一种坝基“硬、脆、碎”岩体流变特性的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及岩体检测方法，特别涉及一种坝基"硬、脆、碎"岩体流变特性的检测方 法。
【背景技术】
[0002] 我国西部地区涌现出一大批已建、在建和筹建的高拱坝，这些高拱坝工程规模巨 大，均要求建基于坚硬较完整岩体上，在高拱坝的设计过程中，拱坝建基岩体的选择至关重 要，高拱坝坝基应利用坚硬较完整岩体，但坝基往往存在一些地质缺陷，如不连续软弱结构 面、软弱夹层、蚀变岩带和层间挤压错动带等软弱岩带以及"硬、脆、碎"岩体等。"硬、脆、碎" 岩体系指岩质坚硬、性脆、隐微裂隙发育的岩体，加载受力后易发生瞬时弹性变形，卸载释 压后隐微裂隙易显现。该类岩体一般岩石单轴饱和抗压强度大于60MPa，且岩体内隐微裂隙 发育，如基性岩浆岩、沉积岩中的白云岩等。坝基岩体在开挖卸荷、坝体荷载及高渗透水压 的长期作用下将呈现出与时间有关的的变形特性，主要表现为松弛、蠕变、弹性后效、时效 强度和流变损伤断裂等，对高拱坝的施工安全及长期运行稳定产生不利影响，需要加深勘 察设计论证，并采取针对性基础处理措施。当认识不到位、处理不当时，施工、运行期工程可 能出现事故或留下安全隐患。
[0003] 法国马尔帕赛拱坝，坝高66. 5m，右岸上部发育平行坝基的断层，大坝于1959年12 月2日突然溃决，造成400余人死亡；我国安徽省梅山连拱坝，坝高88m，1962年11月6日 右岸坝基突然大量渗漏水，坝体出现几十条裂缝，大坝处于危险状态，被迫放空水库进行加 固；陈村重力拱坝，坝高76. 3m，1977~1979年低水位运行时，发现大坝下游面105m高程处 水平向大裂缝明显扩展，拱冠部位裂缝扩展I. 39mm，河床10个坝段的缝深超过5m，坝体出 现严重缺陷；佛子岭连拱坝，坝高75. 9m，1993年11月下旬河床13个垛墙顶向下游的位移 量都超过了历史最大值，被迫控制水位运行。这些拱坝出现较大变形与破坏，在很大程度上 是与坝基岩体软弱岩带等在荷载长期作用下产生流变变形密切相关。
[0004] 流变性质是指材料的应力一应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具 有时间效应的现象称为流变现象。岩体的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。已有的流变试 验结果表明，岩体的流变性质与岩体的物质组成、结构构造及其所处的地应力等地质条件 密切相关。
[0005] 岩石材料流变力学特性的试验研宄对象目前仍以岩石为主，较少数工程进行节理 岩体流变试验。成果主要集中在对软岩流变力学特性的试验研宄上，主要针对岩体抗变 形性进行了不同加载条件下的单、三轴压缩蠕变试验，但针对坚硬、性脆、隐微裂隙发育的 "硬、脆、碎"岩体的流变性质的检测方法仍处于空白。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种坝基"硬、脆、碎"岩体流变特性的检测 方法，以达到对坝基"硬、脆、碎"岩体存在的流变现象进行有效的检测。
[0007] 本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是一种坝基"硬、脆、碎"岩体流变应力 阈值的检测方法，包括以下几个步骤：
[0008] 步骤1、检测坝基"硬、脆、碎"岩体的蚀变特征，得出岩体流变影响量；
[0009] 步骤2、对坝基系统布置长观孔，利用钻孔声波及全景图像结合蚀变特征及卸荷试 验测试坝基"硬、脆、碎"岩体的开挖松弛效应；
[0010] 步骤3、选择坝基"硬、脆、碎"岩体的代表性岩石，对其进行流变试验，并对试验后 的岩石进行变形模量采集；
[0011] 步骤4、根据坝基"硬、脆、碎"岩体的岩体流变影响量、开挖松弛效应及变形模量计 算得出坝基"硬、脆、碎"岩体应力一一应变与时间的关系曲线，从而确定坝基"硬、脆、碎"岩 体的流变应力阈值。
[0012] 具体的，岩体流变影响量至少包括变形模量的影响量、抗剪强度的影响量及纵波 波速的影响量。
[0013] 具体的，所述步骤2中，岩体的开挖松弛效应至少包括岩体的变形松弛特征及时 空效应。
[0014] 具体的，所述步骤3中，所述流变试验至少包括现场压缩蠕变试验、现场变形试 验、现场直剪试验及声波测试。
[0015] 具体的，所述岩体变形模量至少包括长期变形模量、瞬间变形模量、弹性模量、长 期剪切流变强度及瞬时抗剪强度。
[0016] 本发明的有益效果是，通过对"硬、脆、碎"岩体的蚀变特征、变形模量及开挖松弛 效应等进行研宄，从而计算获得"硬、脆、碎"岩体的流变特性，从而填补了现有技术中只 有针对软岩体流变特性的检测方法的空白，对岩体的特性有了进一步的研宄，揭示出坝基 "硬、脆、碎"岩体的流变特征与破坏规律，进而方便更好的研宄坝基岩体工程地质特性及其 相应的处理方式。
[0017] 说明书附图
[0018] 图1为本发明实施例中X衍射分析图谱；
[0019] 图2为本发明实施例中为含裂隙试件和较完整试件围压为IOMPa分级加轴压的体 积应变~时间关系曲线；
[0020] 图3为本发明实施例中为含裂隙试件和较完整试件围压为IOMPa分级加轴压的体 积应变~时间关系曲线；
[0021] 图4为本发明实施例中典型的蠕变曲线；
[0022] 图5为本发明实施例中EJ19-2 (丄）辉绿岩表面压缩蠕变分级变形~时间曲线；
[0023] 图6为本发明实施例中EJ19-3 (丄）辉绿岩表面压缩蠕变分级变形~时间曲线；
[0024] 图7为本发明实施例中EJ19-1 (丄）"硬、脆、碎"辉绿岩原位变形试验压力~变 形关系曲线；
[0025] 图8为本发明实施例中^219-3(丄）"硬、脆、碎"辉绿岩原位变形试验压力~变 形关系曲线；
[0026] 图9为本发明实施例中III2类辉绿岩剪切流变强度计算值与瞬时抗剪强度试验值 对比曲线；
[0027] 图10为本发明实施例中含Bl结构面岩体剪切流变强度计算值与瞬时抗剪强度试 验值对比曲线；
[0028] 图11为本发明实施例中围压15MPa、分级加卸轴压的流变曲线；
[0029] 图12为本发明实施例中典型的三轴流变压缩条件下应力-应变曲线中的体积应 变变化规律。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及实施例具体描述本发明：
[0031] 本发明针对现有技术中岩石材料流变力学特性的试验研宄对象目前仍以岩石为 主，较少数工程进行节理岩体流变试验，成果主要集中在对软岩流变力学特性的试验研宄 上，主要针对岩体抗变形性进行了不同加载条件下的单、三轴压缩蠕变试验，但针对坚硬、 性脆、隐微裂隙发育的"硬、脆、碎"岩体的流变性质的检测方法仍处于空白的问题，提供一 种坝基"硬、脆、碎"岩体流变应力阈值的检测方法，首先，检测坝基"硬、脆、碎"岩体的蚀变 特征，得出岩体流变影响量；其次，对坝基系统布置长观孔，利用钻孔声波、全景图像结合蚀 变特征及卸荷试验测试坝基"硬、脆、碎"岩体的开挖松弛效应；然后，选择坝基"硬、脆、碎" 岩体的代表性岩石，对其进行流变试验，并对试验后的岩石进行变形模量采集；最后，根据 坝