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岩体的物理力学特性与渗透性分析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:另两个钻孔分别为75%和62.5%。对于7号测点,靠近洞壁的范围内,岩体完整性较差,透水率较高。除靠近洞壁附近的测段以及ZK—5孔的23.28~26.28m测段以外,三个钻孔其他测段岩体完整性较好,透水率较低,压力皆能升至5.0MPa,岩体透水率皆小于1.0Lu。

岩体的物理力学特性与渗透性分析

2.3.1 物探地震层析成像 (CT) 测试成果

2005年2月1~28日,成都勘测设计研究院物探中心在气垫调压室(桩号0+00~0+80)与引水隧洞[桩号(隧)5+993~ (管)0+050]间及气垫调压室顶拱 (桩号0+00~0+80)与水幕室 (桩号0+00~0+80)间分别进行了一组地震层析成像(CT),现将测试成果分析如下:

(1)由于引水隧洞、气垫调压室两洞不在同一高程上,故CT成像图在两洞构成的斜面上。

(2)引水洞与气垫调压室间的岩体质量总体较好,其地震纵波速度 (Vp)大多在5000m/s以上。

(3)引水洞的右壁岩体质量较气垫调压室的左壁差。引水洞右壁的深度3.0~5.0m地震纵波速度在4500m/s以下。

(4)在引水隧洞桩号5+993~5+997、6+028~6+037岩体质量相对略差,其地震纵波速度4000m/s,气垫调压室桩号0+10~0+24段波速相对较低,应是处理的重点部位。

(5)水幕室与气垫调压室间的岩体质量总体较好,其地震纵波速度 (Vp)大多在5000m/s以上。

(6)调压室顶部及水幕室底部存在卸荷松弛现象,卸荷松弛深度一般在3.0~5.0,卸荷松弛岩体波速降低,其地震纵波速度在4500m/s以下。

(7)在水幕室0+10~0+25小桩号的底部有低波速区存在。在调压室0+25~0+80大桩号的顶部,也有低波速区存在(已灌浆处理)。

2.3.2 水力劈裂地应力测试、高压压水及阶撑压力测试(www.xing528.com)

可研和技施阶段,在PD2平洞压力管道和气垫调压室内采用水压致裂法作了8组地应力测量,其成果见表1。

通过8个测点的地应力测试、高压压水试验和水力阶撑试验的结果进行综合分析,得到以下认识和结论。

(1)地应力测试结果表明:7号测点附近 (气垫调压室端墙处)最大主应力为19.66MPa,方位65°,倾向SW,倾角12°,近水平;中间主应力为13.53MPa,方位324°,倾向SE,倾角43°;最小主应力为7.52MPa,方位166°,倾向NNW,倾角44°;8号测点附近(气垫调压室右边墙,桩号0+3~0+8,高程1787.48~1788.48m),最大主应力为11.95MPa,方位71°,倾向SWW,倾角35°;中间主应力为9.60MPa,方位288°,倾向SEE,倾角48°;最小主应力为5.39MPa,方位175°,倾向近SN,倾角19°。

(2)8个测点的应力场的基本格架相同。最大主应力倾角不大,近水平,其方位为60°~70°左右。表明测点附近以水平应力作用为主。

(3)对比分析气室2个测点的测试结果,7号测点的地应力值明显高于8号测点。其原因可能是由于8号测点的岩体完整性较差、裂隙较为发育的影响结果。

表1 各测点空间地应力计算结果(水压致裂法)

(4)对高压压水试验结果进行分析,总体而言,7号测点附近岩体高压透水率低于8号测点。对于7号测点而言,ZK—4钻孔(垂直孔)中进行测试的4个测试段,压力均能升至5MPa,且透水率均小于1Lu。ZK—5钻孔和ZK—6钻孔中压力升至5MPa的测段占测段总数的百分比分别为71%和75%,在5MPa压力下透水率小于1.00Lu的测段占测段总数的百分比也分别为71%和75%;对于8号测点,其水平孔ZK—7中进行的8个测段中,压力升至5MPa的测段占测段总数的百分比仅为12.5%。另两个钻孔分别为75%和62.5%。需要指出的是,7号测点的ZK—5钻孔 (平孔)与8号测点的ZK—7钻孔(平孔)方位基本一致,但它们的测试结果却相差很大,由此可以说明8号测点附近的岩体完整性较差、裂隙发育。对于7号测点,靠近洞壁的范围内,岩体完整性较差,透水率较高。对于ZK—5平孔的2.8~5.8m测段,压力最高升至0.5MPa,对应的透水率为10.0Lu;6号平孔的2.80~7.80m测段严重漏水,无压力显示。除靠近洞壁附近的测段以及ZK—5孔的23.28~26.28m测段以外,三个钻孔其他测段岩体完整性较好,透水率较低,压力皆能升至5.0MPa,岩体透水率皆小于1.0Lu。另外,需要指出的是,在ZK—5钻孔21~26m左右的深度范围内存在一组或数条原生裂隙,该组裂隙闭合性较差,且其连通性较强,高压压水试验最高压力升至2MPa,对应的透水率为2.50Lu。

(5)对于8号测点,3个钻孔的测试结果显示了和钻孔方位的明显相关性。其中ZK—7平孔,岩芯多处破碎,裂隙发育,在进行的8个测段高压压水试验过程中,除10.50~13.64m在1MPa、3MPa、5MPa时均不漏水外,其余深度段均由于测段裂隙漏水严重,其压力值范围在0~2.6MPa。

(6)水力阶撑试验结果表明,对于7号测点,在7个测试段中,仅有1段 (ZK—5:21.56~22.80m)出现严重漏水现象,致使最高压力仅能升至1.0MPa,表明该测试段中含有张开性原生裂隙,并与周边裂隙连通。其余6个测段的阶撑压力最小值为4.70MPa,最大值为12.0MPa,其平均值为8.45MPa。对于8号测点,在其9个测段中有4段的阶撑压力不大于3MPa,其余5个测段的阶撑压力皆在7.14~8.06MPa之间。总体来看,7号测点附近的岩体抵御高水头压力的能力稍强于8号测点。

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