[發明專利]水電站壩體沿岸構造軟弱巖帶滲透變形試驗方法

無效

• 申請號: 200910094109.5
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101498710A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 王文遠;李開德;魏植生;張瑞;張四和;高嵩;李寶全
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明涉及水電工程技術領域，具體地說是水電站壩體沿岸構造軟弱巖帶滲透變形試驗方法。

背景技術

我國的水電開發正進入一個高速的發展階段，大量的大、中、小型水電站正陸續開工，其中部分開發項目工程地質條件不是很好。例如水電站壩體沿岸構造存在軟弱巖帶，有時貫穿堆石壩壩基，主要由壩體斷層和一系列的次級結構面組成，斷層帶主要物質為石英碎裂巖、糜棱巖及角礫巖，斷層影響帶花崗巖蝕變強烈，結構面發育，巖體破碎，多屬于中等透水巖體。若水電站建成后，水庫存在沿岸構造軟弱巖帶產生滲透破壞的可能，一方面危及壩體安全，另一方面水庫可能失去部分效益，直接影響到發電的效益。

此前國內也曾在少數水電站進行過針對斷層帶的滲透變形試驗，但效果均不是很理想。一方面是由于水壓力不好模擬或者是觀測點不好實施，只能局限于較低的水頭壓力，達不到大型水庫的水壓力，另外觀測點一般選擇鉆孔觀測，局限性較大。其次是沒有解決試驗成果檢測問題，由于種種原因，有的試驗只能觀測到斷層帶的滲透流量，有的對滲透流量沒有進行全面的測試，效果不是很理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種方便易行，測試效果良好的水電站壩體沿岸構造軟弱巖帶滲透變形試驗方法。

本發明的水電站壩體沿岸構造軟弱巖帶滲透變形試驗方法采用鉆孔揭露斷層及其破碎帶，從而對可能產生滲透變形的部位進行壓水試驗，逐漸(逐級)增加水頭壓力，在壩體斷層旁側進行觀測，量測滲透流量，采取水樣進行水質簡分析，測定出水的含泥量，同時直接觀測在水壓力條件下，斷層及其破碎帶的破壞情況。

本發明的方法極大地增加了水頭的壓力值，提高了試驗區構造軟弱巖帶的水力坡降。對觀測斷面進行了專門處理，便于滲透區的觀測及數據采取，如出水流量、出水的顏色、水質變化以及含泥量的變化情況；斷層帶物質的泥化軟化情況；斷層破碎帶的破壞形式等。通過上述幾方面觀測與實測資料，定量確定斷層破碎帶產生滲透變形破壞的臨界水力坡降和破壞水力坡降。

附圖說明

圖1是本發明的滲透變形試驗示意圖。

圖2是本發明的觀測斷面示意圖。

圖中，1—斷層破碎帶，2—斷層影響帶及花崗巖，3—自動記錄記，4—水泵及動力設施，5—表面抹水泥沙江，6—集水口。

具體實施方式

實施例：云南瀾滄江糯扎渡水電站右岸構造軟弱巖帶滲透變形試驗，結合了本工程右岸壩基勘探平硐的揭露情況，選擇了壩體斷層F₁₂、F₁₃(壩體斷層編號)出路較好、組成物質代表性強的勘探平硐進行試驗，并進行多組實驗。

首先在平硐揭露斷層的部位以內15m左右對平硐進行擴挖，以能夠安裝鉆孔、壓水試驗和人員活動為宜。然后以垂直斷層方向鉆孔，鉆孔深度揭穿斷層及其影響帶，在斷層影響帶上部采用加長栓塞對試驗孔段進行隔離。最后進行壓水試驗，采用GJY-IV型灌漿自動記錄儀記錄，試驗壓力自0.03MPa開始，逐級加壓到觀測處的斷層物質明顯泥化或軟化，或者平硐產生塌方破壞為止。一級壓力通常要進行8～12小時(每級增加0.03Mpa)，一組試驗一般要進行7～8天，讓斷層及其破碎帶充分浸潤，充分軟化和泥化，同時也采集了所需的資料。

觀測面的處理：在平硐中斷層及破碎帶兩側各10m，采用較高強度的水泥砂漿抹面3cm～5cm，使水流到斷層帶內集中涌出。在斷層及破碎帶底部砌筑集水槽和取水點，以便于進行滲透流量的觀測，以及水樣采取和觀察，從而進行下一步資料分析。

試驗結果分析：

(1)壓入水量與滲透水量的觀測記錄，通過試驗，二者基本同步增長，但觀測點處水量明顯小于壓入水量，表明斷層及破碎帶不是主要滲透通道。

(2)試驗用水和滲透水水質變化情況，經過采集水樣進行水質簡分析，其結果沒有變化，表明斷層及破碎帶物質在長期的浸潤作用下，沒有發生化學反應。

(3)滲透水顏色變化情況，通過現場觀察，在很小壓力條件下，水的顏色沒有變化，當水的顏色開始輕微渾濁時，此時的水力坡降即為斷層及破碎帶的臨界坡降。

(4)滲透水含泥量變化情況，通過分級采取水樣，進行過濾、烘干等工序，測定滲透出水的含泥量，反映各級壓力條件下水流對斷層物質的沖刷作用或破壞情況。

(5)斷層物質稠度狀態的變化，隨著試驗的不斷進行，斷層物質由最初的微潮、可塑或硬塑狀態，逐漸變化成潮濕、軟塑或流塑狀態，尤其是如蒙脫石等親水礦物，到試驗后期已呈膏狀，甚至緩緩流出。