爆破堆石壩堆石體主要工程地質(zhì)研究關(guān)鍵思路分析

楊 全

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021）

1 工程概況

在對(duì)某水庫進(jìn)行筑壩時(shí)，采用了定向爆破筑壩技術(shù)，一次性爆破堆積成壩。根據(jù)記錄資料顯示，本次爆破過程中的炸藥用量為716 t，一共爆破的土石方體積達(dá)到了139 萬m3，上壩率在80%左右。爆破之后產(chǎn)生了一定的爆破堆積物，其平均厚度為79 m，最低鞍點(diǎn)壩高為80 m，壩頂?shù)拈L寬分別為138 m與406 m左右，上下游平均壩坡約為1：2.4。之后，對(duì)水庫進(jìn)行了加固與續(xù)建，續(xù)建之后最大壩高為82.5 m，壩頂高程為2 018.50 m，水庫的總庫容達(dá)到了1 260.30 萬m3。當(dāng)前狀況下，該水庫的樞紐工程主要是由兩部分組成，分別是因?yàn)楸贫a(chǎn)生的對(duì)堆積體以及輸水隧洞。因?yàn)闆]有對(duì)爆破堆積體進(jìn)行防滲體以及泄洪建筑物設(shè)置，也并沒有做有效的基礎(chǔ)處理，隨著時(shí)間的推移，使得水庫淤積較為嚴(yán)重。

2 爆破區(qū)危巖與岸坡穩(wěn)定性

在運(yùn)用定向爆破技術(shù)進(jìn)行筑壩時(shí)，主爆區(qū)位于左岸，面積約為200 m2，副爆區(qū)位于右岸，面積約為100 m2；危巖分布范圍較為廣泛，面積達(dá)到了5 000 m2，在主爆區(qū)，危巖主要分布在漏斗兩側(cè)的陡崖之上，以及爆破漏斗下游2 100～2 145 m的高程范圍之內(nèi)；而在副爆區(qū)，危巖則主要分布在漏斗邊沿大約5～20 m的范圍之內(nèi)。副爆區(qū)的下游側(cè)陡高15 m左右，且?guī)r體呈現(xiàn)出散體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。由于受到節(jié)理裂縫與層面等因素的影響，使得巖層相互切割，進(jìn)而導(dǎo)致巖層表面出現(xiàn)不同程度的傾倒與塌落現(xiàn)象，這種情況在降水量多的季節(jié)尤為明顯。在定向爆破時(shí)，運(yùn)用地震觀測(cè)儀進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與記錄，顯示震級(jí)為5級(jí)。因爆破所產(chǎn)生的地震波對(duì)原生的構(gòu)造裂隙以及深部巖體造成了一定程度的破壞，并由此形成了新的爆破裂隙，進(jìn)而導(dǎo)致了危巖的產(chǎn)生以及深部巖體的破壞與松動(dòng)。將巖體破碎程度以及巖體的完整性作為分裂依據(jù)，可將爆區(qū)的危巖分為四類，分別為極破碎碎塊松動(dòng)危巖帶、破碎塊體傾倒變形帶、節(jié)理裂隙發(fā)育不利結(jié)構(gòu)面組合岸坡不穩(wěn)定帶以及爆區(qū)漏斗堆積物。

3 爆堆體現(xiàn)狀特征

因爆破產(chǎn)生的爆堆壩體的長度為138 m左右，寬度則在76～129 m的范圍之內(nèi)，爆堆壩體的一般高度在30～50 m的范圍之間，最大壩高達(dá)到了74 m；壩頂鞍部高程為2 014 m，兩側(cè)平臺(tái)的高程在2 033～2 037 m的范圍之前。對(duì)其進(jìn)行定向爆破直至成壩之后，未對(duì)爆堆壩體進(jìn)行相應(yīng)的平整處理，進(jìn)而使得坡面呈現(xiàn)出凹凸不平的特點(diǎn)，且在下游壩坡形成了多級(jí)臺(tái)階。爆堆體主要包含了碎塊石、滾石并夾雜少量的碎石土。經(jīng)過測(cè)量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，一般塊徑在30～50 cm的范圍之間，最大的塊達(dá)到了5 m。從巖性角度來看，分布最為廣泛的主要是薄中層狀白云巖，除此之外，還存在有一定量的頁巖、泥灰?guī)r以及硅質(zhì)灰?guī)r等，呈現(xiàn)出強(qiáng)弱風(fēng)化、結(jié)構(gòu)松散的特點(diǎn)，存在著較為嚴(yán)重的架空現(xiàn)象。為了研究爆堆體相關(guān)特性特征，先后布置了多個(gè)豎井開挖，以此對(duì)其物理力學(xué)進(jìn)行一定程度的測(cè)試，經(jīng)測(cè)試其平均天然容重為2.42 g/cm3，干容重在1.7～2.38 g/cm3的范圍之間，不均勻系數(shù)在7～1 500的范圍內(nèi)，曲率系數(shù)為1～3。從壓力角度來看，當(dāng)垂直壓力為0.1 MPa時(shí)，壓縮系數(shù)為0.01～1 MPa，壓縮模量為77.64 MPa，具有低壓縮性的特點(diǎn)；而如果壓力在0.4～0.8 MPa的高壓狀態(tài)之下，其壓后的破碎達(dá)到了12%左右，爆堆料受到了較大程度的壓力，顆粒破碎較為明顯，因此壓縮模量出現(xiàn)了一定程度的降低。通過對(duì)地表進(jìn)行觀察，爆堆體的顆粒組成呈現(xiàn)出不均勻的特點(diǎn)，顆粒的大小存在很大的差異，且結(jié)構(gòu)較為松散，存在著十分嚴(yán)重的架空現(xiàn)象。因此在對(duì)豎井開挖的過程中，有好幾處出現(xiàn)了坍塌的情況。

4 爆堆體及兩岸工程地質(zhì)相關(guān)問題

4.1 滲漏問題

對(duì)于爆堆壩體而言，其厚度一般在30～50 m的范圍之間，最大厚度達(dá)到了75 m，整個(gè)爆堆壩體的體積大約為110 萬m3，空隙率在0.320～0.388之間，平均容重在1.801～16.22 KN/m3。在爆堆壩體的不同位置、不同深度，其顆粒也存在著一定程度的差異，主要表現(xiàn)在組成上的差異以及結(jié)構(gòu)上的差異。正是因?yàn)轭w粒組成與結(jié)構(gòu)大小的不同，使得架空現(xiàn)象嚴(yán)重，形成了滲漏的良好條件，經(jīng)過實(shí)際檢測(cè)，滲透系數(shù)在3.0×10-3～7.2×10-1cm/s范圍之間，滲透系數(shù)差異大，最小滲透系數(shù)與最大滲透系數(shù)之前相差了近240倍。由此可以得出結(jié)論：爆堆壩體具有很強(qiáng)的滲透性，且差異性十分明顯。

4.2 滲流穩(wěn)定問題

在不同時(shí)間段對(duì)高水頭滲漏原形進(jìn)行了觀測(cè)試驗(yàn)，測(cè)量得出的最大水頭達(dá)到了658.54 m，爆堆體雖然存在著較為嚴(yán)重的滲流現(xiàn)象，但并未坍垮。經(jīng)過進(jìn)一步的研究與分析，主要是因?yàn)楸洋w中存在有大量的強(qiáng)—弱風(fēng)化塊石，進(jìn)而構(gòu)成了骨架，使得爆堆體中形成了具有穩(wěn)定性的排水通道。除此之外，在爆堆體的內(nèi)部還存在一定程度的管涌、接觸性沖刷等滲透破壞，但這種破壞的發(fā)展具有隨機(jī)性與局部性的特點(diǎn)，當(dāng)產(chǎn)生滲透破壞時(shí)，爆堆壩體的內(nèi)部也會(huì)存在一定程度的充填與堵塞情況，也就是說爆堆壩體中雖然存在滲流破壞現(xiàn)象，但并不會(huì)對(duì)骨架的整體穩(wěn)定性造成影響。

4.3 兩岸坡穩(wěn)定以及繞壩滲漏問題

主爆區(qū)位于左岸，面積約為200 m2，副爆區(qū)位于右岸，面積約為100 m2。因爆破所產(chǎn)生的地震波對(duì)原生的構(gòu)造裂隙以及深部巖體造成了一定程度的破壞，并由此形成了新的爆破裂隙，進(jìn)而導(dǎo)致了危巖的產(chǎn)生以及深部巖體的破壞與松動(dòng)。在爆破區(qū)，巖體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)松散的特點(diǎn)，自然坡度相對(duì)較大，且存在較為嚴(yán)重的架空現(xiàn)象，自然邊坡穩(wěn)定性差。除此之外，還存在著繞壩滲漏現(xiàn)象，滲漏情況較為嚴(yán)重，達(dá)到了369.7 萬m3。

5 結(jié)語

本文主要針對(duì)爆破堆石壩堆石體主要工程地質(zhì)進(jìn)行研究與分析。首先結(jié)合具體實(shí)例對(duì)爆破區(qū)危巖與岸坡穩(wěn)定性以及爆堆體現(xiàn)狀特征進(jìn)行了一定程度上的闡述，在此基礎(chǔ)之上從滲漏問題、滲流穩(wěn)定問題以及兩岸坡穩(wěn)定與繞壩滲漏問題等方面具體分析了爆堆體與兩岸工程地質(zhì)相關(guān)問題。綜上所述，運(yùn)用定向爆破技術(shù)進(jìn)行筑壩時(shí)，爆堆石壩的滲漏問題是重點(diǎn)，滲漏情況嚴(yán)重會(huì)對(duì)水庫的正常應(yīng)用造成不良影響，因此需要對(duì)防滲措施進(jìn)行科學(xué)有效的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。