銅場水庫導流洞巖體膨脹特性分析及評價

向新益

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830091）

銅場水庫導流洞巖體膨脹特性分析及評價

向新益*

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830091）

新近系的砂巖、泥巖在新疆廣泛分布，巖體膨脹對工程的建設影響較大；結合銅場水庫工程導流洞巖性進行分類并取樣試驗，對導流洞巖體的膨脹性做出了分析和評價，為工程建設提供了基礎設計資料。

新近系；泥巖；膨脹性

1 概述

銅場水庫工程位于新疆阿克蘇地區庫車縣境內庫車河中游，水庫樞紐由大壩、泄洪（兼導流）洞、表孔泄洪洞等組成，壩頂高程1334.0m，最大壩高59m，工程規模屬中型三等工程。

泄洪（兼導流）洞進口底板高程1292.0m，出口底板高程1284.3m，為無壓城門洞型，洞身斷面尺寸6m×8.3m。進口位于壩軸線上游235m處的左岸。導流洞洞身長470m，軸向177°，洞軸線與巖層走向近直交。

表1 銅場水庫巖塊膨脹性試驗成果匯總表

表2 膨脹巖判定分級標準

表3 銅場水庫導流洞巖體中易溶鹽化學成分表

導流洞分布的巖性為新近系中—上新統N1-2k2～N1-2k4巖層，巖層產狀276°SW∠60°～70°，巖層走向線與洞軸線夾角81°，洞室分布的巖性主要有粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖、砂巖組成；根據巖性劃分統計，青灰色砂巖一般厚2～4m。薄者0.3m，巖石堅硬，較完整，約占36%；泥質粉砂巖一般厚20～50cm，約占40%。粉砂質泥巖一般厚10～40cm，約占26%。由于構成導流洞的巖性有泥巖、砂質泥巖、泥質砂巖等，該類巖層的膨脹特性以及對工程的影響應查明并評價。

2 勘察試驗及評價

為了查明導流洞巖體的膨脹性，根據巖性的分類和取樣，分別進行了巖土的顆粒組成、自由膨脹率δef、膨脹率δep、膨脹力Pe、巖塊干燥飽和吸水率等巖石的膨脹性試驗，試驗參數見表1，巖土的膨脹性國內和國際判定的標準不一，行業之間還有差別，多以自由膨脹率指標為主，判定標準見表2，從試驗成果資料（表1）分析與膨脹巖判定分級標準（表2）可以看出，泥質粉砂巖和粉砂質泥巖都具有非—弱膨脹潛勢。

膨脹巖的膨脹性狀主要由組成巖石的礦物種類和礦物成分含量以及巖體的含水量變化決定；導流泄洪洞巖石天然含水率2.1%～4.9%，干燥飽和吸水率一般10%～15%，自由膨脹率34%～45%，＜0.005mm的粘粒含量基本小于30%，＜0.002mm的膠粒含量小于15%,從上述指標分析導流泄洪洞巖石的膨脹性不強。

通常情況下，泥巖、頁巖、長石云母、蛇紋巖等巖石中含有大量的親水礦物，使巖石產生膨脹，除此之外，巖石中大量含有無水芒硝（Na2SO4）、硬石膏（CaSO4）、鈣芒硝（CaSO4·Na2SO4）等礦物易產生鹽脹。

通過對巖石中所含鹽分的土簡試驗和化學成分分析，導流泄洪洞分布的泥質粉砂巖和粉砂質泥巖巖土主要為氯鹽漬—弱鹽漬土，個別為氯鹽漬—中鹽漬土和亞氯鹽漬—中鹽漬土。 經過巖土中離子成鹽計算（見表3），導流泄洪洞分布的泥質粉砂巖和粉砂質泥巖中成鹽的主要物質為氯鹽，硫酸鹽含量不高。根據《巖土工程勘察規范》GB 50021—2001規范，當土中硫酸鈉含量不超過1%時，可不考慮鹽脹性；因此，導流泄洪洞巖體不存在鹽膨脹問題。

3 結論

從巖石的干燥飽和吸水率、自由膨脹率、粘粒、膠粒含量綜合分析導流泄洪洞中的泥質粉砂巖和粉砂質泥巖石具有弱膨脹性，不存在鹽漬巖土膨脹問題；從上述指標分析導流泄洪洞為弱膨脹巖體，膨脹性不強，工程未進行抗膨脹設計和處理，工程運行已5年，導流洞混凝土完好。

[1] 何滿朝.軟巖的概系及其分類[M].北京：煤炭工業出版社，1999.37-47.

[2] 王小軍.膨脹巖的判別與分類和隧道工程[J].水文地質工程地質，1995，15（4）：79-86.

[3] 國家質量技術監督局，中華人民共和國建設部.GB50287—2008水利水電工程地質勘察規范[S].2008.

[4] 中華人民共和國建設部，國家質量技術監督局.GB50021-2001巖土工程勘察規范[S].2009.

TV223

A

1004-5716(2015)02-0005-03

2014-08-06

向新益（1963-），男（漢族），四川蒼溪人，高級工程師、注冊巖土工程師，現從事水利水電工程地質勘察及巖土檢測試驗工作。