于0.5m。根据建基面清基施工技术要求规定,结合坝段的稳定复核成果,为保证运行期大坝应力和变形满足要求,对f5断层及挤压带g16-1采取了挖除和刻槽措施,开挖完成后建基面上出露的f5断层仍按照大坝建基面清基施工技术要求规定进行了刻槽开挖,刻槽深度不小于断层及破碎带宽度的1.0倍。同时为了保证坝基岩体的均匀性和防渗性,对f5断层及其影响带的坝基部位加强固结灌浆和帷幕灌浆等工程措施。

3.不稳定块体

坝段齿坎高程斜坡段,坡高约17m,开挖坡比1∶0.3,由于多组裂隙及断层f5切割,开挖暴露一段时间后该段高程3234.00m基础面裂隙出现明显卸荷变形,在高程3230.00~3234.00m段坡面出现大量松动块体,不满足16号坝段建基要求,且对下部工作形成较大安全隐患,混凝土浇筑前进行了清除不稳定块体和部分斜坡基础增加支护处理。

3.4.5.6 右岸挡水坝段岩体处理

1.低波速带

右岸挡水坝段基础爆破影响带岩体厚度约0.8~1.5m,最大深度2.6m,清基中采取了挖除表部松动岩块,加强低波速带固结灌浆处理措施。

2.断层、挤压破碎带及挤压破碎带等

建基面发育挤压破碎带g18-1~g18-4。g18-1带宽为0.1~0.2m,带内物质主要为碎粉岩、碎裂岩组成;g18-2带宽为0.1~0.3m,带内物质主要为碎粉岩、碎裂岩组成;g18-3带宽为0.1~0.2m,带内物质主要为碎粉岩、碎裂岩组成;g18-4带宽为0.1~0.2m,主要为碎粉岩、碎裂岩组成。按照大坝建基面清基施工技术要求规定进行了刻槽处理。

f5断层主断带宽约0.2~0.5m,带内物质主要为碎粉岩夹次生泥,影响带主要分布于断层下盘,断层及影响带宽约2.7~8.7m,带内物质主要由碎裂岩组成,整体呈碎裂—散体状。根据建基面清基施工技术要求规定,结合坝段的稳定复核成果,为保证运行期大坝应力和变形满足要求,对f5断层及其影响带采取了挖除一定深度的处理措施。

3.不稳定块体

该坝段由于多组裂隙切割及爆破控制不当,主要于17号坝段形成不稳定块体K17-1、K17-2、K17-3。根据现场揭示情况,K17-1、K17-2及K17-3不稳定块块体岩体破碎,根据建基面清基技术要求规定,对该块体进行了挖除处理。