苗尾水电站坝肩岩体倾倒变形程度分级体系

论文导读：两岸倾倒变形、卸荷松弛明显，均分布有向河床倾倒的变形岩体，两岸岩体倾倒变形现象均有不同程度的发育。变形深度一般大于50m，且有随高程的增加而逐渐加深的趋势，岩体物理力学指标因倾倒变形程度不同而差异较大，对工程边坡稳定性及建基面选择影响较大。因此，二者的分级指标亦有所差异，应按硬质岩组合及软质岩组合两类岩体分别统计分析。在上述各分级指标统计分析的基础上，提出适用于苗尾水电站坝肩倾倒岩体的倾倒破裂程度分级体系（表5）。
关键词：倾倒变形，变形程度，分级指标，分级体系
 

1．引言

坝址区河段为纵向谷，岸坡岩体为侏罗系千枚状绢云板岩、变质石英砂岩构成的反倾板状地质结构。地层走向N5º～20ºW，倾向E，倾角∠60°以上，层内挤压夹层（岩屑夹泥型）较为发育。两岸倾倒变形、卸荷松弛明显，均分布有向河床倾倒的变形岩体，两岸岩体倾倒变形现象均有不同程度的发育。右岸倾倒变形岩层产状为N5°～20°W，SW∠35°～75°，左岸倾倒变形岩层产状为N5°～20°W，NE∠30°～85°。变形深度一般大于50m，且有随高程的增加而逐渐加深的趋势，岩体物理力学指标因倾倒变形程度不同而差异较大，对工程边坡稳定性及建基面选择影响较大。

2．倾倒变形强烈程度的基本级别

苗尾水电站坝址区岸坡岩体的倾倒变形破裂现象较为错综复杂，不同部位的变形破裂的表现形式及变形机理均有着较大的差异。根据平硐实测编录和地质调查，这些复杂变形破裂现象的表现形式、力学机理及其与岩体的倾倒程度之间的关系，均表现出一定的规律性。在上述现场系统的现象调查编录的基础上，通过进一步的变形破裂发展情况及其机理的深入研究，可将岩体倾倒变形的强烈程度分为以下极强、强烈和弱倾倒等三种不同级别。

（1）极强倾倒破裂（A级）：

当岩层倾角转动很大时，岩体发生强烈的折断张裂变形，形成陡倾坡外的张性破裂带。岩体内部张裂变形显著，松弛强烈，架空现象明显，大量充填块碎石及角砾、岩屑。变形严重者，破裂带以上岩体与下伏变形基岩分离，并可发生整体性重力坠覆位移（图1）。这类破裂属极为强烈的倾倒变形，发生在倾倒变形岩体的浅表层，分布范围极为有限。

（2）强倾倒破裂（B级）：

强倾倒破裂岩体据其变形性质的不同分为上、下段两种类型。

①上段（B1级）：

当岩层倾角转动较大时，岩体除了沿层内错动夹层及千枚状板岩等软弱岩带发生强烈的剪切滑移、层内岩层发生强烈的张性破裂外，其特征变形为沿缓倾坡外节理发生强烈的张性剪切变形（图2），并表现出显著的切层发展特征。这类变形破裂属强烈倾倒破裂上段，发生在倾倒变形岩体的浅层。

②下段（B2级）：

岩层沿层内错动带发生剪切滑移，层内岩体产生宏观拉张破裂或沿已有结构面产生拉张变形（图3）。免费论文。这类张性破裂一般仅局限在层错带及千枚状板岩等软弱岩带之间，并无切层发育现象，属倾倒变形程度较为强烈的情况，坡体内部相对较深的部位。

（3）弱倾倒变形（C级）：

陡倾层状岩体沿层内错动夹层及千枚状板岩等软弱岩带发生剪切滑移（图4），层内岩层基本上不发生明显的宏观张裂变形，或形成微量变形的张裂缝。这类变形属倾倒变形程度较弱的情况，一般发生在岩体的深部。

（1）岩层倾角变化

不同倾倒程度的岩体其岩层倾角明显不同，显然二者之间存在必然的对应关系。根据编录实测及分析成查，获得不同倾倒程度岩体的倾角变化范围单指标分类成果表1。

表1 各类倾倒岩体的岩层倾角σ（º）变化范围

（2）层内最大拉张量

现场实测编录成果显示，岩体的最大张裂变形与不同倾倒程度的岩体有着较好的对应关系。据此经进一步的统计归纳分析，获得表2所示的最大张裂变形量单指标分类成果。

表2 各类倾倒岩体的最大张裂变形S（mm）

（3）层内单位拉张量

由于岩体倾倒破裂形式主要表现为受岩层倾角变化控制的层内张裂变形，因而可用岩层倾角与层内拉张量的关系来表征其破裂特征。

进一步的研究发现，以板岩、片岩及千枚岩为主体的软质岩组合，一般多呈薄层状结构，层面错动极为发育，岩体表现出塑性特征。这类软质岩体即使在倾倒转动角度较大时，张裂变形也不明显；以石英质砂板岩及变质砂岩等为主体的硬质岩组合，则是较小的倾倒转动角度即可产生明显的张性破裂。因此，二者的分级指标亦有所差异，应按硬质岩组合及软质岩组合两类岩体分别统计分析。

根据实测统计成果与岩体倾倒破裂形式的地质研究成果进行对比分析，归纳获得表3所示的岩体单位拉张量（即每米长度岩体的拉张量mm/m）与岩体倾倒破裂程度的基本关系。

表3 坝肩倾倒岩体的单位拉张量λ（mm/m）

（4）倾倒岩体的卸荷变形

现场实测编录结果表明，倾倒岩体的卸荷变形与不同类别的倾倒岩体之间有一定的相关性。总体上强卸荷岩体与极强卸荷破裂（A类）及强卸荷破裂（B类）岩体相吻合，即强卸荷变形岩体的底界一般位于B类倾倒岩体的底界附近；弱卸荷变形一般与C类弱倾倒岩体分布范围近于一致。免费论文。免费论文。

（5）倾倒岩体的风化特征

根据现场实测编录结果分析，倾倒岩体的风化特征与不同类别的倾倒岩体之间有一定的相关性。

强风化岩体与极强卸荷破裂（A级）分布范围接近；

强倾倒上段（B1级）总体上处于弱风化上段，上部可出现局部强风化岩体；

强倾倒下段（B2级）总体上处于弱风化上段，下部可出现弱风化下段岩体；

弱倾倒岩体（C级）总体上处于弱风化下段，其上段局部可为弱风化上段。

（6）倾倒岩体的波速特征

不同倾倒程度的岩体因其变形破裂程度而岩体波速有所不同，二者之间存在一定的对应关系。根据编录实测经进一步的统计归纳，获得不同倾倒程度岩体的波速变化范围单指标分类成果表4。

表4 坝肩倾倒岩体纵波波速VP平均值变化范围

4． 岩体倾倒变形程度分级体系

在上述各分级指标统计分析的基础上，提出适用于苗尾水电站坝肩倾倒岩体的倾倒破裂程度分级体系（表5）。该体系以大量的现场实测数据为基础，经过系统的统计分析和反复的现场验对校正，基本上能够反映坝肩倾倒岩体的基本变形破裂特征，可以作为岩体倾倒变形破裂程度分级的基本标准。

表5 苗尾水电站坝肩岩体倾倒破裂程度分级体系

本文所提出的岩体倾倒变形程度分级体系，是在大量现场调查、大量的资料分析及一定的科学理论研究基础上提出的，具有一定的科学意义，可为苗尾水电站建基面的选择及坝肩岸坡的开挖提供参考价值。

参考文献：
〖1〗张倬元，王士天，王兰生. 工程地质分析原理[M]. 地质出版社，1990.
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