›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (12): 3437-3445.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

某水电站坝基挠曲破碎带工程力学特性试验研究

张 玉1, 2,赵海斌1,徐卫亚3,顾锦健3,梅松华1   

  1. 1.中南勘测设计研究院 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室,长沙 410014; 2.中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院,山东 青岛 266580;3.河海大学 岩土工程科学研究所,南京 210098
  • 收稿日期:2012-09-18 出版日期:2013-12-10 发布日期:2013-12-19
  • 作者简介:张玉,男,1985年生,博士,讲师,主要从事岩石力学与工程方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 11172090,No. 41272344);中央高校基本科研业务费专项基金资助(No. 13CX02095A)。

Experimental investigations on engineering mechanical properties of sandstone in the deflection fractured zone in dam foundation of a hydropower station

ZHANG Yu1, 2, ZHAO Hai-bin1, XU Wei-ya3, GU Jin-jian3 , MEI Song-hua1   

  1. 1. Hunan Provincial Key Laboratory of Hydropower Development Key Technology, Zhongnan Engineering Corporation, Changsha 410014, China; 2. College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, Shandong 266580, China; 3. Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China
  • Received:2012-09-18 Online:2013-12-10 Published:2013-12-19

摘要: 膝状挠曲破碎带是某水电站坝基的主要工程地质问题。破碎带岩性为完整性较差的碎裂、碎屑软弱砂岩,并呈现孔隙式胶结接触,其工程力学特性对坝基变形和稳定存在巨大影响。基于破碎带砂岩组织结构疏松、含水率较高、物理力学性能较差等特点,首先开展了基本物理特性试验分析,认为岩石微细观结构复杂、渗透特性较好,属小孔隙率砂岩。其次,开展了室内常规和现场力学特性试验研究;最后,在宏观力学参数确定的基础上,探讨了破碎带对工程作用的响应及影响。结果表明,破碎带岩石内部结构破坏严重,矿物成分主要为石英、长石、绢云母等,化学成分以SiO2为主,但化学侵蚀并不显著。常规剪切曲线呈现出明显的4阶段特征,三轴压缩试验破坏机制为塑性剪切破坏,表现出强度低、延性扩容明显、出现屈服平台等特征,且碎裂岩强度略高于碎屑岩;现场试验表明岩体变形均匀,变形模量较低,处于60~630 MPa;地基承载力处于0.8~2.3 MPa。研究成果对该水电站坝基工程有重要的参考价值。

关键词: 岩石力学, 水电站, 挠曲破碎带, 碎裂岩, 碎屑岩, 物理力学特性, 试验研究

Abstract: The knee-shaped deflection fractured zone located in the dam-foundation of a hydropower station is a main engineering geological problem of the project. The lithology is soft sandstone with poor integrity and pore cementation contact, which composed by cataclastic rock and clastic rock. The engineering mechanical properties of sandstone may have a significant impact on the deformation and stability of the dam. Based on the characteristics of loose organizational structure, high moisture content and poor physical mechanical properties, the basic physical properties tests are carried out to fractured zone sandstone first. It's considered the sandstone which is extremely complex microstructure and good permeability as small porosity sandstone. Secondly, the conventional and field tests are carried out to study mechanical properties. Finally, the influences of the fractured zone are discussed based on a certain macromechanical parameter. The results show that, the internal structure of sandstone is damage seriously; and main mineral compositions are quartz, feldspar, sericite and so on; the main chemical constituent is SiO2; but the chemical erosion is not significant. The shear curve shows the characteristics of four distinct stages. The failure mechanism of triaxial compression test is plastic shearing; and the curve shows a low strength, significantly ductility dilatancy; and yield platform is formed. Also the cataclastic rock strength is slightly higher than clastic rock. The field tests show that the deformation of rock mass is uniform, but the deformation modulus is low of which the range is 60-630 MPa. And the foundation bearing capacity ranges from 0.8-2.3 MPa. The research results provide greatly referential value for dam foundation of hydropower station.

Key words: rock mechanics, hydropower station, deflection fractured zone, cataclastic rock, clastic rock, physical mechanical properties, experimental investigation

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[1] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣, 申发义. 冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 509-519.
[2] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[3] 赵晓彦, 万宇豪, 张肖兵. 汶马高速公路千枚岩堆积体岩块定向性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 175-184.
[4] 翁永红, 张练, 徐唐锦, 黄书岭, 丁秀丽, . 高水头下大型导流洞新型堵头-围 岩相互作用规律与安全评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 242-252.
[5] 李志成, 冯先导, 沈立龙, . 沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 189-194.
[6] 韩钢, 周辉, 陈建林, 张传庆, 高阳, 宋桂红, 洪望兵, . 白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3559-3568.
[7] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[8] 周 辉, 郑 俊, 胡大伟, 张传庆, 卢景景, 高 阳, 张旺, . 碳酸性水环境下隧洞衬砌结构劣化机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2469-2477.
[9] 张传庆, 刘振江, 张春生, 周辉, 高阳, 侯靖, . 隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2487-2496.
[10] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[11] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[12] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[13] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[14] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
[15] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
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[1] 楚锡华,徐远杰. 基于形状改变比能对M-C准则与 D-P系列准则匹配关系的研究[J]. , 2009, 30(10): 2985 -2990 .
[2] 刘豆豆,陈卫忠,杨建平,谭贤君,周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[3] 张先伟,王常明,李军霞,马栋和,陈多才. 蠕变条件下软土微观孔隙变化特性[J]. , 2010, 31(4): 1061 -1067 .
[4] 王桂尧,李 斌,罗 军,付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[5] 卢应发,陈朱蕾,谢文良,吕志中. 垃圾卫生填埋中的一些岩土工程技术[J]. , 2009, 30(1): 91 -98 .
[6] 贾 强,应惠清,张 鑫. 锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用[J]. , 2009, 30(7): 2053 -2057 .
[7] 路军富,王明年,贾媛媛,喻 渝,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[8] 方 焘 ,刘新荣 ,耿大新 ,罗 照 ,纪孝团 ,郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[9] 李 杰 ,李文培 ,施存程 ,王德荣 ,范鹏贤 . 基于剪切滑移的圆形洞室应力状态研究[J]. , 2012, 33(11): 3271 -3277 .
[10] 胡万雨 ,陈向浩 ,林 江 ,况磊强 . 瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1259 -1263 .