銅場(chǎng)水庫導(dǎo)流洞巖體膨脹特性分析及評(píng)價(jià)

向新益

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊830091）

銅場(chǎng)水庫導(dǎo)流洞巖體膨脹特性分析及評(píng)價(jià)

向新益*

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(duì)工程的建設(shè)影響較大；結(jié)合銅場(chǎng)水庫工程導(dǎo)流洞巖性進(jìn)行分類并取樣試驗(yàn)，對(duì)導(dǎo)流洞巖體的膨脹性做出了分析和評(píng)價(jià)，為工程建設(shè)提供了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料。

新近系；泥巖；膨脹性

1 概述

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

泄洪（兼導(dǎo)流）洞進(jìn)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(jìn)口位于壩軸線上游235m處的左岸。導(dǎo)流洞洞身長470m，軸向177°，洞軸線與巖層走向近直交。

表1 銅場(chǎng)水庫巖塊膨脹性試驗(yàn)成果匯總表

表2 膨脹巖判定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 銅場(chǎng)水庫導(dǎo)流洞巖體中易溶鹽化學(xué)成分表

導(dǎo)流洞分布的巖性為新近系中—上新統(tǒng)N1-2k2～N1-2k4巖層，巖層產(chǎn)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(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、砂巖組成；根據(jù)巖性劃分統(tǒng)計(jì)，青灰色砂巖一般厚2～4m。薄者0.3m，巖石堅(jiān)硬，較完整，約占36%；泥質(zhì)粉砂巖一般厚20～50cm，約占40%。粉砂質(zhì)泥巖一般厚10～40cm，約占26%。由于構(gòu)成導(dǎo)流洞的巖性有泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖等，該類巖層的膨脹特性以及對(duì)工程的影響應(yīng)查明并評(píng)價(jià)。

2 勘察試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

為了查明導(dǎo)流洞巖體的膨脹性，根據(jù)巖性的分類和取樣，分別進(jìn)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(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)見表1，巖土的膨脹性國內(nèi)和國際判定的標(biāo)準(zhǔn)不一，行業(yè)之間還有差別，多以自由膨脹率指標(biāo)為主，判定標(biāo)準(zhǔn)見表2，從試驗(yàn)成果資料（表1）分析與膨脹巖判定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）可以看出，泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖都具有非—弱膨脹潛勢(shì)。

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(dǎo)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(biāo)分析導(dǎo)流泄洪洞巖石的膨脹性不強(qiáng)。

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(chǎn)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(chǎn)生鹽脹。

通過對(duì)巖石中所含鹽分的土簡(jiǎn)試驗(yàn)和化學(xué)成分分析，導(dǎo)流泄洪洞分布的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖巖土主要為氯鹽漬—弱鹽漬土，個(gè)別為氯鹽漬—中鹽漬土和亞氯鹽漬—中鹽漬土。 經(jīng)過巖土中離子成鹽計(jì)算（見表3），導(dǎo)流泄洪洞分布的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中成鹽的主要物質(zhì)為氯鹽，硫酸鹽含量不高。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021—2001規(guī)范，當(dāng)土中硫酸鈉含量不超過1%時(shí)，可不考慮鹽脹性；因此，導(dǎo)流泄洪洞巖體不存在鹽膨脹問題。

3 結(jié)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(dǎo)流泄洪洞中的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)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(biāo)分析導(dǎo)流泄洪洞為弱膨脹巖體，膨脹性不強(qiáng)，工程未進(jìn)行抗膨脹設(shè)計(jì)和處理，工程運(yùn)行已5年，導(dǎo)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(yè)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(zhì)工程地質(zhì)，1995，15（4）：79-86.

[3] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國建設(shè)部.GB50287—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].2008.

[4] 中華人民共和國建設(shè)部，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)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(jí)工程師、注冊(cè)巖土工程師，現(xiàn)從事水利水電工程地質(zhì)勘察及巖土檢測(cè)試驗(yàn)工作。