本方法,也是水利水电工程勘察研究的基本要求。在修建大坝之前,需要对坝址区进行大量的钻孔压水试验,并利用获得的压水试验数据对坝址区岩体渗透性的空间变化规律进行研究,这对大坝的设计,施工以及渗流控制具有重要的指导意义。目前利用现场钻孔压水试验资料研究河谷边坡岩体的渗透性与埋深及卸荷风化关系的成果还不是很多,也没有形成统一的认识。
本文利用杨房沟水电站坝址区钻孔压水试验资料,统计坝
图1 杨房沟坝址区地层岩性分布及勘测线布置示意图
Fi.1DiaramoflitholodistributionandsurvelineinYanfanoudam gggyyggg
1.2 边坡风化卸荷
坝址区岩体的风化程度主要受地质构造及地下水活动的影响,断裂面两侧及构造裂隙发育处附近,岩体风化蚀变较为剧烈,地下水位变动范围内的岩体风化程度较强。由于坝区地壳强烈抬升,河流下切强烈,形成两岸坡地形陡峻,顺河向的随着后期地应力调整及重力作用,形成NNW向构造裂隙发育,
多种形式的岩体卸荷及松弛现象。坝区卸荷带主要沿顺河的断层发NNW向和NNE向或者与谷坡走向呈小角度夹角裂隙、育,但卸荷深度不大。弱风化上段是卸荷带的主要分布区,总体上卸荷带在左右两岸的发育深度相同。左岸坡强卸荷带水平深度一般0垂直深度0弱卸荷带主要表现为平4.5m,6.8m,~1~2行顺坡向节理发育,水平深度5垂直深度5.8~34m,.97.3~3
杨房沟水电站河谷边坡岩体渗透性统计分析 徐海亮 程 龙 林太清 等水平深度2弱弱风化上段垂直深度424.9m,.02.0m,m;.~4~3风化下限垂直深度1水平深度16.6~76.1m,5.68.3m。右~5垂直深度0岸坡强卸荷带水平深度一般0弱1.6m,6.1m,~2~5卸荷带水平深度3垂直深度3弱风化上.63.5m,.92.5m,~3~6段垂直深度6水平深度4弱风化下限垂.11.7m,.08.8m,~6~2直深度1水平深度133.06.4m,.34.3m。河中风化较浅,~9~7覆盖层以下多为弱风化下段岩体~微风化岩体,弱风化上段垂
[1]
。图2直深度0弱风化下限垂直深度9.8~36.0m1.2m,5~2
011
[3]1
)。透水率和渗透系数之间没有固定的关系,(/国际上inLm
也没有形成统一的标准。依据杨房沟水电站已有地质勘探资料,本文采用渗透系数k来分析河谷边坡岩体渗透性。
运用统计现利用杨房沟水电站坝址区钻孔压水试验资料,方法研究河谷边坡岩体渗透性与岩体埋深及风化卸荷作用的关系。为准确反映坝址区岩体的渗透性变化规律,选取了具有代表性的勘测剖面的压水试验资料进行统计分析研究(如图1。对钻孔压水试验资料的具体处理方法和步骤如下。所示)
()参照杨房沟水电站地质资料中对岩性的描述与相应的1
工程地质剖面图,将钻孔压水试验资料中经过断层的压水试验段数据剔除。经过断层处的钻孔压水试验数据与相邻试验段压水试验数据相差几个数量级,其不能合理反映埋深及卸荷对岩体渗透性的影响。
()各个钻孔以1m为单位将孔深离散化为整数深度,因2
为钻孔压水试验一般以5m为一小段获得同一个渗透系数值,因此在同一钻孔中每一小段范围内包含的整数深度所对应的渗透系数就取同一数值。按上述原理,各钻孔在同一整数深度就都会获得一个渗透系数值(在不考虑钻孔深度不一样和现场,试验环境的影响下)并按公式(进行计算,整理为一系列的1)埋深段渗透性数据,并统计各钻孔所钻穿岩层岩体的风化卸荷情况。
[14]()(参考F边坡岩体渗透系数平的研究,3etter1979年)
为选取的勘Ⅴ剖面卸荷风化示意图
。
图2 勘Ⅴ剖面卸荷风化示意图
Fi.2UnloadinandweatherindiaramofYanfanourofile Ⅴpggggggg
2 钻孔压水试验资料统计方法
钻孔压水试验是获取岩体渗透性的一种有效现场水文地质试验。压水试验就是把一定的洁净水,通过机具或特设的钻孔,利用外加压力或借水的自重作用,使水通过孔壁向孔段四周岩石裂隙中扩散,根据在一定时间内压入的水量和施加压力
12]
。可以用透水率q之间的关系,便可反映出该岩层的渗透性[
均值取算数平均值,渗透系数的对数值在每一米深度的算法如下:
lk=g
kkkkllll123…nn
()1
…,式中:k为某一整数深度的平均渗透系数;kkk1,2,n为各钻孔各自在某一整数深度的渗透系数。
()按照各钻孔岩体风化卸荷分带将数据分为三段:弱风化4
,上段、弱风化下段和微风化与新鲜岩体(微新岩体)并对每一段。渗透系数数据进行拟合分析。主要剖面的钻孔信息见表1
m
)或渗透系数k来反映其透水性。透水率用吕荣值(来表示,Lu1Lu是指当试段压力为1MPa时每米试验段的压入水流量
表1 杨房沟坝址区主要钻孔信息统计表
TainformationofYanfanoudamb.1Themaindrillin gggg
钻孔编号101ZK
ZK102ZK176ZK103ZK104ZK180ZK181ZK106ZK110ZK107ZK163ZK125ZK126ZK137ZK112ZK113ZK116ZK117
所处勘测剖面Ⅰ
ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅢⅢⅢⅢⅣⅣⅣⅤⅤⅤⅤ
孔深182.20 128.90 91.10 120.20120.40 100.90102.70185.00 101.85 101.10 108.20 180.70130.30 220.90 190.80 120.10 192.20 113.50
风化带深度
弱风化上段0~41.0
0~30.1 0~19.3
-16.8~18.4
--0~64.0 0~23.0 0~25.0 0~22.5
-0~6.5 0~20.4 0~24.5 0~21.3 29.7~30.20~8.9
弱风化下段41.0~81.0
30.1~44.0 19.3~40.3 24.3~29.0 18.4~31.7
-19.4~21.0 64.0~70.5 23.0~27.0 25.0~50.4 22.5~64.2 29.5~50.9 6.5~35.4 20.4~74.1 24.5~50.5 21.3~35.4
-8.9~29.8
微风化81.0~113.2
43.0~102.0 40.3~60.8 29.0~105.031.7~102.619.4~88.621.0~91.370.5~112.327.0~90.350.4~101.164.2~108.2 50.9~158.935.4~114.6 74.1~206.6 64.1~100.635.4~94.9 30.2~100.0 29.8~110.3
强卸荷0~6.3
0~9.8 2.5~5.9
-------0~5.2 -0~4.8 0~10.7
-0~4.9 0~5.3 0~2.1
卸荷带深度
弱卸荷6.3~188.
9.8~16.35.9~12.7
----15.6~34.0
-0~18.95.2~15.329.5~35.94.8~23.110.7~26.39.4~17.04.9~8.25.3~15.32.1~9.8
021杨房沟水电站河谷边坡岩体渗透性统计分析 徐海亮 程 龙 林太清 等
3 河谷边坡岩体渗透性分析
3.1 边坡岩体渗透性垂直分布规律分析
如:岩性、自岩体渗透系数的大小是受多方面因素影响的,
5]1
。花岗闪长岩重应力、卸荷作用、岩体风化、胶结及溶蚀等[
是杨房沟水电站坝址区的主要岩性,岩性的均一性较好,风化和卸荷作用比较明显。因此主要考虑自重应力、卸荷以及风化3个因素的共同作用对河谷边坡渗透性的影响。将钻孔试验数,据主要划分为三段进行统计分析:弱风化上段(孔深0~35m),。微新岩体(弱风化下段(0m)00m)35~880~23.1.1 弱风化带上段渗透性分析
依据杨房沟水电站坝址区实际地质条件以及各钻孔试验数据,选取边坡弱风化上段岩体的埋深和对应的渗透系数,按照前文所论述的步骤和方法进行统计分析。
图3给出了弱风化上段岩体的渗透系数和对应埋深的散点图,从图3中可以看出该试验段岩体的渗透系数随着埋深而/减小,该段岩体的渗透系数大部分集中在0.02~0.04md也/就是2.31×10~4.63×10cms之间属于弱透水层
-5
-5
[16]
图4 弱风化上段lk与h的关系回归曲线g
Fkaeressioncurvesofldonweakweatherinuersectioni.4Rn gggppg
于弱透水层。为了得到弱风化下段渗透系数与埋深的具体关):系,如图6所示对l得到关系式(4k与h的关系进行拟合,g
lk=-0.h-0.074018322 35<h≤8 g
行变换得到:
()4
具有较明显的相关性。将式(进6515,4) 其相关系数为0.
210.04h-
1ek=0.5<h≤8180 3
。
为了进一步研究渗透性与埋深的关系,拟合得到了图4所示的)其拟合公式如式(所示。l2k与h关系曲线,g
56l19 0<h≤3k=-0.h-1.00253 g
数学变换,可以得到:
830.05h-
k=0.0857e 0<h≤3
()2
()5
具有较好的相关性。对式(进行7714,2) 其相关系数为0.