二滩水电站拱坝坝肩岩体稳定性的地质力学模型试验中的声波测试

    模拟试验的地质力学分析,需要大量的参数,尤其是在模型粘塑性范围的试验数据更为重要。这些数据除了从大量的模型表面测试获得外,模型体内关键部位的测试数据因受模型材料、结构原因等影响,很难获得。

    声波测试的结果,不是模型体直接的应力、应变及位移参数,但它与模型体应力、应变及位移变化和分布是随机的,是其直接的反映。其实资料的价值,也就在于它能提供的帮助程度及其解决既定问题的大小来衡量。正因为声波测试技术具有的实用价值,在国家有关工程岩体分级标准和岩土工程勘察规范中都有声波测试项目。

    1　工程与工程地质概况

    二滩水电站位于雅砻江下游,装机容量为300万kW,总库容量为58亿m3。大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高为245 m。坝址两岸山高坡陡,临江坡度高达四、五百米;左岸谷坡为25°～40°,右岸谷坡为30°～45°。枯水位时水面宽度80～100 m,正常水位时水面宽度为600～750 m。

    电站位于川滇南北向构造带中段西侧的共和地块上,岩体较完整坚实,断层规模不大。坝址左岸和河床部分是坚硬完整的正长岩,在其上面为蚀变玄武岩。右岸在高程1020m以上为深灰色微粒隐晶质玄武岩和灰色细粒杏仁状细晶质玄武岩;其内夹有纤闪石化玄武岩带,完整性差、强度与变形模量很低。右岸坡体的玄武岩体中有坝区最大的断层F20,其产状为:N40°E、SE∠70°,长250 m,宽0.3～0.5 m。特别是右岸的中粒正长岩(NC)发育有NW32°～65°或NE38°～49°、倾向下游河床的缓倾角结构面,其中倾角22°～24°的结构面成为右岸岩体的主要滑动面。

    2　地质力学模型的建立

    地质力学模型的建立,是在地质分析和力学计算基础上进行的。是以相似原理为依据建立模型体系的。模型与原型之间的相似关系在以往有关资料已有论述,这里不再赘述。

    因为地质力学模型试验是要进行破坏性试验,所以要求模型与原型的应变比CE=1;泊桑比Cu,摩擦系数比Cf等均为无量纲量,按量纲分析应使:CE=Cu=Cf= 1。

    模型材料及模型制作是以野外地质调查和岩体(石)力学试验为基础。其中为模拟坝肩岩体构造,模型体采用小块体砌成。坝体是整体浇铸吊装的。岩体自重力的模拟,选用了以重晶石粉为主,配以石膏、甘油等材料制成块体,达到加大材料容重目的。F20断层面剪切强度的模拟,是选用硬质塑料薄膜二层,摩擦系数为0.18。

    坝肩岩体试验范围不小于相应高程处坝底宽度的三倍。为了不增加坝体的弹性模量,又要提高其容重的目的,在不同部位上穿孔加装了铅柱。整体模型是在1.6 m×2.4 m平面的钢架上进行的试验。模型几何比例尺CL=500,相当原型坝址的1.2×0.8 km2范围。