维普资讯 http://www.cqvip.com ・９６・ 第３３卷第２１期 ２ ０ ０ ７年７月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖ０１．３３ Ｎｏ．２１ Ｊｕ１． ２００７ 文章编号：１００９—６８２５（２００７）２１—００９６。０２ 坝址区岸坡的风化卸荷特征 张文丽 彭社琴摘王小霞 要：介绍了岩体卸荷分带的研究意义及方法，针对岸坡卸荷带的定性划分、岸坡卸荷带划分的定量测试、岸坡应力场 的分带性与卸荷分带进行了探讨、研究，最后提出了岸坡卸荷带的综合划分。 关键词：风化卸荷，波速，回弹，应力 中图分类号ＴＵ４１３．６２ 文献标识码：Ａ １ 岩体卸荷分带研究意义及方法 面开裂，岩体卸荷回弹、模量、强度降低等。对于深切河谷，河谷 ３岸坡卸荷带划分的定量测试 岩体的松弛会降低岩体的波速，卸荷岩体波速的变化，严格 风化、卸荷共同作用的结果是使岩体应力松弛，岩体中结构 ３．１ 波速及岩体完整性测试成果分析 扩宽的根本原因是风化卸荷，即表部岩体的松动、变形、破坏、失 地讲应是波速降低率的变化与岩体的松弛、卸荷变化是同步的。 稳是以风化、卸荷为基础的。从工程角度，主要产生两个效果：１） 因而可以用波速来评价岩体卸荷的强弱。 岩体完整性变差；２）物理力学性能的降低。对边坡岩体风化、卸 通过对坝肩平硐的对穿声波或单孔波测试，根据低波速部位 荷进行详细分带具有重大工程意义。 （异常），参照平硐展示图的岩体结构分析划分的岸坡分带。 目前，研究风化、卸荷分带有三种方法，即定性、定量和数值 ３．２回弹测试成果分析 模拟。但数值模拟因其难以建立完全的地质力学模型和数值模 回弹测试值与岩体的岩性及风化程度密切相关，岩体的风化 型而使其应用受到一定的。因此，从定性和定量两方面对某 程度一定程度上受岩体卸荷程度的控制，岩体的卸荷松弛，有利 水电站岩体进行卸荷带的划分，以ＳＰＤ５和ＳＰＤ２６为例。 于岩体发生风化作用，从而降低岩体的强度。因此，回弹测试值 ２岸坡卸荷带（风化）的定性划分 能在一定程度上反映岩体的卸荷特征，可通过简易回弹测试来进 根据卸荷程度，岸坡岩体卸荷可分为强卸荷带与弱卸荷带。 行卸荷带的定量划分。回弹试验是测点间距为１ ｍ。根据曲线的变化趋势和异常 由于坝址区风化与卸荷往往具有一定的对应关系，强风化、弱上 得出回弹测试试验统计成果。 风化往往对应于强卸荷岩体；弱下风化对应于弱卸荷岩体；微新 点，岩体对应于无卸荷岩体。因此，可把岸坡岩体的风化程度作为岸 ４岸坡应力场的分带性与卸荷分带。 坡卸荷分带的定性依据。 研究表明，卸荷岩体总是处于应力松弛带内。强、弱卸荷带 根据ＧＢ ５０２８７—９９水利水电工程地质勘察规范方案，对坝区 的判定与划分正是基于卸荷带岩体的应力的这种分布规律。 不同高程平硐揭示的岸坡岩体进行卸荷带划分，其结果见表１。 表１ 坝区平硐风化卸荷野外定性划分一览表 平硐 位置 硐口 高程 据该水电站坝区岸坡岩体应力的分布特征，结合岩体平硐调 查，可将应力增高带起始点即表生改造带与卸荷带相对应，由于 洞口一带的测试点较少，很难找到应力降低带终点，故只能将应 力增高带起始点作为弱卸荷底线。 ｍ 平硐 风化深度／ｍ 卸荷深寝 深度 弱风化上段 弱风化下段 强卸荷 弱卸荷 『ｇ 拱坝轴线 ２ ３９３ ９ ２０７ ＩＳＰＩ￣６ 堆石坝轴线 ２ ３９０ ３５ １３０ ２１．５ ９ ３６ ５０ ６ ９ ２１．５ ５０ 在实际工程中进行挡土墙的检算，需要进行很多的人为假 ［１］曾廉．挡土墙设计［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９９，７３—７５． 设，并且这些假设会对实际工程造成很大的影响，为了确保安全 ［２］张广彬．挡土墙稳定安全系数的有限元法分析［Ｊ］．西部探矿 只能把安全系数调整的很大，这样造成了人力物力财力的浪费， 元软件ＡＤＩＮＡ分析挡土墙的强度及稳定性是可靠的，若与工程 析方面有着广阔的应用前景。 参考文献： 工程，２００６（１）：２７—３１． １９９９．１６３—１６４． 而且有时还是不合理的，不能达到预计的效果。运用非线性有限 ［３］雷晓燕．岩土工程数值计算［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， 经验与理论计算结合起来会更加地安全可靠合理，它在挡土墙分 ［４］高大钊，袁聚云．土质学与土力学［Ｍ］．北京：人民交通出版 社．２００２．１４６—１４８． Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｒｔｈ—ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ＹＡＮＧ Ｋｕｉ－－ｑｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｌｉ－－ｈｕｉ ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕ－ｋｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｓ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｒｔｈ－－ｒｅｔａｉｒｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｂｙ ＦＥＭ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＤＩＮＡ ａｎｄ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ－－ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｅｌｅ－－ ｍｅｒｉｔ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈａｔ ＡＤＩＮＡ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｒｅｄｉｂｌｅ ａｎｄ ｗｉｌｌ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ， Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＤＩＮＡ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉａｔｉｚｏｎ 收稿日期：２００７—０１—１１ 作者简介：张文丽（１９８１ ），女，成都理工大学环境与土木工程学院硕士研究生，四川成都彭社琴（１９６６ ），女，成都理工大学环境与土木工程学院博士研究生，四川成都王小霞（１９７９一），女，成都理工大学环境与土木工程学院硕士研究生，四川成都６１００５９ ６１００５９ ６１００５９ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２ 第３３卷第２１期 ０ ０ ７年７月 张文丽等：坝址区岸坡的风化卸荷特征 ・９７・ ５岸坡卸荷带的综合划分 图２ｄ）反映在硐深３２ ｍ～３４ ｍ，４８ ｍ～５０ ｍ，８３ ｍ～８４ ｍ等区段 根据定性和定量指标确定了风化、卸荷带的综合划分。由表 出现低值区，大体上具有一定的对应性。综合上述定性及定量指 ２可见，ＳＰＤ５和ＳＰＤ２６平硐的弱卸荷底线划分有一定的出入，为 标，可将该处岸坡的强卸荷带划分在０ ｍ～１０ ｍ；从应力与硐深关 了较准确地划分卸荷带，各种数据必须综合分析。 系曲线见图２ｃ）可以看出，将１０ ｍ～２１ ｍ段定为弱卸荷段是比较 １）ＳＰＤ５卸荷分带综合划分分析。由ＳＰＤ５平硐结构展示图 符合实际的。 见图ｌａ）可知，岸坡在６ｍ～９ｍ和９０ｍ～１０４ｍ洞段有两个明显 ３）坝区边坡卸荷分带划分探讨。根据上述卸荷带的综合划 的表生改造带，与其对应，声波连续剖面测试见图ｌｂ）在相应洞段 分分析可以看出，定性划分方案存在感性认知，有时差异较大， 为波速低值区；回弹测试曲线见图１ｄ）表现在浅表部７３ ｍ～ ＳＰＤ５的卸荷分带划分的误差较大。通过定量、半定量指标的引 ７５ ｍ，８３ ｍ～８５ ｍ，１０２ ｍ～１０４ ｍ区段出现低值区，与结构展示 入和测试成果，结合岩体结构、变形破裂迹象等的深入分析，进行 图和声波波速有一定出入，这反映出回弹测试值与岸坡岩体的风 综合划分的斜坡卸荷分带特征（见表２）更客观。 化程度具有更为密切的关系。 表２坝肩平硐卸荷综合划分一览表 根据上述特征，结合岸坡卸荷带的定性划分，将坝址区岸坡 编号 野外定性划分／ｍ 波速划分／ｍ 回弹划分／ｍ 二次应力 场划分／ｍ 综合划分／ｍ 的强卸荷带划分为０ ｍ～９ ｍ，从应力与硐深关系曲线见图１ｃ）可 强卸荷 弱卸荷 强卸荷 弱卸荷 强卸荷 弱卸荷 弱卸荷 强卸荷 弱卸荷 以看出，将９ ｍ～１５ ｍ段定为弱卸荷段是比较符合实际的。 麟 ６ ２１．５ ９ １５ ８ １５ １１ ９ １５ Ｄ２６ ９ ５０ １０ ２１ １３ ２１ ２１ １０ ２１ ＼＼ ／７ Ａ ｜ ：＼一 …一 ｆ－－－ 一 １ ｉ 一 ／／ｌ１．／・＼・ ・ ０ ５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ａ）平硐主要结构展示图 ０ ５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ７ ０００ ａ）平硐主要结构展示图 ７ ６ ０００ ７ ０００ ５ ０００ ６ ０００ ４ ０００ ５ ０００ ３ ０００ 鲻２ ０００ 翥 。００。０。 １ ０００ 鲻２ ０００ １ ０００ 硐深／ｍ ｂ）平硐波速曲线 硐深／ｍ １８ ｂ）平硐波速曲线 １６ ４０ １４ ３０・ ２０ １０ ｂ ６ ０ ４ １０ ２０ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ １１０ １２０ １３０ ３０ ４０ 硐深／ｍ ５０ ６０ ｃ）应力与硐深关系曲线 ６０ ５０ ５０ 遥４０ 遥４０ 融３０ 融３０ 回２０ 回２０ １０ １０ ０ ０ １５ ３０ ６０ ７５ ９０ １０５１２０１３５ＩＮ１１６５ｌｌＪ０ １９５ 硐深 ｎ 硐深 ｎ ｄ）回弹测试曲线 ｄ）回弹测试曲线 图１ ＳＰＤ５岩体结构剖面及各测试曲线对比图 图２ ＳＰＤ２６岩体结构剖面及各测试曲线对比图 ２）ＳＰＤ２６卸荷分带综合划分分析。由ＳＰＤ２６平硐结构展示 参考文献： 图见图２ａ）可知，ＳＰＤ２６平硐一带岸坡在３２ ｍ～３４ ｍ，４８ ｍ～ ［１］ＧＢ ５０２８７—９９，水利水电工程地质勘察规范［ｓ］． ５０ ｍ发育有两个较为明显的变形破裂带。平硐波速曲线见图 ［２］陆兆溱．工程地质学（第二版）［Ｍ］．北京：中国水利水电出版 ２ｂ）；此外，在硐深８３ ｍ～８４ ｍ处，沿产状为Ｎ３５。Ｗ／ＮＥ＜６０。～ 社．２００１． ６５。的集中裂隙，拉裂缝宽３ ｃｍ～１５ ＣｌＴＩ，裂面新鲜。据此定性划 ［３］林宗元．岩土工程勘察设计手册［Ｍ］．沈阳：科学技术出版社， 分强卸荷界限为９ ｍ，弱卸荷底线划分在５０ ｍ。回弹测试曲线见 】９９６．】０４７一】０７８． Ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｂｕｒｄｅｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄａｍ ｂａｎｋ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｉ ＰＥＮＧ Ｓｈｅ－ｑｉｎ ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ．ｘｉａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｌｏａｄ ｂｅｌｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｇｎ ｔｏ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｏｆ ｂａｎｋ ｓｌｏｐｅ ｌａｏｄ ｂｅｌｔ，ｉｔ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｓｌｏｐｅ ｓｔｒｅｓｓ ｂｅｌｔ—ｄｉｉｖｓｉｏｎ ａｎｄ ｌａｏｄ ｂｅｌｔ—ｄｉｖｉｓｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ ｂｒｉｇｎｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｂａｎｋ ｓｌｏｐｅ ｂｕｒｄｅｎ ｂｅｌｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅａｔｈｅｒｉｇｎ ｂｕｒｄｅｎ，ｗａｖｅ ｓｐｅｅｄ，ｂａｃｋ—ｂｏｕｎｃｅ，ｓｔｒｅｓｓ
