大岗山水电站坝基辉绿岩脉工程地质特性研究

摘要

辉绿岩属于矿物成分强度高、颗粒均匀、组织致密、胶结好，岩石力学强度较大、弹性模量较高，因而工程性状较好的岩体。但众多工程实例表明，辉绿岩（脉）并非为理想工程岩体，因其易蚀变，节理裂隙发育，常表现出一种较为软弱的工程地质特性，给工程活动带来不利影响。在建大岗山水电站坝区穿插两百余条辉绿岩脉，辉绿岩脉在后期各种内外地质动力作用下，产生一系列的蚀变和变形破坏现象，其性状发生明显变化，形成坝基岩体的软弱结构面，甚至软弱夹层，极大地影响拱坝坝基岩体的稳定性。
　　本文通过收集前人研究资料，查明坝区区域地质条件和坝址区工程地质条件基础上，对大岗山坝基辉绿岩脉建造特征、变形破坏特征、物理力学性质等工程地质特性进行详细系统的分析，从辉绿岩脉自身变形、对坝基抗滑稳定性的影响以及抗渗透特征三方面评价辉绿岩脉对工程影响特征，最终提出了相应的处置措施。主要认识与成果如下:
　　(1)大岗山坝区辉绿岩为一种浅成侵入岩，岩脉的侵位受引张作用控制，形成时代为海西末期—印支早期，与峨眉山玄武岩有着同源演化关系。辉绿岩脉走向主要为主要为近SN（包括近SN、NNW和NNE）和NE，倾角较陡，岩脉延伸和宽度差异显著。与花岗岩接触关系分为三类:焊接式接触、裂隙式接触和断层式接触三种，以裂隙式接触和断层式接触为主，岩石普遍发生不同程度的蚀变作用。
　　(2)坝基辉绿岩脉中节理裂隙发育，绿泥石化蚀变现象明显。根据变形破坏特征，可将坝基岩脉结构划分为次块状结构、镶嵌结构、块裂结构、碎裂结构和散体结构;辉绿岩脉蚀变程度与辉绿岩与花岗岩接触面类型有关，辉绿岩蚀变主要表现为绿泥石取代岩石中的原岩矿物，蚀变矿物呈细鳞片状集合体，坝基辉绿岩在经历了多期次原生热液蚀变、动力构造蚀变和后期次生风化蚀变后，极大的降低了辉绿岩脉物理力学性质，使其成为坝基的重要地质缺陷。
　　(3)坝基辉绿岩脉可作为坝基的一种软弱结构面，根据其结构面特征，将结构面划分为两个大类，六个亚类;岩体质量划分为3大类:Ⅲ类（包括Ⅲ1类和Ⅲ2）、Ⅳ类和Ⅴ类。
　　(4)坝基走向近SN向（包括NNW向、SN向和NNE向）的辉绿岩脉分布最多，宽度最大，受后期改造最为明显，岩体结构最为破碎。NE向辉绿岩脉分布相对较少，受后期改造明显，岩体结构也较为破碎，EW发育程度最少，受后期改造作用较少，岩体结构相对完整。
　　(5)对次块状结构辉绿岩、镶嵌结构辉绿岩和碎裂结构辉绿岩三种岩类进行石室内常规物理力学实验分析来看，辉绿岩各项指标随着岩体结构类型和岩体质量的变差，岩石密度、弹性模量、纵波速度和抗压强度均降低，吸水率和泊松比升高。但岩石总体来说均较为坚硬，说明辉绿岩工程性质主要由岩体结构所决定的。
　　(6)辉绿岩岩石三轴试代表了坝基镶嵌结构辉绿岩的三轴实验性质。原位变形实验客观反映了代表镶嵌结构和碎裂结构辉绿岩脉的变形性质。
　　(7)大岗山左岸坝基开挖揭示主要岩脉有17条，规模较大且对工程可能有影响的辉绿岩脉有β28、β21、β41、β73、β93。右岸坝基开挖揭示主要岩脉有36条，规模较大且对工程可能有影响的12条，分别为β97、β4、β85、β62、β68、β73、β142、β16、β43、β8、β40、βj674。辉绿岩对坝基工程影响主要体现在两方面:一是辉绿岩脉作为软弱结构面影响坝基抗滑稳定性;二是辉绿岩脉破碎带，成为坝基渗漏主要通道，影响坝基岩体的抗渗能力。
　　(8)辉绿岩作为影响坝基岩体稳定的地质缺陷，根据其规模、性状、出露位置等不同特性，提出相适应的的措施进行加固处理。处理措施主要有混泥土置换处理、机械刻槽及清基、固结灌浆处理和特殊部位的帷幕灌浆四种。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 辉绿岩(脉)研究现状

1．2．2 工程地质特性研究现状

1．3 研究内容、思路及技术路线

第2章 研究区工程地质条件

2．1 区域地质概况

2．1．1 区域构造

2．1．2 区域地层

2．1．3 区域构造演化及应力场

2．2 坝区工程地质条件

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造

2．2．4 水文地质条件

第3章 坝区辉绿岩脉建造特征

3．1 辉绿岩脉空间发出特征

3．2 与花岗岩接触关系

3．3 辉绿岩脉岩石学特征

3．4 辉绿岩脉的成生环境

第4章 坝基辉绿岩改造特征及分类

4．1 辉绿岩脉动力改造特征

4．2 辉绿岩脉结构类型特征及分类

4．3 辉绿岩脉蚀变特征

4．3．1 辉绿岩脉蚀变产出特征

4．3．2 辉绿岩脉蚀变岩石矿物学特征

4．3．3 辉绿岩脉蚀变成因解释及工程意思

4．4 辉绿岩脉性状特征及分类

4．5 辉绿岩脉岩体质量特征

4．6 各组辉绿岩脉变形破坏特征

第5章 辉绿岩脉物理力学性质特征

5．1 辉绿岩常规实验成果研究

5．2 辉绿岩三轴压缩实验成果研究

5．3 辉绿岩脉原位变形试验研究

5．3．1 试验研究对象及试验点地质条件

5．3．2 原位变形试验研究成果与分析

第6章 辉绿岩脉工程特性评价及处置措施

6．1 主要辉绿岩脉特征及对拱坝影响分析

6．1．1 左岸坝基主要辉绿岩脉特征及对拱坝影响分析

6．1．2 右岸坝基主要辉绿岩脉特征及对拱坝影响分析

6．2 辉绿岩脉对坝基抗力体抗滑稳定性地质分析

6．3 坝基辉绿岩渗透特性分析

6．3．1 辉绿岩脉渗特性试验研究

6．3．2 辉绿岩脉渗特性地质分析

6．4 辉绿岩脉处理措施

6．4．1 处理思路和方式

6．4．2 混凝土置换处理

6．4．3 固结灌浆处理

6．4．4 机械刻槽及清基处理

6．4．5 特殊部位的帷幕灌浆

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果