三峽水庫(kù)岸坡侏羅系紅砂巖滲透特性試驗(yàn)研究.pdf

1、在水庫(kù)運(yùn)行期,巖質(zhì)岸坡上不同位置的巖體所經(jīng)歷的水的作用是有差別的。岸坡防洪限制水位以下的巖石在水庫(kù)運(yùn)行期間始終浸泡于庫(kù)水中,且由于庫(kù)水位的周期性變化而受到周期性變化的滲透壓作用;在防洪限制水位以上及正常蓄水位之間“消落帶”內(nèi)的巖石,由于庫(kù)水位的周期性變化而處在“濕干”交替作用的環(huán)境中。本文以侏羅系聶家山組紅砂巖為研究對(duì)象,根據(jù)岸坡“消落區(qū)”和防洪限制水位以下區(qū)域巖體受庫(kù)水作用的特點(diǎn),通過自主研發(fā)模擬庫(kù)水位變化環(huán)境的巖石滲透儀器,分別開展

2、紅砂巖在周期性變化滲透壓和“濕干”交替作用環(huán)境條件下的滲透試驗(yàn),輔以超聲波測(cè)試和掃描電鏡(SEM)測(cè)試,研究水庫(kù)岸坡紅砂巖在水庫(kù)運(yùn)行期的滲透特性變化規(guī)律。本文主要的研究成果概括如下:
　　1)針對(duì)岸坡防洪限制水位以下區(qū)域巖石在庫(kù)水周期性變化過程中受周期性滲透壓作用的特點(diǎn),對(duì)紅砂巖試樣在周期性變化滲透壓(0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa)作用下進(jìn)行連續(xù)滲透試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa連續(xù)周期

3、性滲透壓作用下,紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)均呈現(xiàn)出先逐漸減小后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)。
　　2)經(jīng)歷連續(xù)滲透試驗(yàn)的試樣在每個(gè)滲透周期結(jié)束后,都會(huì)有巖石碎屑隨水滲出,經(jīng)干燥處理后稱量其碎屑的質(zhì)量。結(jié)果表明,碎屑的質(zhì)量隨著連續(xù)滲透周期次數(shù)的增加是減少的,在經(jīng)歷四次連續(xù)滲透過程之后,碎屑的質(zhì)量已經(jīng)很小且變化不大。這可以在一定層面上解釋連續(xù)滲透之后,紅砂巖滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)的變化出現(xiàn)先減小再穩(wěn)定的規(guī)律。
　　3)針對(duì)

4、岸坡“消落區(qū)”巖石在庫(kù)水周期性變化過程中浸濕與干燥交替出現(xiàn)的特點(diǎn),使紅砂巖試樣經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0.3MPa穩(wěn)定滲透壓條件下進(jìn)行)過程。試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)歷該過程的紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)都是先減小再逐漸趨于穩(wěn)定。但與經(jīng)歷0.1MPa-0.9MPa-0.1MPa周期性滲透過程后的紅砂巖相比,其滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)減小的幅度要小。
　　4)對(duì)經(jīng)歷連續(xù)滲透的紅砂巖和經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0

5、.3MPa穩(wěn)定滲透壓條件下進(jìn)行)過程的紅砂巖在每一個(gè)試驗(yàn)周期結(jié)束后進(jìn)行波速測(cè)試與電鏡掃描測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,與連續(xù)滲透過程相比,“濕干循環(huán)”過程在第一個(gè)周期過后對(duì)紅砂巖波速的影響要小,在八個(gè)周期結(jié)束后,其波速相對(duì)于第一次減小后的量有所回升,但電鏡的結(jié)果顯示,在經(jīng)歷連續(xù)滲透過程之后,其表面顆粒形態(tài)的變化更明顯,泥化發(fā)展的速度也更快。
　　5)對(duì)經(jīng)歷連續(xù)周期性滲透試驗(yàn)后試樣在穩(wěn)定滲透狀態(tài)下的過程進(jìn)行研究,獲得了紅砂巖試樣在不同滲透壓力

6、下的滲透速度,在此基礎(chǔ)上,可以實(shí)現(xiàn)通過增大巖石試樣的滲透壓力而達(dá)到在相同滲水量的前提下縮短滲透試驗(yàn)時(shí)間的目的。
　　6)使紅砂巖試樣經(jīng)歷“濕干循環(huán)”(“濕”的過程在0.4MPa-0.8MPa-0.4MPa變化滲透壓條件下進(jìn)行)過程,并在每次“濕干循環(huán)”過程結(jié)束后對(duì)紅砂巖試樣進(jìn)行波速測(cè)試和電鏡掃描測(cè)試。結(jié)果表明,紅砂巖試樣的滲水量、滲透速度以及滲透系數(shù)在八次“濕干循環(huán)”過程中一直是減小的;與經(jīng)歷“濕”的過程在0.3MPa穩(wěn)定滲透壓條

7、件下進(jìn)行的“濕干循環(huán)”過程后的波速測(cè)試結(jié)果相比,試樣的波速逐漸減小,減小的幅度也更大,電鏡掃描的結(jié)果顯示表面顆粒的泥化也出現(xiàn)的更早,泥化的程度更明顯。
　　7)紅砂巖試樣在經(jīng)歷不同滲透過程之后的試驗(yàn)結(jié)果表明,防洪限制水位以下區(qū)域的紅砂巖和“消落帶”的紅砂巖滲透特性變化規(guī)律是不同的。在“濕干循環(huán)”過程中,“濕”的過程采用穩(wěn)定的壓力和變化的壓力對(duì)紅砂巖的滲透特性的影響也是不同的。在進(jìn)行水庫(kù)岸坡砂巖的滲透特性研究時(shí),需要考慮不同的取樣位