泥岩对大坝设计的影响综述

胡 玥

(贵州水利科技开发有限责任公司，贵阳550001)

泥岩对大坝设计的影响综述

胡 玥

(贵州水利科技开发有限责任公司，贵阳550001)

随着经济的发展，我国对于基础设施建设的投入越来越大。众多的水利工程在全国范围内大量展开，在水利工程建设中，大坝建设是其重要内容。由于大坝的建设地基要求严格，因此其设计以及建设过程都会受到在建区地质的影响。文章就以泥岩地质为核心论述其对于大坝设计的影响。泥岩是以黏土为主要矿物在长期自然作用下形成的沉积岩，其成岩时期较晚，在这种地质条件下建大坝时，人们为了追求设计的合理性，往往会高估其抗剪强度，反而为大坝的设计以及施工造成负面影响。

泥岩;大坝设计;影响;设计修正

0 引言

泥岩(Mudstone)一种由黏土等矿物质固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩有相似之处。但泥岩因其成分各异，分类不少、特性也较复杂。

1 工程概况

贵州白岩河水库是一项以供水、灌溉为主，同时兼有灌区农村人畜饮水功能的综合性中型水利工程。工程位于田坪镇境内，水库枢纽建于舞阳河二级支流白岩河上。工程总投资2.58亿元，水库坝址距县城31 km，坝址以上集水面积151 km2，水库正常蓄水位为414 m，正常库容950万m2，总库容1 361万m3，设计洪水标准50 a一遇。大坝为混凝土面板堆石坝，坝长151 m，坝顶宽6.5 m，最大坝高64 m，目前基础工程已施工。

水库坝址地形山岭纵横，地表植被破坏严重，土地涵水能力差，降雨年内分布不均，因此旱灾频繁发生，而暴雨时洪水排泄不通形成洪涝灾害。陇脚乡盛产大米，耕地多集中在沿河两岸的台阶上。区域内旱灾对农业生产危害性最大，平均每2 a发生一次，连续15 d不下雨就出现旱情，一遇到干旱就大面积减产，甚至颗粒无收，人畜饮水都很困难。因此，迫切需要解决区内农业灌溉和人民生活用水困难。

2 泥岩的基本概述

泥岩对大坝设计有着各种各样的影响，而全面掌握泥岩的分类和成分是研究泥岩对大坝设计影响的重要前提之一。

2.1 泥岩的常见分类

泥岩的分类有很多，也有不同的分类依据，在现实中可以根据泥岩的成分、泥岩的基本构造、泥岩的固结程度进行分类。根据不同的需要和不同的研究目的，做出不同的分类。

因为本文涉及的是泥岩对大坝设计的影响，从大坝设计的地址需要和稳定性考虑，应对泥岩的固结程度进行深入的研究，所以在此就以泥岩的固结程度为分类依据。

从泥岩的固结程度考虑，泥岩可以分为:不固结的泥岩、轻度固结的泥岩、固结强度高的泥岩;其中，有根据固结的纹理特征又可以把固结的泥岩分为有纹理的固结和无纹理的固结。

其实，泥岩的成分和结构十分复杂，分类不具有绝对性，分类标准也有很多。在实际的分类中，要根据研究的目的和需要进行不同的分类，实现其研究价值。

2.2 泥岩的成分

泥岩是由多种成分组成的，这些成分决定了泥岩的基本特性，也进一步决定了泥岩对大坝的影响。深入地分析泥岩的成分是非常必要的。

泥岩的主要成分由黏土矿物、碎屑矿物、后生矿物、铁锰质、有机质等复杂的矿物组成［1］。泥岩是一种软岩，强度低，有时甚至不宜做坝基。因此，在大坝的设计初期，一定要避免选择在泥岩广泛分布的地方，但是，有时候在泥岩地质建设大坝是不可避免的，所以，研究泥岩对大坝设计的影响是有意义和价值的。相信，只要深入地研究，采取科学的措施，一定能把泥岩对大坝设计和施工的不利影响降到最低。

3 大坝坝基中的泥岩问题

主要存在3个问题:

3.1 泥岩中的节理

该工程一期设计时间比较早，当初地质勘查时并未发现节理，但是在二期设计时发现了节理的存在，其过程大致如下:

1)初期，在开挖探洞GM1的过程中发现了大坝建设区的第二层泥岩中存在剪切节理。桩号26～39 m的泥岩顶部存在连续剪切带，具有较为显著的错动擦痕。其中，整个剪切节理面较为光滑，有稍微的起伏表象。节理面倾角为1°～3°，倾向为N75°E。

2)中期，在第二层泥岩中出现二十多条节理，主要是在导流涵洞首部明挖时发现的。其节理特征主要是:长宽不尽相同，长度大致在2～50 m，宽约在5～15 cm。节理的充填物大部分属于被切割的小块泥岩，而整个节理面与前期发现的不同，表现为台阶状、起伏较大，且呈现出众多的“人”形分支裂隙。后期，在开挖较深的导流洞消力池时，发现了-1层泥岩存在节理，其存在于-1层泥岩的石壁上，有4条。这4条节理中，最长的一条经测量有60 m，宽度大致在5～20 cm。其填充物主要是被切割的2～10 cm小块泥岩，且含有软泥膜。这一部分的节理面也有起伏，从小范围来看，起伏差(i)大致在5°～10°，而从大范围来分析，i仅在1°左右。

总之，随着大坝设计以及施工的不断深入，在不同阶段都发现了节理的存在。并将这一情况及时地反映给设计者以及参与工程勘探的地质人员，通过现场的验证，坝基泥岩中存在节理，需要进一步分析其对抗剪强度的影响。

3.2 泥岩的抗剪强度

由于之前没有考虑到节理问题，设计人员对泥岩的认识不足，仅仅根据以往的工作经验对摩擦角和凝聚力进行抗滑设计。通过实际开挖，查明了地下层泥岩中存在节理。

泥岩的结构较为复杂，且不均匀，不同地方或者不同高程的泥岩颗粒含量不同，物理性质也不同。该地区泥岩的颗粒含量小于30%，通过反复试验和调查，设计人员根据新资料重新计算了泥岩的摩擦角和凝聚力。根据泥岩节理不同性质，对设计进行了修改调整，使其符合地基的实际情况，对节理影响范围进行补充设计，来保证大坝设计的科学性和合理性［2］。

3.3 大坝设计的修正

考虑到泥岩节理分布的实际情况，根据新的资料对大坝设计的相关部位进行了修改，与之前的设计不同的有:

1)对大坝进行修正，坝顶和坝底宽度有发生了变化，坝顶宽由8 m减至6.5 m。考虑到泥岩节理的情况，因此，加宽了坝底的宽度，增强大坝的稳定性。

2)对上下游坝的修正，由于节理具有不连续性，因此，根据节理分布情况，需要在上游和下游增设坝脚堆石体进行压重。

3)坝基帷幕灌浆。考虑坝基渗漏的原因，对坝基基岩采用帷幕灌浆，根据设计，灌浆在面板坝趾钻孔对基岩进行灌浆，设置2排，排距1.5 m，孔距2 m，坝基基岩内最大孔深12 m，采用水泥浆。

4 结语

综观国内外的大坝建设，有不少都是建设在泥岩地质基础上的。然而有的工程对泥岩特性重视不够，地质勘察往往不到位，当年我国的葛洲坝就是因基础开挖地质出现问题而被迫停工再补作地质勘探。而文中的水库则由于及时补做前期工作且较为充分，较早发现泥岩节理，为修改设计提供了准确的资料，使得工程设计的修改非常及时，有效地防止了个别不合理设计带来的负面影响。

［1］李承先.泥岩对大坝设计的影响［J］.东北水利水电，1997(07):31-33.

［2］米占宽，李国英.堆石料劣化及其对大坝安全运行影响的研究［J］.岩土工程学报，2008(11):13-18.

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1007-7596(2014)06-0107-02

2013-12-12

胡玥(1982-)，男，土家族，江苏常州人，工程师，从事水利施工技术方面的工作。