浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数

浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数

中水东北勘测设计研究有限责任公司地质处

二oo八年一月

目录

1、坝基岩体力学参数

2、SDJ21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级

3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪参数的依据和确定。

3.1依据

3.2确定

4、设计规范与勘察规范相比较

4.1分类指标及岩体特征

4.1.1分类指标

4.1.2岩体特征

4.2混凝土与岩体面抗剪参数

5、坝体岩体抗剪强度试验值，建议值与地质规范相比较

6、岩体变形模量试验

7、小结

1、坝基岩体力学参数

混凝土坝基岩体与混凝土接触面和岩体抗剪参数表1－1。

混凝土坝设计规范提出岩体与混凝土接触面抗剪断参数是根据I、II类岩体试验值（峰值平均值）打了折扣提出的，III、IV类岩体逐级下降。岩体抗剪断参数未见说明，II~IV类围岩与公路设计规范基本一致。

2、SD21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级

坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数计算值表2－1。

表2－1

3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数的依据和确定

3.1依据

1）将近年来及以往国内40个大、中型水利水电工程，百余组混凝土与基岩接触面统计，将表列f′、C′值，若基岩内无软弱夹层或软弱结构面时，中等以上岩石与150#混凝土以上接触面的抗剪断强度比较集中f′=1.0~1.5 ，C′=3.0~15 Kg/cm2。C′值较低者多数为软弱岩体，例如大化坝基的泥岩夹灰岩，八盘峡坝基的粘土质砂岩以及葛洲坝的粘土质粉砂岩等。

2）梅剑云统计56个工程148组混凝土与坚硬岩石胶结面的试验

资料，提出保证率95%时，f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.33 Kg/cm2。（I、II）

3）英国哈兰法•林克统计16个国家55组混凝土与基岩基础面的抗剪试验，除去泥灰岩、强风化岩石、岩石节理或层理等很低且分散时，大多数f ′=1.0~1.5 ，C′=4~16 Kg/cm2。

4）前苏联尤••何•菲什曼统计了23个工程30组试验成果，

f ′=1.0~1.5，C′=4~16 Kg/cm2。

5）美国垦务局77年“混凝土重力坝设计准则”，认为混凝土与岩石接触面及岩石内部的凝聚力和内摩擦力，都由实验和现场试验来测定，但仍以室内试验为主，现场只做少量节理面抗剪强度试验，还认为较完整岩石与混凝土之间的抗剪强度一般不是控制面，可以采用混凝土之间的指标f ′=1.0，C′值为0.1混凝土抗压强度（一般说C′值偏大，我国提出0.065~0.070）。

6）日本相当于我国中等及以上岩石抗剪断强度f ′=0.8~1.43

C′=2.0~4 MPa，（日本混凝土强度为300#，我国为150~200#）。

总体中等以上岩石的f ′、C′比较接近。

3.2确定

依据《水利水电工程地质勘察规范GB50287-99》、《水利水电工程岩石试验规程Sl264-2001》、《水利水电坝基岩石开挖施工规范》等规范岩块单轴饱和抗压强度大于600Kg/cm2，变形模量超过10×104Kg/cm2好岩石，前述坚硬岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度指标f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.3 Kg/cm2（峰值平均值，下同）。将好

岩石以上的岩石抗剪断指标上限值定为f ′=1.5 ，C′=15 Kg/cm2，下限指标定为f ′=1.0 ，C=9 Kg/cm2，其下限分别比平均值降低20%和27%。中等岩石的抗剪断指标70~85%以上，f ′=1.0，C′=8 Kg/cm2，下限值定为f ′=0.9，C′=7 Kg/cm2。较差的岩石抗剪断指标下限值

f ′=0.7，C′=3 Kg/cm2，上限指标不超过中等岩石，这种岩体只能修中等高度中较低的坝和低坝，一般坝高40m以下的坝，即使取用较小的抗剪断和凝聚力，对坝的稳定起重要作用。

4、设计规范与勘察规范相比较

4.1分类指标及岩体特征

4.1.1分类指标

设计规范以岩块单轴饱和抗压强度（Rb），岩体变形模量（E r）及岩体纵波速度（Vp）为依据，而Vp要求偏高。

地质规范以岩块单轴饱和抗压强度（Rb），岩体变形模量（E0）为依据。把I类岩石的Rb >100 MPa，降为＞60 MPa。

4.1.2岩体特征

设计规范岩体工程分类，岩性特征见表4－1。

地质规范坝基岩体工程地质分类见勘察规范附录L（略）。

两个规范岩体分类岩体特征差别如下：

I类岩石

设计规范要求Rb>100MPa ，裂隙面间距大于100cm，为新鲜岩石。地质规范要求Rb>60MPa，结构面间距大于100cm或一般为100~50cm。

II类岩石

设计规范要求Rb=100~60MPa，裂隙面间距100~50cm，为微风化岩石。地质规范要求Rb>60MPa或Rb=60~30MPa，要求岩体结构特征同I类，具备相同力学性质，结构面间距100~50cm或50~30cm。

III类岩石

设计规范要求Rb=60~30MPa，裂隙间距50~30cm，为弱风化岩石。地质规范将III类岩石分为III1和III2。Rb>60MPa；III1类结构面间距50~30cm，岩体较完整，岩体中分布有缓倾角或倾角（坝肩）的软弱结构面或存在影响坝基或坝肩稳定的楔体或棱体；III2类结构面间距30~10cm，岩体完整性差，岩体抗滑，变形受结构面的抗剪强度控制。Rb=60~30MPa：III1类岩体结构特征基本同II类；III2类结构面间距50~30cm，多闭合，岩块间嵌合力较好，贯穿性结构面不多见。Rb>15MPa：III类结构面间距大于100cm，岩体呈各向同性力学特征。

IV类岩石

设计规范要求Rb=30~15MPa，裂隙间距小于30cm，为强风化岩。地质规范将IV类岩石分为IV1和IV2。Rb>60MPa；IV1类结构面间距30~10cm或小于10cm，存在不稳定岩体，不宜作高坝地基；IV2类结