新第三系红层工程地质特性研究.ppt

1.工程概况及主要技术问题 黄河上游龙羊峡至刘家峡河段，由坚硬岩石形成的深切峡谷，目前已建、在建的大型电站有五座.在这些深切峡谷的上下游往往为较为开阔的山间盆地(或构造盆地)。黄河在这些河段的河床较为开阔,仍然具有一定的落差，利用这些水头，可以开发上百万千瓦的电力资源。目前已规划七座中型水电站(其中尼那电站已在施工)。 第三系红层时代新、成岩作用差、岩性较软弱、强度及变形模量低，开挖暴露后易受环境条件的影响。系统研究新第三系红层软岩的工程地质持性，合理地给定第三系红层岩体的各种工程参数及开挖防护措施，为本研究的主要技术问题。 2 黄河上游新第三系红层形成的地质环境 位于祁连加里东褶皱系和松潘甘孜印支褶皱系两个大地构造单元交界地带，由青海南山深断裂带、拉脊山深断裂带、鄂拉山断裂带、阿尼玛卿断裂带构成的化隆 、贵德断陷盆地内。 （6） 基坑开挖后的松弛厚度 尼那电站的试验成果表明，开挖1天后松弛带的厚度为1.5 ｍ左右，十天后松弛带厚度在3.5ｍ左右。按其趋势取松弛带厚度为3.5ｍ。即在认真作好开挖保护措施的条件下，敞露10天粘土岩在基坑中的松弛带厚度按3.5ｍ取值，3.5～10ｍ为受影响的岩体，以下则为“原岩体”。 （7）岩体变形参数的选取 考虑红层地层的时代，岩体沉积厚度，构造环境以及开挖松弛等因素，建议的红层粘土岩的变形参数见下表。砂岩、砂砾岩的变形参数可按相邻粘土岩变形模量的1.1倍。 （8）红层岩体的抗剪强度特征 第三系红层岩体间、 岩体与砼之间具有较高的抗剪强度特征,且岩体强度与岩石强度接近，岩体呈似均质体。 红层岩体大剪正应力（σ）剪应力（τ）点群分布图 (a) 抗剪断 (b) 抗剪 砼与岩体大剪试验正应力（σ）与峰值剪应力（τ）点群分布图 (a) 抗剪断 (b) 抗剪 综合研国内外膨胀岩各分类方案，从泥质岩遇水膨胀的根本原因：①富含粘土颗粒；②粘土颗粒中富含粘土矿物；③粘土矿物中有遇水易于膨胀的蒙脱石。提出了红层岩体的膨胀类型划分指标。 （9）三系红层岩体的胀缩性特征 根据上述确定的分类指标对各坝址岩体膨胀性作出的分类见表。 上述评价红层粘土岩的膨胀性参数与西宁盆地新第三系粘土岩的膨胀性指标基本一致，与北方三趾马红土（Ｎ2）膨胀性参数及国内其它泥质岩膨胀性指标接近，但北方三趾马红土的膨胀力稍低一些。 （10）红层岩体承载力评价 综合考虑红层坝基岩体的环境条件，按岩体现场载荷试验及饱和抗压强度参数，红层岩体的承载力取值： 尼那、黄丰电站：R = 1.05 Mpa 康扬、直岗拉卡电站：R = 0.8 Mpa * * 新第三系红层工程地质特性研究 黄河上游中型水电站 内 容 1 工程概况及主要技术问题 2 黄河上游新第三系红层形成的地质环境 3 第三系红层岩体结构特征 4 第三系红层的水文地质特征 5 黄河上游第三系红层的工程特性 6 第三系红层开挖松弛及防护措施研究 对国内外有关软岩、硬粘土研究现状分析表明，目前对软岩、硬粘土的工程地质研究已取得了相当大的进展，尤其在软岩 、硬粘土的物理力学性质及其影响因素方面研究较多。但这些研究成果大多数是在室内试验条件下按常规试验规范进行。由于软岩、硬粘土的划分国内外多以饱和抗压强度为标准，而泥质岩的工程特性受环境条件影响显著，当其从钻孔中取出或平洞开挖后将受应力松弛和吸湿、膨胀松弛的双重影响。目前进行泥质岩岩石的饱和抗压强度测定时，是将钻孔或平洞中取出的岩石再次浸入水中，这对于富含蒙脱石、伊利石等亲水性粘土矿物的软岩具有显著的遇水膨胀崩解特性，即使岩石不发生崩解，由于软岩遇水膨胀，造成原有的天然孔隙度发生显著地改变，因此测得的抗压强度也就显著降低。而在天然条件下软岩的饱和度达100%时，仍具有较高的强度特征。因此，忽视环境条件来研究和评价泥质岩的工程特性，这是当前泥质岩饱和抗压强度及浸水软化特性测试等研究中存在主要问题。 软岩、硬粘土研究中存在的主要问题 （1）构造部位 图 研究区深大断裂分布图 1西宁、民和盆地；2化隆、循化盆地；3共和、贵德盆地；4岩石圈断裂5较大断裂；6祁连加里东褶皱系；7松潘、甘孜印支褶皱系。 ① 青海南山深断裂带；② 拉脊山深断裂带；③ 鄂拉山断裂带；④ 阿尼玛卿断裂带；⑤ 中祁连山北化深断裂带 黄河上游第三系红层盆地 （2）岩性 、岩相特征 表 研究区第三系红层岩性、岩相及气候 （3）第三系红层沉积后的地质环境条件 A 上新统地层沉积厚度可以达到500～６００ｍ -----