右江百色水利枢纽坝基岩体完整程度和质量研究

傅文华

（广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院，530023，南宁）

右江百色水利枢纽坝基岩体完整程度和质量研究

傅文华

（广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院，530023，南宁）

通过大量的勘探、试验和统计分析工作，对右江百色水利枢纽坝基辉绿岩体的完整程度进行定量研究，并参照国内外类似工程的经验，对坝基进行岩体质量分类，提出初步处理措施。

百色水利枢纽；坝基；辉绿岩；工程地质特征；完整程度；质量；评价

一、工程地质特征

右江百色水利枢纽工程主要由主坝、水电站、副坝和通航建筑物等4部分组成。主坝为全断面碾压混凝土坝，最大坝高130 m，坝顶长720 m，共分25个坝块，溢流坝段长88 m，设4个溢流表孔和3个泄洪中孔。

主坝布置在第一条辉绿岩岩体（βμ4-1）上，坝区河段为较平直的开阔V形斜向谷，河水自北向南流。平水期水面高程119.5 m时，河宽45～110 m，水深0～12 m。河床地形凹凸不平，河心发育礁滩 4处；深槽3条，呈右行雁列式排列；深潭2个，水深均为12 m。河床砂卵砾石层厚度为 0～15.64 m，基岩顶板高程100～120 m。两岸谷坡由辉绿岩（βμ4-1）及外侧各岩层构成，山体走向受岩层走向控制，呈不对称状，左岸近东西向，右岸为N42°W。两岸岸坡左陡右缓，坡角分别为28°～32°和14°～20°。左岸山体相对较完整，仅在坝肩山梁上下游各发育一条冲沟，即坝线沟和左Ⅴ沟，切割深度为20～25 m；右岸坝线下游有右Ⅳ沟深切，形成三面临空的右坝肩三梁，临沟坡坡角为35°～40°。

坝址区地层经受多次构造运动，褶皱断裂发育。主要构造线为北西向，北东向次之。坝址规模较大的褶皱是坡平顶背斜，轴部位于坝线上游400 m，横跨右江，向北西南东向延伸，方向为北40°～60°西；轴线微弯，轴部向南东倾伏。核部地层为泥盆系中统罗富组，南西翼为泥盆系上统榴江组及石炭系，北东翼为榴江组部分地层、二叠系和三叠系。两翼岩层倾角40°～60°，轴部10°～40°。背斜在测区北部受F4断层切割破坏，使其北东翼断失榴江组部分和石炭系全部地层；F4断层出露于坝基上游230 m处，以60°角倾向下游，于坝踵下400m处通过，对大坝稳定影响不大。

主坝坝基岩体全部为华力西期辉绿岩岩体（βμ4-1），岩体水平出露宽140～ 145m，厚116～120m，斜切河道,以50°～55°角倾向下游偏右岸。坝基岩体岩性单一，岩体坚硬。岩体内构造发育，切割坝基的断层共有7条，全为北北东向～北东向的张扭性陡倾角断裂，破碎带宽一般为0.4～0.8m，充填物主要为胶结较差的角砾岩、蚀变碎块岩及全强风化的辉绿岩等。F6是切割坝基规模最大的断层，它从坝上游切至坝下游，破碎带宽3～4m。充填物的性状较差，浅部30m以上的纵波速度(VP)为2.0km/s，透水率为3～16Lu，对坝基渗漏和变形均有不利的影响。节理裂隙共有5组，以似层状的北西和北东向的中陡倾角和陡倾角裂隙为主，裂隙不发育。裂隙延伸长度一般为5～8m，最长12～15m，线密度一般为3～5条／m，局部为5～10条／m。裂隙宽0.3～0.5cm，充填物主要为方解石和石英脉，少数为全蚀变石榴石矽卡岩，均为硬性结构面。

坝基岩体的含水类型为裂隙潜水，水量较少。从 4批水质分析资料表明，辉绿岩体内的地下水无侵蚀性。

辉绿岩体的风化深度河床最浅，全、强、弱风化带下限埋深分别为0 m、2～7 m和3～25 m；右岸最深，分别为2～19 m、7～36 m和10～53 m；左岸居中，分别为1～8 m、2～11 m和6～22 m。

岩体初始应力测试：岩体初始应力测试分别在左岸PD#11平硐、PD206平硐内各做1组和3组试验。试验资料表明：坝区最大主应力方向为NE向，量值在5～9MPa之间，属于中等地应力区。通过对地应力测试成果分析表明：该区地应力场以地质构造应力场为主。

二、结构面分级

根据断裂的规模及其对工程岩体的影响程度，可将断裂结构面划分为5级，见表1。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级结构面为软弱结构面，I级结构面将坝区划分为不同构造单元的岩体；Ⅱ、Ⅲ级结构面将同一地质构造单元的岩体切割成大块裂体；Ⅳ、Ⅴ级结构面多为硬性结构面，它又将大块裂体切割成小块体，形成各类结构岩体。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级结构面对工程岩体的变形、抗滑稳定及岩体的渗漏稳定起控制作用；Ⅳ、Ⅴ级结构面在深部多处于紧密闭合状，仅对边坡等局部岩体稳定有影响。

三、岩体完整程度

岩体完整程度的定量指标一般采用岩体完整性指数（Kv）表示，也可用岩体体积节理数（Jv）评价，在一般情况下，Kv值与Jv值有一定的对应关系。百色水利枢纽坝址辉绿岩岩体在钻孔、平硐内进行了大量声波测试，并对平硐内辉绿岩体体积节理数进行了详细统计。结果表明，微风化辉绿岩的 Kv值大部分为 0.55～0.75，可定为较完整岩体，而微风化辉绿岩的Jv值大部分为10～20条/m3，只能定为完整性差的岩体，Kv值与Jv值对应关系不一致。经分析，其主要原因是微风化辉绿岩体的节理裂隙面大部分为硅质、钙质充填再胶结的结构面。此外，岩石质量指标（RQD值）是美国迪尔（Deere）根据金刚石钻进的岩芯的采取率而提出的表示岩体质量的一种定量指标。目前，这种指标已获得广泛应用。对RQD值的确定，采用了三种方法：①根据钻孔统计，统计结果为微风化辉绿岩体的RQD值大部分为50%～70%；②以体积节理数Jv计算RQD值。在辉绿岩体中的8个平硐内，每 2 m洞段划分为一个单元，对每个单元分别统计 Jv值，然后计算RQD值：RQD（%）=115-3.3*Jv（Jv＜4.5时，RQD=100），统计结果为微风化辉绿岩体的RQD值大部分为55%～70%；③在勘探平硐的洞壁拉皮尺，沿线量测和累计小于10 cm的岩块长度，以2 m洞段为单元分别进行量测，再按公式（1）求RQD值，统计结果为微风化辉绿岩体的RQD值大部分为45%～70%。以上3种方法相比较，统计结果基本一致。

结构面性状：①节理发育的一般特征。根据平硐调查分析得出，坝区辉绿岩岩体节理裂隙发育具有不均衡性，即同一组节理在不同的地方发育程度不同，就是同一组节理在相同的地方节理间距也相差较大。主要节理裂隙有5组。节理裂隙以北西向似层状及北东向陡倾裂隙最发育，长度一般5～8 m，最长12～15 m。裂面较平整，裂隙宽度一般0.3～0.5 cm，少数达0.5～2.5 cm，大多充填片状～极薄层状方解石脉和全蚀变石榴石矽卡岩。其余方向节理裂隙不论规模、充填物质厚度均不及上述2组节理裂隙发育。坝区缓倾下游的节理裂隙不发育。地质测绘、平硐、竖井调查和钻孔电视均未发现有规模较大、延伸较远倾向下游的缓倾角裂隙。②节理间距。在坝区辉绿岩体中的钻孔和平硐内，详细统计了辉绿岩体的每组节理间距，统计结果一般为0.1～0.3 m。

表1 断裂结构面分级

四、坝基岩体质量分类

根据百色水利枢纽的具体工程地质条件和设计、施工的实际情况，在岩体质量分类中考虑了下列因素：①岩石强度；②岩体完整程度；③岩体的纵波速度；④岩体透水性；⑤岩体的初始应力状态等方面。

百色水利枢纽坝址为单一的辉绿岩地基，因其断裂构造和节理裂隙发育。依据上述分类因素和设计提供的坝体分块模式，以简明实用的指标为主，加以经验的综合判别，将本工程的坝基岩体质量进行了分类，见表2。

表2 坝基岩体质量分类

五、坝基岩体的工程地质评价

坝基岩体为坚硬的辉绿岩（βμ4-1），辉绿岩单轴饱和抗压强度弱风化为80～120 MPa，微风化为120～180 MPa，岩体承载力满足130 m高坝的要求。岩体结构类型：块状、次块状的AⅡ类岩体约占35%；次块状、镶嵌碎裂的AⅢ类岩体约占59%；镶嵌碎裂、碎裂状的AⅣ类岩体约占5%；Ⅴ类岩体约占 1%。AⅡ类岩体的声波速度VP=4 500～5 900 m/s，变形模量E0=23～24GPa；AⅢ类岩体的声波速度VP=4 000～4 500 m/s，局部VP=3 000～3 500 m/s，变形模量E0=7～8GPa。岩体强弱风化带下限埋深：左岸2～11 m和6～22 m,河床2～7 m和3～25 m,右岸7～36 m和10～53 m。

坝基辉绿岩体中平硐和竖井的裂隙调查，共发现有平缓裂隙20条，除1条与其他方向不同的裂隙首尾衔接长达7 m外，其余19条的出露长度均小于3 m；长达570 m的钻孔电视未发现倾角小于30°的倾向下游的裂隙；从右岸平硐统计的辉绿岩体节理极点图上也可以看出，倾向西南(下游)的55条裂隙中仅有2条的倾角小于30°，倾向上游的裂隙倾角也多在20°～40°之间。这说明，坝基岩体中缓倾角裂隙不发育，不具备产生浅深层滑移破坏的边界条件，不存在坝基岩体的浅层和深层滑动的工程地质问题。

根据坝基 405段钻孔压水试验资料分析，得出坝基弱微风化辉绿岩不同部位透水率所占的百分比，说明坝基岩体透水性小，微风化～新鲜辉绿岩一般透水率＜1 Lu，局部裂隙发育地段为3～11 Lu，地下水活动微弱。从两岸位于地下水位线以下的探硐开挖可以看出，开始大部分呈滴水状，局部裂隙发育洞段出现雨淋状滴水，一段时间后滴水状洞段一般呈潮湿状，只有PD#21探硐主洞底一直呈线状流水。

F6为高陡倾角张扭性断层，断层破碎带具一定宽度，且胶结不良，局部地段有夹泥，其存在破坏了坝基岩体的完整性和均一性，而且又是河床切割坝基延入库内的主要断层，成为库水向坝后渗漏的潜在通道。

综上所述，辉绿岩体是混凝土重力坝较为良好的坝基，不足之处是岩体厚度小，与坝基宽度相当，而外侧岩体软弱，并以50°～55°角插入坝基，对大坝的变形和应力传递不利。另外，F6断层从#6坝块上游切至下游，对防渗、渗压和应变的控制也不利。

[1]罗继勇，等.右江百色水利枢纽初步设计报告[R].2001.

[2]黄国展，等.右江百色水利枢纽RCC主坝工程竣工工程地质报告[R].2007.

责任编辑 郑 爽

Studies on completeness and quality of rock foundation of Baise Water Complex in Youjiang River//

Fu Wenhua

Quantitative analysis has been made on the level of integration of diabase mass of Baise Water Complex in Youjiang River,along with a series of reconnaissance,experiments and statistic analysis.Relevant measures are proposed for classification of rock mass quality with reference of experiences of similar projects both home and abroad.

Baise Water Complex;rock foundation;diabase;engineering geological feature;degree of completion; quality;evaluation

TU45+TV223

：B

：1000-1123（2017）08-0050-03

2017-01-08

傅文华，高级工程师，主要从事水利水电工程勘察和管理工作。