坡月水庫壩基巖體抗剪強度取值分析

黃澤安，蔣井源

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

坡月水庫位于巴馬縣甲篆鄉坡月村境內，設計正常蓄水位為385.5 m，有效庫容140 萬m3，總庫容173萬m3，是一座以給下游村鎮供水為主，兼顧灌溉的綜合利用小（1）型水庫。大壩為混凝土重力壩，由左岸重力壩段、溢流壩段、右岸重力壩段組成，最大壩高約為64.6 m，壩頂長145 m，壩頂寬6 m。

2 壩址基本工程地質條件

坡月水庫位于坡月村南西側約1.5 km 的坡月溪上，壩區河谷狹窄，兩側山坡陡峻，屬典型的山區“V”型河谷。壩址出露地層主要為三疊系中、下統的砂泥巖組合巖體（T1、T2b1～T2b5、T2l）及第四系殘坡積與沖洪積物，巖層產狀較為穩定，一般為N20°～40°W，SW∠55°～65°，基本傾向上游，為單斜構造，發育有兩條斷層（F1、F2），其中F1 斷層經右壩肩附近通過。根據勘察成果，左岸斜坡段巖體強風化下限埋深為10～24 m，河床段強風化下限埋深為7～9 m，右岸斜坡段強風化下限埋深為8.5～19 m。左、右岸地下水位埋深達30～40 m，主要來源于大氣降水滲入補給，向坡月溪排泄。一般地，覆蓋層、強～弱風化層均為中等透水，微風化層多為弱透水。

3 壩基巖體抗剪強度建議值

坡月水庫壩址出露巖性主要為三疊系中統板納組（T2b1～T2b5）的長石石英砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質頁巖，其中微風化長石石英砂巖的單軸飽和抗壓強度平均值為79.7 MPa，屬堅硬巖；微風化泥質粉砂巖飽和單軸抗壓強度平均值為20.9 MPa，屬較軟巖；微風化粉砂質頁巖飽和單軸抗壓強度平均值為14.0 MPa，屬軟巖。坡月水庫壩址巖體工程地質分類及抗剪強度見表1、壩址巖體抗剪強度建議值見表2。

表1 坡月水庫壩址巖體工程地質分類及其抗剪強度表

表2 坡月水庫壩址巖體抗剪強度建議值表

坡月水庫大壩共分為12個壩塊，壩基各壩塊按巖性組成和比例采用加權平均法提出的抗剪強度建議值等見表3。

表3 坡月水庫大壩壩基各壩塊巖體工程地質評價

4 壩基巖體試驗及對比分析

4.1 現場直剪試驗

壩基開挖后，為了進一步核實壩基巖體力學參數，在③、④、⑤、⑥共4個壩塊選定比較典型的試驗點進行現場混凝土與壩基巖體接觸面直剪試驗，最終試驗結果見表4。

表4 坡月水庫大壩巖體現場直剪試驗成果表

3.2 對比分析

將表3對應的抗剪強度建議值與現場抗剪強度試驗結果（表4）進行對比，結果見表5。

表5 加權平均法建議值與試驗值對比統計表[1]

從表3～表5可以看出：

（1）除③壩塊沒有夾粉砂質頁巖外，壩基巖體巖性和勘察成果基本一致。

（2）巖體抗剪強度現場試驗成果普遍比設計時提出的建議值高。

本次抗剪強度建議值是通過加權平均法提出，其方法是先通過室內巖石試驗獲得基本巖石抗剪強度值，再綜合巖石風化狀態、巖體完整性等折減得出某一類巖體的抗剪強度指標，最后通過統計某一巖組或某壩塊各類巖體的比例并按強度與比例關系進行抗剪強度加權平均，提出某巖組或壩塊的抗剪強度建議值。進一步研究開挖后壩塊和試驗點情況，分析現場抗剪強度高的原因，主要有：

（1）巖石抗剪強度通過類比選取，折減值偏大，造成巖體整體抗剪強度偏低。

（2）巖體比例存在誤差。巖體在形成的地質過程中，長石石英砂巖、泥質粉砂巖以及粉砂質頁巖幾種巖性相互共存，精確量化其中比例難度大。

（3）試驗選點代表性以及試驗組數有限，對結果影響也比較大。

考慮了影響因素，可以看出設計建議值與試驗值有比較強的相關性，說明通過加權平均法提出的建議值基本合適，方法合理。

5 結語

確定壩基巖體抗剪強度建議值是一個復雜地質問題，坡月水庫在綜合各方意見后最終還是維持設計提供的建議值，對加權平均法建議值與試驗值進行對比，充分說明設計提出建議值的取值方法是合適的。所采用的加權平均法是一種基本數理統計方法，該方法充分利用室內試驗成果，綜合利用地質測繪成果，應用到壩基巖體抗剪強度建議值中，具有成本低、時間快、準確性高等優點，針對中小型水利工程尤其是重力壩壩區，勘探工作量有限，現場試驗缺乏等條件下提供壩基或較大面積建筑物地基巖體抗剪強度建議值，使用該方法合理可行。