坡月水库坝基岩体抗剪强度取值分析

黄泽安，蒋井源

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

坡月水库位于巴马县甲篆乡坡月村境内，设计正常蓄水位为385.5 m，有效库容140 万m3，总库容173万m3，是一座以给下游村镇供水为主，兼顾灌溉的综合利用小（1）型水库。大坝为混凝土重力坝，由左岸重力坝段、溢流坝段、右岸重力坝段组成，最大坝高约为64.6 m，坝顶长145 m，坝顶宽6 m。

2 坝址基本工程地质条件

坡月水库位于坡月村南西侧约1.5 km 的坡月溪上，坝区河谷狭窄，两侧山坡陡峻，属典型的山区“V”型河谷。坝址出露地层主要为三叠系中、下统的砂泥岩组合岩体（T1、T2b1～T2b5、T2l）及第四系残坡积与冲洪积物，岩层产状较为稳定，一般为N20°～40°W，SW∠55°～65°，基本倾向上游，为单斜构造，发育有两条断层（F1、F2），其中F1 断层经右坝肩附近通过。根据勘察成果，左岸斜坡段岩体强风化下限埋深为10～24 m，河床段强风化下限埋深为7～9 m，右岸斜坡段强风化下限埋深为8.5～19 m。左、右岸地下水位埋深达30～40 m，主要来源于大气降水渗入补给，向坡月溪排泄。一般地，覆盖层、强～弱风化层均为中等透水，微风化层多为弱透水。

3 坝基岩体抗剪强度建议值

坡月水库坝址出露岩性主要为三叠系中统板纳组（T2b1～T2b5）的长石石英砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质页岩，其中微风化长石石英砂岩的单轴饱和抗压强度平均值为79.7 MPa，属坚硬岩；微风化泥质粉砂岩饱和单轴抗压强度平均值为20.9 MPa，属较软岩；微风化粉砂质页岩饱和单轴抗压强度平均值为14.0 MPa，属软岩。坡月水库坝址岩体工程地质分类及抗剪强度见表1、坝址岩体抗剪强度建议值见表2。

表1 坡月水库坝址岩体工程地质分类及其抗剪强度表

表2 坡月水库坝址岩体抗剪强度建议值表

坡月水库大坝共分为12个坝块，坝基各坝块按岩性组成和比例采用加权平均法提出的抗剪强度建议值等见表3。

表3 坡月水库大坝坝基各坝块岩体工程地质评价

4 坝基岩体试验及对比分析

4.1 现场直剪试验

坝基开挖后，为了进一步核实坝基岩体力学参数，在③、④、⑤、⑥共4个坝块选定比较典型的试验点进行现场混凝土与坝基岩体接触面直剪试验，最终试验结果见表4。

表4 坡月水库大坝岩体现场直剪试验成果表

3.2 对比分析

将表3对应的抗剪强度建议值与现场抗剪强度试验结果（表4）进行对比，结果见表5。

表5 加权平均法建议值与试验值对比统计表[1]

从表3～表5可以看出：

（1）除③坝块没有夹粉砂质页岩外，坝基岩体岩性和勘察成果基本一致。

（2）岩体抗剪强度现场试验成果普遍比设计时提出的建议值高。

本次抗剪强度建议值是通过加权平均法提出，其方法是先通过室内岩石试验获得基本岩石抗剪强度值，再综合岩石风化状态、岩体完整性等折减得出某一类岩体的抗剪强度指标，最后通过统计某一岩组或某坝块各类岩体的比例并按强度与比例关系进行抗剪强度加权平均，提出某岩组或坝块的抗剪强度建议值。进一步研究开挖后坝块和试验点情况，分析现场抗剪强度高的原因，主要有：

（1）岩石抗剪强度通过类比选取，折减值偏大，造成岩体整体抗剪强度偏低。

（2）岩体比例存在误差。岩体在形成的地质过程中，长石石英砂岩、泥质粉砂岩以及粉砂质页岩几种岩性相互共存，精确量化其中比例难度大。

（3）试验选点代表性以及试验组数有限，对结果影响也比较大。

考虑了影响因素，可以看出设计建议值与试验值有比较强的相关性，说明通过加权平均法提出的建议值基本合适，方法合理。

5 结语

确定坝基岩体抗剪强度建议值是一个复杂地质问题，坡月水库在综合各方意见后最终还是维持设计提供的建议值，对加权平均法建议值与试验值进行对比，充分说明设计提出建议值的取值方法是合适的。所采用的加权平均法是一种基本数理统计方法，该方法充分利用室内试验成果，综合利用地质测绘成果，应用到坝基岩体抗剪强度建议值中，具有成本低、时间快、准确性高等优点，针对中小型水利工程尤其是重力坝坝区，勘探工作量有限，现场试验缺乏等条件下提供坝基或较大面积建筑物地基岩体抗剪强度建议值，使用该方法合理可行。