摘要:坝基建设在对于水利大坝建设的设计和施工作业显得尤为重要,在苏丹拟建的数个大坝勘察中,岩石的试验工作是一项十分重要的作业,其测试数据的正确性和精度将给予大坝建设提供重要的信息。本文就苏丹某大坝项目的岩石单轴抗压强度试验结果进行简单的分析描述。
关键词:大坝,岩石,坝基,抗压强度
1工程概况
拟建水力发电工程在尼罗河第三瀑布,并将成为尼罗河下游白尼罗河和青尼罗河交汇处—喀土穆—水力发电建设方案的重要组成部分。
该大坝长度为204.40米,坐落于尼罗河右岸。厂房装机容量为420兆瓦,安装六台卡普兰涡轮发电机组,每台发电机组的装机容量为70兆瓦。前舱在上游侧,以便向发电进水口供水并利于沉淀物通过沉淀物闸门排出。
采用混凝土坝结构,371米长、39米高,由13个低电平的水闸分隔间组成,水闸分割间共装有26个弧形闸门用于泄洪,4个分割间配有固定的坝槛线排水口,间距为15米,且供需配备4个弧形闸门。
2单轴抗压强度试验的目的及方法
根据工程的重要性及业主的要求,本工程严格按照国际标准的要求进行试验。
由于大坝坝基主要坐落于尼罗河河底基岩及河床上,因此对岩石的试验要求就更加的有必要性和重要性,岩石单轴抗压强度只是其中的一种实验。
根据要求,本工程取回的样采用美国试验与材料学会的《岩土工程试验标准》(ASTMD2938-02)。并根据该要求步骤进行试验。
3岩石单轴抗压强度试验结果分析
由于对大坝的建设问题涉及到前后选址的事宜,在试验期间对大坝拟选的新旧坝址的岩石都进行了试验。
3.1旧坝址实验分析
根据对所取样进行的39次试验结果,得出了单轴压缩强度数据。下表3-1-1显示了单轴压缩强度试验结果及密度的计算结果。从旧坝址(BH123)提取了4岩岩样。在取样深度为20~21.25米时,单轴压缩强度为12.5~81.2MPa。从引水渠(BH196~198)提取的10个岩样检测的单轴压缩强度为20.0~116.6MPa。由于岩样取样的深度超过30.7米,两批岩样的单轴压缩强度最小值均根据热液蚀变影响得出。取自片麻岩和大理石的其它岩样的单轴压缩强度平均值的计算结果为68.6。
如下图3-1-1,其显示了所有钻孔的所有无侧限抗压强度值与地下深度关系。由于受到热液蚀变影响,无侧限抗压强度值与地下深度之间的关系并不明显。
表3-1-1列出了所有不同类型岩石的密度的计算结果,其计算的密度平均值为2.60克/立方厘米,该值对于纯变质岩影响极小。
图3-1-1:旧坝址钻孔的岩样抗压强度
表3-1-1旧坝址的岩样密度和无侧限抗压强度统计结果
3.2新坝址实验分析
在新坝址取岩样123个进行试验分析取得无侧限抗压强度和密度试验数据。以下表3-2-1列出了无侧限抗压强度和密度试验的结果。
表3-2-1列出了岩样的强度、密度及计算的平均值范围。仅2次试验显示风化作用对中等强度产生影响。在深度为12~44米之间,岩样强度要么由于热液蚀变而减小,要么岩样钻孔附近的主要断层区的影响而减弱。
除花岗闪长质片麻岩的强度平均值外,其它岩样的强度平均值在45.6~64.8MPa之间(即一个极小的范围内)变化。如下图3-2-1显示了自新坝址的各种类型岩样的抗压强度频率分布图。
不同类型的岩石的岩样密度也不同。若岩样密度最小值达到1.02克/立方厘米,则其不适合,应当予以弃用。结晶花岗岩的火成岩的度极低,假定其主要成分为正长石。由于风化作用和/或热液蚀变影响,闪岩、片麻岩和白云石大理岩的密度减小。
表3-1-1取自新坝址的岩样密度和无侧限抗压强度统计结果.
表3-2-1新坝址的岩样密度和无侧限抗压强度统计结果
4结束语
在大坝建设中基础的重要性是最重要的部分,因此对于作为坝基的基岩试验就显得尤为重要,这给大坝设计和大坝坝址的选择提供了宝贵的数据,大坝最终定在新坝址进行建设。
在大坝建设或者其它基础建设中,应该给予试验一定的重视,尤其是要根据国内的标准规范操作和国际的标准进行对比分析,从而得到更好的宝贵材料和经验。
5参考文献
【1】ASTMStandardofTheGeotechnicalEngineeringTest;
【2】LongTermPowerSystemPlanningStudy,ACRESInternationalLtd,March,1993.
【3】LahmeyerInternational,KajbarHydropowerProject-ReviewReport,Client:DamsImplementationUnit(DIU),DIUInternalPress,Khartoum,February2007.
【4】NorthChinaEngineeringInvestigationInstitute(NCEII),KajbarHydropowerProjectGeotechnicalInvestigationReport,2008.