爆破堆石坝堆石体主要工程地质研究关键思路分析

杨 全

（华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021）

1 工程概况

在对某水库进行筑坝时，采用了定向爆破筑坝技术，一次性爆破堆积成坝。根据记录资料显示，本次爆破过程中的炸药用量为716 t，一共爆破的土石方体积达到了139 万m3，上坝率在80%左右。爆破之后产生了一定的爆破堆积物，其平均厚度为79 m，最低鞍点坝高为80 m，坝顶的长宽分别为138 m与406 m左右，上下游平均坝坡约为1：2.4。之后，对水库进行了加固与续建，续建之后最大坝高为82.5 m，坝顶高程为2 018.50 m，水库的总库容达到了1 260.30 万m3。当前状况下，该水库的枢纽工程主要是由两部分组成，分别是因为爆破而产生的对堆积体以及输水隧洞。因为没有对爆破堆积体进行防渗体以及泄洪建筑物设置，也并没有做有效的基础处理，随着时间的推移，使得水库淤积较为严重。

2 爆破区危岩与岸坡稳定性

在运用定向爆破技术进行筑坝时，主爆区位于左岸，面积约为200 m2，副爆区位于右岸，面积约为100 m2；危岩分布范围较为广泛，面积达到了5 000 m2，在主爆区，危岩主要分布在漏斗两侧的陡崖之上，以及爆破漏斗下游2 100～2 145 m的高程范围之内；而在副爆区，危岩则主要分布在漏斗边沿大约5～20 m的范围之内。副爆区的下游侧陡高15 m左右，且岩体呈现出散体结构的特点。由于受到节理裂缝与层面等因素的影响，使得岩层相互切割，进而导致岩层表面出现不同程度的倾倒与塌落现象，这种情况在降水量多的季节尤为明显。在定向爆破时，运用地震观测仪进行了监测与记录，显示震级为5级。因爆破所产生的地震波对原生的构造裂隙以及深部岩体造成了一定程度的破坏，并由此形成了新的爆破裂隙，进而导致了危岩的产生以及深部岩体的破坏与松动。将岩体破碎程度以及岩体的完整性作为分裂依据，可将爆区的危岩分为四类，分别为极破碎碎块松动危岩带、破碎块体倾倒变形带、节理裂隙发育不利结构面组合岸坡不稳定带以及爆区漏斗堆积物。

3 爆堆体现状特征

因爆破产生的爆堆坝体的长度为138 m左右，宽度则在76～129 m的范围之内，爆堆坝体的一般高度在30～50 m的范围之间，最大坝高达到了74 m；坝顶鞍部高程为2 014 m，两侧平台的高程在2 033～2 037 m的范围之前。对其进行定向爆破直至成坝之后，未对爆堆坝体进行相应的平整处理，进而使得坡面呈现出凹凸不平的特点，且在下游坝坡形成了多级台阶。爆堆体主要包含了碎块石、滚石并夹杂少量的碎石土。经过测量统计发现，一般块径在30～50 cm的范围之间，最大的块达到了5 m。从岩性角度来看，分布最为广泛的主要是薄中层状白云岩，除此之外，还存在有一定量的页岩、泥灰岩以及硅质灰岩等，呈现出强弱风化、结构松散的特点，存在着较为严重的架空现象。为了研究爆堆体相关特性特征，先后布置了多个竖井开挖，以此对其物理力学进行一定程度的测试，经测试其平均天然容重为2.42 g/cm3，干容重在1.7～2.38 g/cm3的范围之间，不均匀系数在7～1 500的范围内，曲率系数为1～3。从压力角度来看，当垂直压力为0.1 MPa时，压缩系数为0.01～1 MPa，压缩模量为77.64 MPa，具有低压缩性的特点；而如果压力在0.4～0.8 MPa的高压状态之下，其压后的破碎达到了12%左右，爆堆料受到了较大程度的压力，颗粒破碎较为明显，因此压缩模量出现了一定程度的降低。通过对地表进行观察，爆堆体的颗粒组成呈现出不均匀的特点，颗粒的大小存在很大的差异，且结构较为松散，存在着十分严重的架空现象。因此在对竖井开挖的过程中，有好几处出现了坍塌的情况。

4 爆堆体及两岸工程地质相关问题

4.1 渗漏问题

对于爆堆坝体而言，其厚度一般在30～50 m的范围之间，最大厚度达到了75 m，整个爆堆坝体的体积大约为110 万m3，空隙率在0.320～0.388之间，平均容重在1.801～16.22 KN/m3。在爆堆坝体的不同位置、不同深度，其颗粒也存在着一定程度的差异，主要表现在组成上的差异以及结构上的差异。正是因为颗粒组成与结构大小的不同，使得架空现象严重，形成了渗漏的良好条件，经过实际检测，渗透系数在3.0×10-3～7.2×10-1cm/s范围之间，渗透系数差异大，最小渗透系数与最大渗透系数之前相差了近240倍。由此可以得出结论：爆堆坝体具有很强的渗透性，且差异性十分明显。

4.2 渗流稳定问题

在不同时间段对高水头渗漏原形进行了观测试验，测量得出的最大水头达到了658.54 m，爆堆体虽然存在着较为严重的渗流现象，但并未坍垮。经过进一步的研究与分析，主要是因为爆堆体中存在有大量的强—弱风化块石，进而构成了骨架，使得爆堆体中形成了具有稳定性的排水通道。除此之外，在爆堆体的内部还存在一定程度的管涌、接触性冲刷等渗透破坏，但这种破坏的发展具有随机性与局部性的特点，当产生渗透破坏时，爆堆坝体的内部也会存在一定程度的充填与堵塞情况，也就是说爆堆坝体中虽然存在渗流破坏现象，但并不会对骨架的整体稳定性造成影响。

4.3 两岸坡稳定以及绕坝渗漏问题

主爆区位于左岸，面积约为200 m2，副爆区位于右岸，面积约为100 m2。因爆破所产生的地震波对原生的构造裂隙以及深部岩体造成了一定程度的破坏，并由此形成了新的爆破裂隙，进而导致了危岩的产生以及深部岩体的破坏与松动。在爆破区，岩体结构呈现出结构松散的特点，自然坡度相对较大，且存在较为严重的架空现象，自然边坡稳定性差。除此之外，还存在着绕坝渗漏现象，渗漏情况较为严重，达到了369.7 万m3。

5 结语

本文主要针对爆破堆石坝堆石体主要工程地质进行研究与分析。首先结合具体实例对爆破区危岩与岸坡稳定性以及爆堆体现状特征进行了一定程度上的阐述，在此基础之上从渗漏问题、渗流稳定问题以及两岸坡稳定与绕坝渗漏问题等方面具体分析了爆堆体与两岸工程地质相关问题。综上所述，运用定向爆破技术进行筑坝时，爆堆石坝的渗漏问题是重点，渗漏情况严重会对水库的正常应用造成不良影响，因此需要对防渗措施进行科学有效的设计与应用。