桓仁抽水蓄能电站坝基断层带渗透变形试验

苑平永，王立姣，刘 弘，祁德志

(1.中水东北公司工程勘察院,吉林 长春 130061；2.淄博市黄河工程局,山东 淄博 255000)

1 试验目的

主要了解断层泥的渗透稳定性（断层泥与岩石接触面的抗冲刷能力）。要求通过试验取得渗透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降（管涌）及土体整体浮动时破坏坡降（流土）。

2 试样的基本情况

F1 断层产状 Ν6°—30°E，倾 ΝW，倾角 75°，可见宽度15 m左右，真厚度约8m。为灰色—灰绿色断层泥、碎裂岩、岩屑。断层泥已高岭土化，黏粒含量高，硬可塑，滑腻感强；碎裂岩块径一般2～5 cm，呈强风化—全风化状。断层影响带为安山凝灰集块岩，接触部位节理裂隙发育，呈片状，薄层厚度约5 cm，岩石呈强风化状态。

3 试样制备

取样位置由地质人员选定，试验人员根据地质人员所选定的位置，清除表部覆盖物，视岩性的实际情况确定具体制样方法，以确保试样的天然结构，认真切取，不得扰动。此次取样，因岩体节理裂隙发育，呈片状，脆弱易碎，即按试验所需尺寸，以钎锤、扁铲凿刻成形。清除扰动岩屑后原位套试验筒，沿筒的内壁灌注水泥砂浆。待砂浆凝固后切除试样下端。安装仪器底座。从填料口向试样的上游面（进水面）充填缓冲料（卵砾石）防止试样凌空脱落，完成取样。此次共取3组原状试样：F1—1，F1—2为岩石与断层泥接触带，F1—3为断层泥。

4 试验方法

根据F1断层带的断层泥（岩石与断层泥接触带及断层泥）的性状，适宜采用原状样大型渗透试验方法。此法可切取大体积试样（试样筒直径为30～80 cm、高度为 40～100 cm），试样与试样筒之间以水泥砂浆灌注止水，试验在封闭体内进行，具有良好的渗流条件。测压管插入试样内部，分析内部和边界的冲刷、细粒移动等情况，测压管垂直间距10 cm。进水口填充砂砾石作缓冲层，出水面不加反滤压重，试验人员可直观水下试样表面的管涌现象。严格执行中华人民共和国行业标准SL237—1999《土工试验规程》中粗颗粒土的渗透及渗透变形试验方法进行试验。

1）试样饱和。试验用水为贮存多天且进行碳和海绵体过滤的自来水，水温与室内温度相等。饱和时的水流方向与试验时的流向一致，由下向上。饱和坡降约0.5～1.0，一般8～12 h提高一次水头，待饱和水出现于试样下游面（出水面）时，视为达到饱和，当试样饱和并在溢流口出现水流时，开始试验。

2）试验时的水力坡降由小到大，级差先小后大，逐级提高。

3）测试的时间间隔为0.5～4 h，当测压管水位及渗流水量连续3次基本不变，且不出现新的泉眼和异常现象时视为稳定，稳定后抬高下一级水头,直至试样破坏,试验结束。

5 关键技术问题

1）现场切取原状试样是关键技术问题，试样体积大，断层带破碎，取样方法稍有差错，试样即散，这样既浪费时间又会延误工期。因此解决这一问题,有经验专业技术人员必须到场亲自取样，以保证试验顺利进行。

2）试验过程时间长、必须连续不得间断，按排好试验人员三班倒，确保试验质量。

3）试样饱和结束，从抬高第一级水头开始，每隔30～60 min测读测压管水位，测量流量及水温。仔细观察水面出现的多种现象，如水的浑浊程度、冒气泡、细颗粒的跳动、移动或被水流带出、土体膨胀以至悬浮等，一并做好记录。素描出现异常的位置，必要时应照相。卸样时要做好描述。

6 试验结果

试验在无反滤压重，由下向上垂直渗透条件下进行。渗透变形试验成果表明：

1）F1—1试样为岩体与断层泥接触带，在渗压水作用下，首先失稳的是岩体裂隙中的自由颗粒，形式为冲刷，冲刷结果只是渗漏量略有增加，而不影响岩体稳定。失稳的是断层泥，其破坏形式为流土。

2）F1—2试样为岩体与断层泥接触带，岩体部分用水泥砂浆封闭，岩土界面之间未见冲刷现象，两者同时在水压作用下，首先失稳的是断层泥而不是岩体，其破坏形式为流土。

3）F1—3试样为断层泥，为流土破坏。