铜场水库导流洞岩体膨胀特性分析及评价

向新益

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830091）

铜场水库导流洞岩体膨胀特性分析及评价

向新益*

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830091）

新近系的砂岩、泥岩在新疆广泛分布，岩体膨胀对工程的建设影响较大；结合铜场水库工程导流洞岩性进行分类并取样试验，对导流洞岩体的膨胀性做出了分析和评价，为工程建设提供了基础设计资料。

新近系；泥岩；膨胀性

1 概述

铜场水库工程位于新疆阿克苏地区库车县境内库车河中游，水库枢纽由大坝、泄洪（兼导流）洞、表孔泄洪洞等组成，坝顶高程1334.0m，最大坝高59m，工程规模属中型三等工程。

泄洪（兼导流）洞进口底板高程1292.0m，出口底板高程1284.3m，为无压城门洞型，洞身断面尺寸6m×8.3m。进口位于坝轴线上游235m处的左岸。导流洞洞身长470m，轴向177°，洞轴线与岩层走向近直交。

表1 铜场水库岩块膨胀性试验成果汇总表

表2 膨胀岩判定分级标准

表3 铜场水库导流洞岩体中易溶盐化学成分表

导流洞分布的岩性为新近系中—上新统N1-2k2～N1-2k4岩层，岩层产状276°SW∠60°～70°，岩层走向线与洞轴线夹角81°，洞室分布的岩性主要有粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩、砂岩组成；根据岩性划分统计，青灰色砂岩一般厚2～4m。薄者0.3m，岩石坚硬，较完整，约占36%；泥质粉砂岩一般厚20～50cm，约占40%。粉砂质泥岩一般厚10～40cm，约占26%。由于构成导流洞的岩性有泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩等，该类岩层的膨胀特性以及对工程的影响应查明并评价。

2 勘察试验及评价

为了查明导流洞岩体的膨胀性，根据岩性的分类和取样，分别进行了岩土的颗粒组成、自由膨胀率δef、膨胀率δep、膨胀力Pe、岩块干燥饱和吸水率等岩石的膨胀性试验，试验参数见表1，岩土的膨胀性国内和国际判定的标准不一，行业之间还有差别，多以自由膨胀率指标为主，判定标准见表2，从试验成果资料（表1）分析与膨胀岩判定分级标准（表2）可以看出，泥质粉砂岩和粉砂质泥岩都具有非—弱膨胀潜势。

膨胀岩的膨胀性状主要由组成岩石的矿物种类和矿物成分含量以及岩体的含水量变化决定；导流泄洪洞岩石天然含水率2.1%～4.9%，干燥饱和吸水率一般10%～15%，自由膨胀率34%～45%，＜0.005mm的粘粒含量基本小于30%，＜0.002mm的胶粒含量小于15%,从上述指标分析导流泄洪洞岩石的膨胀性不强。

通常情况下，泥岩、页岩、长石云母、蛇纹岩等岩石中含有大量的亲水矿物，使岩石产生膨胀，除此之外，岩石中大量含有无水芒硝（Na2SO4）、硬石膏（CaSO4）、钙芒硝（CaSO4·Na2SO4）等矿物易产生盐胀。

通过对岩石中所含盐分的土简试验和化学成分分析，导流泄洪洞分布的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩岩土主要为氯盐渍—弱盐渍土，个别为氯盐渍—中盐渍土和亚氯盐渍—中盐渍土。 经过岩土中离子成盐计算（见表3），导流泄洪洞分布的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中成盐的主要物质为氯盐，硫酸盐含量不高。根据《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001规范，当土中硫酸钠含量不超过1%时，可不考虑盐胀性；因此，导流泄洪洞岩体不存在盐膨胀问题。

3 结论

从岩石的干燥饱和吸水率、自由膨胀率、粘粒、胶粒含量综合分析导流泄洪洞中的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩石具有弱膨胀性，不存在盐渍岩土膨胀问题；从上述指标分析导流泄洪洞为弱膨胀岩体，膨胀性不强，工程未进行抗膨胀设计和处理，工程运行已5年，导流洞混凝土完好。

[1] 何满朝.软岩的概系及其分类[M].北京：煤炭工业出版社，1999.37-47.

[2] 王小军.膨胀岩的判别与分类和隧道工程[J].水文地质工程地质，1995，15（4）：79-86.

[3] 国家质量技术监督局，中华人民共和国建设部.GB50287—2008水利水电工程地质勘察规范[S].2008.

[4] 中华人民共和国建设部，国家质量技术监督局.GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].2009.

TV223

A

1004-5716(2015)02-0005-03

2014-08-06

向新益（1963-），男（汉族），四川苍溪人，高级工程师、注册岩土工程师，现从事水利水电工程地质勘察及岩土检测试验工作。