[发明专利]渗透变形试验的现场原状样结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗透变形试验的现场原状样结构及其制备方法。适用于各种水利水电工程中的渗透变形试验。

背景技术

我国是一个水能资源非常丰富的国家，尤其是在环青藏高原周边地区，水能蕴藏量极为丰富。据统计，我国水能资源总蕴藏量约为676×106KW，可开发的水能资源为378×106KW，其中68％分布在西南地区，但同时我国的水力能源开发又存在开发相对较低的特点。随着工业发展步伐的加快，人民生活水平的提高，开发西部丰富的水能资源，实现“西电东送”成为保证我国经济稳定快速发展的重要条件之一。

在西部地区建设大型的水利水电工程，往往会碰到建设场地地质环境复杂、工程地质不良的问题。特别是分布在坝区的各类岩体结构面，是产生各类工程地质问题的关键控制因素。工程经验表明，工程岩体的失稳与结构面的发育程度、发育位置、产状、组合特征及其工程性质有着十分密切的内在联系。不管基础岩石如何坚固，只要岩体中存在由不利的岩体结构面构成的软弱的地质界面和分割面，岩体就失去了其完整性和连续性，就有可能沿着这些结构面发生变形破坏。如许多自然斜坡发生的大规模的崩落和滑坡、人工边坡、坝基和坝肩岩体的滑移失稳。

工程实例分析可知，几乎所有大坝失事都离不开渗透压力的不良作用，而渗透压力的形成与岩体结构面的导水或阻水作用有关。岩体结构面的张裂使得库水或地下水可以渗入其内，渗入到结构面中的地下水得不到排泄造成岩体内部形成高渗透压力，是坝基或坝肩岩体失稳的诱因。

常规室内原状试验以其经济性和便捷性，在渗透变形试验方面应用十分广泛，但是由于其尺寸偏小，很难反映天然错动带的真实性状：1)错动带上下岩盘无法模拟；2)真实渗流的边界条件无法在室内反映。所以，室内试验尽管简单易行，但其试验成果通常与现场试验出入较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述情况，提供一种渗透变形试验的现场原状样结构及其制备方法，旨在结合试验点结构面具体尺寸、走向、渗透性并结合该位置供水能力、仪器安装及施工方便等综合确定试样尺寸，原状样应该完整包括岩体结构面，缓倾角层间错动带在高度方向、陡倾角断层在宽度方向，并至少保留不小于20cm厚度的完整原状破碎带。

本发明所采用的技术方案是：渗透变形试验的现场原状样结构，其特征在于所述结构呈长方体，结构的中部为含层间错动带的试样，沿试样的渗径方向布置进水仓和出水仓，进、出水仓内均填充有鹅卵石，进水仓内装有底面与试样底面等高的进水管并在进水管的进水口安装钢丝滤网，所述出水仓内装有底面与试样顶面等高的出水管；所述试样剩下的四个面包裹钢筋混凝土保护层，整个结构的最外层为只露出进水管和出水管的钢筋混凝土密封层。

所述层间错动带在岩体中的位置为缓倾角层间错动带软弱夹层宽度在10～20cm，且软弱夹层的上、下各20cm为无明显裂隙的岩石；陡倾角错动带带宽度在20～50cm，其中既包括泥化带，也包括碎石带，左、右各20cm为无明显裂隙的岩石；所述层间错动带保留不小于20cm厚度的完整原状破碎带。

所述进水管和出水管为耐高压塑料管或紫铜管。

所述钢丝滤网设两层，孔径为2mm。

本发明用于渗透变形试验的现场原状样结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1、选定取样位置后，在拟定试样位置四周和顶部10～20cm处用电动电锤向试样外钻开至少30cm宽度的工作仓面；

2、人工修样，使试样除底面外的五个面暴露出来，试样各面一旦修好，立刻用塑料布包裹并用钢模板固定；

3、安装测压管，在层间错动带的破碎带部位用电钻在试样一侧沿渗径方向等距离钻直径6～8mm，深3cm的孔，再把制作好的测压管安装在孔内；测压管采用耐高压塑料管或紫铜管，测压管顶部包裹两层孔径为2mm的钢丝虑网；

4、待试样五个面都修好后，进、出水仓面仍然用塑料布包裹并用钢模板固定，其余三面绑扎好钢筋并预留一定绑扎长度，浇筑15～20cm混凝土保护层，人工振捣密实，在洞内养护5-7天；

5、人工修整试样底面，修通部分回垫石块支撑，直到最后整体修通；

6、在洞外靠近水源位置平整一块2m×3m的场地，试样底面修通后翻倒在拖车上，运出洞外，底面朝上放置在场地中央，立刻用塑料布遮挡住试样底面并盖上钢板；

7、凿毛试样在步骤5.4中浇筑的除顶面以外的两侧混凝土保护层，并绑扎钢筋，垂直渗径方向每10cm布置一根钢筋，沿渗径方向每15cm布置一根钢筋，预留一定绑扎长度；