云南某水庫花崗巖風(fēng)化特性研究及應(yīng)用

張榮景，蘇 強(qiáng)

（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊 830002）

1 工程概況

香竹林水庫工程位于云南省臨滄市雙江縣,水庫總庫容1305 萬m3,控制灌溉面積4.36 萬畝。設(shè)計(jì)正常高蓄水位為1461.3 m,壩線總長430 m,最大壩高95.7 m。水庫由攔河大壩、導(dǎo)流泄洪等建筑物組成,灌區(qū)輸水線路由管道、倒虹吸等建筑物組成。該工程規(guī)模為中型,工程等別為Ⅲ等。水庫大壩建筑物級(jí)別2 級(jí),導(dǎo)流輸水放空洞、溢洪道為3 級(jí)；灌區(qū)輸水渠及臨時(shí)建筑物為5 級(jí)。

2 花崗巖風(fēng)化特性研究

壩址區(qū)位于低中山峽谷地貌單元,物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖體風(fēng)化。壩址區(qū)巖性主要為印支期侵入花崗巖,據(jù)壩區(qū)進(jìn)行的工程地質(zhì)測(cè)繪及主要勘探揭露工作（鉆探1945 m/27孔、平硐709 m/11 硐）,可將壩址區(qū)風(fēng)化特征分為：一般規(guī)律和風(fēng)化厚度差異性規(guī)律，現(xiàn)分述如下。

（1）一般規(guī)律

壩址區(qū)巖體風(fēng)化一般規(guī)律,是壩址區(qū)巖體風(fēng)化特征之共性,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①壩址區(qū)花崗巖,由河床向兩岸山頂,風(fēng)化厚度逐漸增大,現(xiàn)代河床、河漫灘及兩岸Ⅰ～Ⅲ級(jí)階地下部未見全風(fēng)化層,現(xiàn)代河床局部河段直接出露弱風(fēng)化巖層；

②粗粒鈉長石花崗巖抗風(fēng)化能力弱于細(xì)粒鉀長石花崗巖；

③構(gòu)造、節(jié)理密集帶處風(fēng)化作用加強(qiáng)；

④壩址區(qū)全、強(qiáng)風(fēng)化層,同一風(fēng)化程度層內(nèi),因巖性特征、開挖難易程度、物理性質(zhì)指標(biāo)、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等差異,可將全風(fēng)化層細(xì)分為三帶,強(qiáng)風(fēng)化層細(xì)分為兩帶；

⑤壩址區(qū)風(fēng)化巖體,普遍存在花崗巖所固有的球狀風(fēng)化、槽狀風(fēng)化、囊狀風(fēng)化、帶狀風(fēng)化等異于同層風(fēng)化程度的特殊風(fēng)化現(xiàn)象。據(jù)勘探揭露成果統(tǒng)計(jì)（見表1）可知,全風(fēng)化層中、下帶一般含有0.7%～33%,粒徑0.1 m～5 m 的強(qiáng)風(fēng)化團(tuán)塊,所含團(tuán)塊一般呈灰白色,強(qiáng)度較低,錘擊易碎,僅在平硐中發(fā)現(xiàn)粒徑較大,強(qiáng)度較高的灰白、灰褐色強(qiáng)風(fēng)化團(tuán)塊；強(qiáng)風(fēng)化層中一般含有4.7%～21.8%,粒徑0.1 m～2.5 m 全風(fēng)化團(tuán)塊,所含團(tuán)塊一般呈散體狀,基本失去原巖結(jié)構(gòu)；弱風(fēng)化層一般含有3.3%～32.2%,粒徑0.1 m～6.8 m 的強(qiáng)風(fēng)化團(tuán)塊,所含團(tuán)塊一般呈灰白色夾褐紅色,強(qiáng)度較低,錘擊易碎；

表1 壩址區(qū)特殊風(fēng)化體統(tǒng)計(jì)表

⑥全～弱風(fēng)化巖體,風(fēng)化程度遵循逐漸減弱的一般規(guī)律,但微風(fēng)化～新鮮巖體與全～弱風(fēng)化巖體相比,其風(fēng)化程度、巖石結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)等存在質(zhì)的變化。

續(xù)表1

（2）風(fēng)化厚度差異性規(guī)律

壩址區(qū)一般區(qū)域全風(fēng)化層厚3 m～8 m,強(qiáng)風(fēng)化層厚5 m～20 m,弱風(fēng)化層厚13 m～28 m,其下為微風(fēng)化～新鮮巖體（見表2）；局部區(qū)風(fēng)化厚度較大,其全風(fēng)化層厚10 m～45 m,強(qiáng)風(fēng)化層厚30 m～56 m,弱風(fēng)化層厚15 m～30 m。

表2 壩址區(qū)一般風(fēng)化區(qū)厚度統(tǒng)計(jì)表

針對(duì)壩址建筑物區(qū)存在的風(fēng)化厚度較大區(qū),開展了針對(duì)性地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪、鉆探、平硐開挖等工作,并布設(shè)物探剖面,用以查明風(fēng)化厚度較大區(qū)的分布范圍、各風(fēng)化層底界及分布規(guī)律主控因素等，現(xiàn)敘述如下。

①風(fēng)化厚度較大區(qū)分布范圍及風(fēng)化底界

風(fēng)化厚度較大區(qū)主要分布于壩址區(qū)A、B、C、D、E5 區(qū),見圖1。風(fēng)化厚度較大區(qū)各風(fēng)化層厚度、埋深見表3。

圖1 壩址區(qū)風(fēng)化厚度較大區(qū)分布示意圖

表3 壩址區(qū)風(fēng)化厚度較大區(qū)統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表3

②風(fēng)化厚度較大區(qū)分布規(guī)律

壩址一般風(fēng)化區(qū)地表呈現(xiàn)灰白色、灰黃色,山體雄厚,岸坡坡度變化小；而風(fēng)化厚度較大區(qū)地表則呈褐紅色或褐紅色夾土黃色,地形多呈單薄脊?fàn)睢h(huán)頂狀、梁狀等,山體相對(duì)單薄,地形變化趨勢(shì)較大。風(fēng)化色差詳見圖2,地形差異詳見圖1。因此,上述風(fēng)化厚度較大區(qū)分布規(guī)律主控因素為地形因素。當(dāng)山脊單薄,裂隙貫通性好,風(fēng)化作用多方位進(jìn)行,致使風(fēng)化厚度較大區(qū)形成,因風(fēng)化、氧化作用強(qiáng)烈,致使地表呈現(xiàn)風(fēng)化色異于一般區(qū)。

圖2 上壩址右岸東側(cè)沖溝（鏡向上壩址軸線）

3 風(fēng)化層動(dòng)力參數(shù)研究

上、下壩址共完成9 孔聲波測(cè)試試驗(yàn),均勻分布于壩址區(qū)左、右岸及河床,用以確定壩址區(qū)巖體動(dòng)參數(shù)、風(fēng)化程度及完整性系數(shù)。據(jù)試驗(yàn)成果,將壩址區(qū)新鮮巖體縱波波速定為5200 m/s,其試驗(yàn)成果詳見壩址區(qū)鉆孔聲波測(cè)試成果表4、表5。

表4 上壩址區(qū)鉆孔聲波測(cè)試成果

續(xù)表4

表5 下壩址區(qū)鉆孔聲波測(cè)試成果

4 花崗巖風(fēng)化特性研究應(yīng)用

上壩址左岸下游位于風(fēng)化厚度較大區(qū)B 區(qū)；右岸下游位于風(fēng)化厚度較大區(qū)A區(qū),而下壩無風(fēng)化厚度較大區(qū)分布。因此,從地基及防滲處理工程量、難易程度、可靠程度及工程投資考慮,下壩址地質(zhì)條件優(yōu)于上壩址。

壩址區(qū)風(fēng)化巖體,普遍存在花崗巖所固有的球狀風(fēng)化、槽狀風(fēng)化、囊狀風(fēng)化、帶狀風(fēng)化等異于同層風(fēng)化程度的特殊風(fēng)化現(xiàn)象。建基面30%風(fēng)化巖體可能為異于同層風(fēng)化程度的特殊風(fēng)化體,建議對(duì)其采取工程處理措施,如設(shè)置過渡墊層、混凝土栓塞等。