在坝基坝座抗滑稳定性分析中,岩土体物理力学参数,尤其是抗剪强度是关键的参数。一般来说,抗剪强度对于大中型水电工程要通过野外试验测定,并经过地质、试验和设计方面综合研讨,综合确定设计计算使用的参数。其中经过地质选取有代表性岩体的试验成果是其最基本的依据。下文综合《水利水电工程地质勘察规范》等现行相关规范,重点对坝基坝座抗剪强度参数的取值做一介绍。
6.2.2.1 坝基混凝土和基岩接触面的抗剪强度
坝基混凝土和基岩接触面的抗剪断及抗剪强度一般是在设计建基面上浇砌混凝土块并施加水平和铅直荷载进行试验,根据数组法向及剪切荷载值确定抗剪断强度。在第一次剪断后可将试件复原,再次试验,求得该剪断面的抗剪强度。
坝基混凝土和基岩接触面的抗剪断强度的影响因素主要是混凝土质量、岩石质量,以及混凝土和岩石的胶结质量。虽然大量试验结果并未给出它与岩石强度之间的明显关系,但是总的来说,岩石越坚硬,则接触面强度也越高。表6-2为丹江口坝基的一组试验结果,其坝基片岩与混凝土接触面的抗剪强度与节理密度有关。
表6-2 丹江口坝基试验结果
表6-3和表6-4分别为相关规范给出的坝基岩体与混凝土接触面的抗剪断强度经验值及建议值、坝(闸)基础与地基土之间的力学参数建议值。
表6-3 坝基岩体与混凝土接触面的强度参数经验值
注:表中参数限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。
表6-4 坝、闸基础与地基土间的摩擦系数地质建议值
6.2.2.2 坝基岩体抗剪强度
在岩基整体或部分由风化、破碎、软弱岩石构成,其强度接近或低于混凝土强度时(小于30~40MPa),或其节理发育,虽岩石强度较高(小于60MPa),皆需考虑岩体强度在抗滑稳定性中的影响。试验方法与上述混凝土与岩石接触面抗剪试验相同。在试验中应能发现其破坏面大部分在岩体中产生,其抗剪强度参数也明显偏低。表6-5列出了相关规范给出的坝基岩体力学参数经验值。
表6-5 坝基岩体力学参数经验值(www.daowen.com)
注:表中参数限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。
6.2.2.3 结构面抗剪强度
影响结构面力学特性的主要因素有:①结构面的充填情况;②充填物的组成、结构及状态;③结构面的光滑度和平整度;④结构面两侧的岩石力学性质。据此可以将结构面分为变形机制和强度特性有所区别的4类:①破裂结构面,包括片理、劈理及坚硬岩体的层面等,属于硬性结构面;②破碎结构面,包括断层、风化破碎带、层间错动带、剪切带等,具角砾、碎屑物充填,在变形过程中可进一步破碎和滚动;③层状结构面,包括原生成层的层面、软弱夹层及软弱岩层与硬层的接触界面,如泥岩、黏土岩、泥灰岩等,有一定的胶结;④泥化结构面,包括上述各类结构面中有塑性夹泥者,如断层泥、次生夹泥层、泥化夹层等,抗剪强度很低。表6-6为结构面、软弱面和断层的抗剪断强度。
表6-6 结构面、软弱面和断层的抗剪断强度
注:1.表中胶结结构面、无充填结构面抗剪强度参数限于硬质岩,半坚硬岩、软质岩中的结构面应进行折减;
2.胶结结构面、无充填结构面抗剪断(抗剪)强度参数应根据结构面胶结程度、粗糙程度选取大值或小值。
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