大桥水库昔格达地层岩体现场载荷试验研究

邓力争

(四川大桥水电咨询监理有限责任公司，四川成都 610072)

1 概述

在攀西地区广泛分布的、以四川省会理县“昔格达村”命名的“昔格达组”地层是第四系下更新统昔格达组(Q1X)，由粉砂岩和粘土岩互层组成，具有成岩时间晚、半土半岩和亲水性等极软岩的特点。因此，在攀枝花地区多年的建设和对滑坡的研究及整治中，已形成“昔格达地层富含粘土颗粒和粘土矿物，亲水性强，吸水易软化、泥化，脱水干裂，风化作用下迅速崩解，随水的渗入抗剪强度不断降低”的概念，即:昔格达是易滑地层的结论。

四川省“八五”期间的重点水利建设项目——大桥水库是位于凉山州冕宁县境内的一座大型水利工程。该水库除钢筋混凝土面板堆石坝主坝外，推荐上副坝线。

上副坝线的坝址地基即为昔格达地层。若能查明大桥水库“昔格达”地层工程地质特性，取得建坝条件，则可修建心墙堆石坝，其最大坝高仅为29.5 m，具有坝高较低，坝基、坝肩防渗处理简单、降低工程造价等诸多优点。

由于当时没有在昔格达地层上修建水工建筑物的实例报道和系统研究资料，为研究昔格达组岩体的工程特性并完善补充设计参数，进一步评价以该地层为地基修建水工建筑物的合理性，在室内岩块试验的基础上，在大桥水库工程副坝区昔格达地层现场进行了岩体载荷试验。

2 试验布置及描述

充分考虑了昔格达地层岩体的软岩特性及其在今后工程运行中的实际环境条件，做到尽可能的模拟真实，事关试验测试取得的指标的可靠程度，因此，试验的布置与实施十分重要。

现场载荷试验在露天的试坑内进行，根据两种岩性共布置了四组载荷试验。据试坑揭示，昔格达岩组褐黄色从上游向下游有逐渐变深的趋势，试坑长5 m 左右的距离高差变化0.6 m。坑深0～4.4 m 为褐黄色泥质粉砂岩，局部夹有灰色团块(直径一般为10～30 cm，个别为60 cm 左右)，岩性有灰色粉砂岩，也有泥岩，形如花斑;坑深4.4～6.1 m 以下为灰色粉砂质泥岩，结构不甚紧密，用手可搓碎，也能够用铁铲坑深轻易成形。预埋锚筋的钻孔揭示，4.5～6.5 m 一般(试点副SK1-3和试点副SK1-4均位于此段)无法取得岩心，由钻孔回水冲出来的多为砂粒。

试验均采用圆形刚性承压板，试面面积为500 cm2，采取逐级升压的方式加荷。考虑到昔格达岩体取半成岩的软岩性质和建坝后的实际环境，除上部SK1-1试点外，其余三个试点均作了专门的充水饱和。根据现场实测资料，饱和的效果是明显的。例如:SK1-1试点实测含水量为15%～17.5%，平均为16.3%，而另三个试点面经充水饱和后，实测含水量均在18.5%以上。又如:SK1-2试点其试面处充水饱和后的含水量达24%，而其附近岩体的实测含水量为17.5%，测算饱和度达100%。其余两个试点也程度不同地具有类似性质。

3 试验研究成果

现场昔格达地层岩体载荷试验研究成果见表1和图1。

试验成果表明:

(1)现场实测了钻孔无法取芯的弱胶结灰色昔格达岩体的变形和强度指标(试点副SK1-3和试点副SK1-4)，代表了较差的昔格达地层岩体的性质。

表1 大桥水库昔格达地层岩体现场载荷试验研究成果表

图1 载荷试验变形图

图2 载荷试验变形图

(2)试验表明，副坝地基中的昔格达岩体具有与其弱～中等胶结软岩性质相当的变形模量和承载能力。试验中，加荷受到反力锚桩抗拔强度的限制，各试点岩体在试验最大应力(大于1.014 MPa)下均未达到破坏极限，即:在承压板周围出现首条径向裂隙后，从未出现诸如荷载加不上或既使荷载加上又很快退下，承压板周围径向裂隙不断增多加宽或伸长、压力不变而变形依然增加等岩体破坏后的一般特征，也从未得到荷载的峰值。

(3)试验表明，副坝地基中昔格达岩体的变形形式主要为近似直线形式，其变形和强度指标受到岩体含水量、干容重和胶结程度的明显影响。

(4)大桥水库副坝址地基的昔格达岩体具有与弱～中等胶结软岩性质相当的变形模量和承载能力。

通过此前进行的室内试验研究工作，初步查明大桥水库副坝区昔格达地层岩块的物理性质、化学性质、水理性质和力学性质。结合此次在工程现场进行的昔格达地层岩体载荷试验研究成果，进一步查明了大桥水库副坝区昔格达地层岩体的变形及强度特性，初步查清了大桥水库副坝区的昔格达地层与攀枝花市“昔格达”在以上形状上的差异，得到了基本结论，论证了大桥水库工程在副坝址上坝线修建高29.5 m 土石坝方案的可行性，并得到了工程设计审查认可。该坝早已建成，并已安全运行多年。