桓仁抽水蓄能電站壩基斷層帶滲透變形試驗

苑平永，王立姣，劉 弘，祁德志

(1.中水東北公司工程勘察院,吉林 長春 130061；2.淄博市黃河工程局,山東 淄博 255000)

1 試驗目的

主要了解斷層泥的滲透穩定性（斷層泥與巖石接觸面的抗沖刷能力）。要求通過試驗取得滲透系數和細顆粒隨滲流逐漸流失的臨界坡降（管涌）及土體整體浮動時破壞坡降（流土）。

2 試樣的基本情況

F1 斷層產狀 Ν6°—30°E，傾 ΝW，傾角 75°，可見寬度15 m左右，真厚度約8m。為灰色—灰綠色斷層泥、碎裂巖、巖屑。斷層泥已高嶺土化，黏粒含量高，硬可塑，滑膩感強；碎裂巖塊徑一般2～5 cm，呈強風化—全風化狀。斷層影響帶為安山凝灰集塊巖，接觸部位節理裂隙發育，呈片狀，薄層厚度約5 cm，巖石呈強風化狀態。

3 試樣制備

取樣位置由地質人員選定，試驗人員根據地質人員所選定的位置，清除表部覆蓋物，視巖性的實際情況確定具體制樣方法，以確保試樣的天然結構，認真切取，不得擾動。此次取樣，因巖體節理裂隙發育，呈片狀，脆弱易碎，即按試驗所需尺寸，以釬錘、扁鏟鑿刻成形。清除擾動巖屑后原位套試驗筒，沿筒的內壁灌注水泥砂漿。待砂漿凝固后切除試樣下端。安裝儀器底座。從填料口向試樣的上游面（進水面）充填緩沖料（卵礫石）防止試樣凌空脫落，完成取樣。此次共取3組原狀試樣：F1—1，F1—2為巖石與斷層泥接觸帶，F1—3為斷層泥。

4 試驗方法

根據F1斷層帶的斷層泥（巖石與斷層泥接觸帶及斷層泥）的性狀，適宜采用原狀樣大型滲透試驗方法。此法可切取大體積試樣（試樣筒直徑為30～80 cm、高度為 40～100 cm），試樣與試樣筒之間以水泥砂漿灌注止水，試驗在封閉體內進行，具有良好的滲流條件。測壓管插入試樣內部，分析內部和邊界的沖刷、細粒移動等情況，測壓管垂直間距10 cm。進水口填充砂礫石作緩沖層，出水面不加反濾壓重，試驗人員可直觀水下試樣表面的管涌現象。嚴格執行中華人民共和國行業標準SL237—1999《土工試驗規程》中粗顆粒土的滲透及滲透變形試驗方法進行試驗。

1）試樣飽和。試驗用水為貯存多天且進行碳和海綿體過濾的自來水，水溫與室內溫度相等。飽和時的水流方向與試驗時的流向一致，由下向上。飽和坡降約0.5～1.0，一般8～12 h提高一次水頭，待飽和水出現于試樣下游面（出水面）時，視為達到飽和，當試樣飽和并在溢流口出現水流時，開始試驗。

2）試驗時的水力坡降由小到大，級差先小后大，逐級提高。

3）測試的時間間隔為0.5～4 h，當測壓管水位及滲流水量連續3次基本不變，且不出現新的泉眼和異常現象時視為穩定，穩定后抬高下一級水頭,直至試樣破壞,試驗結束。

5 關鍵技術問題

1）現場切取原狀試樣是關鍵技術問題，試樣體積大，斷層帶破碎，取樣方法稍有差錯，試樣即散，這樣既浪費時間又會延誤工期。因此解決這一問題,有經驗專業技術人員必須到場親自取樣，以保證試驗順利進行。

2）試驗過程時間長、必須連續不得間斷，按排好試驗人員三班倒，確保試驗質量。

3）試樣飽和結束，從抬高第一級水頭開始，每隔30～60 min測讀測壓管水位，測量流量及水溫。仔細觀察水面出現的多種現象，如水的渾濁程度、冒氣泡、細顆粒的跳動、移動或被水流帶出、土體膨脹以至懸浮等，一并做好記錄。素描出現異常的位置，必要時應照相。卸樣時要做好描述。

6 試驗結果

試驗在無反濾壓重，由下向上垂直滲透條件下進行。滲透變形試驗成果表明：

1）F1—1試樣為巖體與斷層泥接觸帶，在滲壓水作用下，首先失穩的是巖體裂隙中的自由顆粒，形式為沖刷，沖刷結果只是滲漏量略有增加，而不影響巖體穩定。失穩的是斷層泥，其破壞形式為流土。

2）F1—2試樣為巖體與斷層泥接觸帶，巖體部分用水泥砂漿封閉，巖土界面之間未見沖刷現象，兩者同時在水壓作用下，首先失穩的是斷層泥而不是巖體，其破壞形式為流土。

3）F1—3試樣為斷層泥，為流土破壞。