【摘要】黃壁莊水庫位于河北省鹿泉市黃壁莊鎮附近的滹沱河干流上，是滹沱河中下游重要的大（Ⅰ）型水利樞紐。黃壁莊水庫建筑物基礎巖石除有震旦系的硅質灰巖外，大部分為太古界滹沱群大理巖及千枚巖，由于地質時代較老，全強風化巖層厚度較大，提出有關的物理力學性質指標，對水庫各建筑物的安全穩定有重要意義。
　　【關鍵詞】大理巖論文，千枚巖論文，物理力學性質指標，風化特征，工程地質特性
　　1.前言
　　為確定全強風化大理巖、千枚巖的物理力學性質指標，在正常溢洪道挑坎下游和新增非常溢洪道閘基建基面進行混凝土／巖體現場大型抗剪（斷）試驗、新增非常溢洪道建基面開挖過程中，進行了現場巖體彈性波測試、巖石點荷載強度試驗、回彈強度試驗，取不同巖性不同風化程度的巖塊進行室內巖石物理力學試驗。
　　2．現場巖石點荷載強度試驗、回彈強度試驗論文
　　現場巖石點荷載強度試驗、回彈強度試驗指標見表1。通過點荷載強度試驗、回彈強度試驗，經查表計算可得不同風化程度巖體的單軸抗壓強度值，見表1。
　　表1強度折算表
　　巖性 風化
　　程度 巖石點荷載強度試驗 回彈強度試驗
　　  點荷載強度指數 折算單軸抗壓強度 回彈值 折算單軸抗
　　壓強度
　　  Is(50)(MPa) R(MPa) RN R(MPa)
　　千枚巖 全風化 0.42 8.4 14.0 9.0
　　 強風化 0.97 15.8 16.9 20.0
　　大理巖 全風化 0.56 9.0 14.5 10.0
　　 強風化 1.87 37.4 19.4 25.0
　　由表1可以看出，千枚巖巖塊和巖體抗壓強度相差不大；而大理巖巖塊和巖體抗壓強度相差較大。
　　3.室內巖石物理力學性質試驗論文
　　在新增非常溢洪道閘基段建基面取不同巖性試樣，進行室內巖石物理力學性質試驗試驗成果見表2。
　　由表1、表2對比可以看出，千枚巖巖塊和巖體抗壓強度值相差不大；而石英片巖巖塊和巖體抗壓強度值相差較大。
　　②巖石／砼中型剪試驗
　　中型剪試驗成果見表3。
　　
　　
　　表2室內巖石物理力學性質試驗成果表
　　巖性 風化
　　程度 物性指標 力性指標
　　  比重
　　（ΔS） 容重（ν） 吸水率（WS） 飽和吸水率
　　（WL） 開型孔隙率
　　（no） 干抗壓強度（Rc） 飽和抗壓強度（Rb） 軟化
　　系數
　　（kd） 飽和抗拉強度
　　（Rt） 彈性
　　模量
　　（E） 泊松比（μ）
　　   KN/m3 % % % MPa MPa  MPa ×104MPa 
　　千枚巖 強風化 2.72 25.5 2.38 2.55 6.50 33.9 7.80 0.23 0.80 0.43 0.29
　　互層中千枚巖 強風化 2.77 25.8 2.39 2.55 6.59 36.7 12.2 0.33 1.10 0.46 0.24
　　大理巖 強風化 2.64 25.3 1.29 1.59 3.97 83.5 61.2 0.73 3.10 4.00 0.18
　　表3室內中型剪折減后抗剪強度成果表（單位：MPa）
　　巖性 試驗
　　方法 自然抗剪 飽和抗剪
　　  峰值 屈服極限值 殘余值 峰值 屈服極限值 殘余值
　　  f c f c f c f c f c f c
　　千枚巖 抗剪斷 0.61 0.24 0.58 0.46 0.58 0.26 0.59 0.23 0.62 0.24 0.54 0.04
　　 抗剪 0.47 0.21 0.38 0.18   0.50 0.01 0.46 0.00  
　　互層中千枚巖 抗剪斷 1.71 0.15 1.76 0.14 1.14 0.12 0.92 0.38 0.92 0.73 0.70 0.44
　　 抗剪 1.16 0.03 0.74 0.00   0.71 0.14 0.66 0.12  
　　大理巖 抗剪斷 1.08 0.12 0.94 0.20 0.87 0.15 1.62 0.15 1.73 0.12 0.50 0.20
　　 抗剪 0.85 0.10 0.75 0.01   1.10 0.06 1.01 0.02  
　　
　　
　　4.現場砼/巖體大型抗剪（斷）試驗
　　①抗剪（斷）試驗成果
　　考慮到巖體的風化程度、節理裂隙的發育程度、試件底面的平整度及滾鏈的摩阻力、時間效應和試驗誤差,峰值的折減系數一般采用0.9，c值的折減系數一般采用0.5。試驗最終見表4。
　　表4抗剪（斷）試驗成果表
　　巖性 試驗方法 峰值 屈服值 殘余值
　　  tgφ C
　　(MPa) tgφ c
　　(MPa) tgφ c
　　(MPa)
　　千枚巖與大理巖互層 常規 抗剪斷 0.62 0.25 0.65 0.32 0.46 0.23
　　  抗剪 0.36 0.20 0.33 0.04  
　　 單點抗剪 0.58 0.12 0.31 0.07  
　　千枚巖 常規 抗剪斷 0.64 0.33 0.62 0.48 0.50 0.39
　　  抗剪 0.46 0.25 0.27 0.13  
　　 單點抗剪 0.56 0.18 0.34 0.06  
　　②抗剪（斷）強度指標建議值
　　砼與千枚巖與大理巖互層抗剪斷強度指標峰值為f´=0.62，c´=0.25MPa；抗剪強度指標峰值為f=0.46，c=0.23MPa。砼與千枚巖抗剪斷強度指標峰值為f´=0.64，c´=0.33MPa；抗剪強度指標峰值為f=0.50，c=0.39MPa。
　　5.物理力學性質指標的確定
　　由于全風化大理巖、千枚巖多呈泥狀，取樣困難，未進行室內試驗，其物理力學性質指標類比粘性土確定。強風化大理巖、千枚巖物理力學性質指標如下：
　　①強風化大理巖比重2.64，干容重25.3g/cm3，吸水率1.29%,飽和吸水率1.59%，開型孔隙率3.97%，干抗壓強度83.5MPa,飽和抗壓強度61.2MPa，飽和抗拉強度3.1MPa，彈性模量4.0MPa×104，泊桑比0.18，軟化系數0.73，承載力標準值為550～700kPa。砼與大理巖互層抗剪斷強度指標：f´=0.62、c´=0.25MPa，f=0.46。
　　②強風化千枚巖比重2.72，干容重25.5g/cm3，吸水率2.38%,飽和吸水率2.55%，開型孔隙率6.5%，干抗壓強度33.9MPa,飽和抗壓強度7.80MPa，飽和抗拉強度0.80MPa，彈性模量0.43MPa×104，泊桑比0.29，軟化系數0.23，承載力標準值為300～400kPa。砼與千枚巖與抗剪斷強度指標：f´=0.6、c´=0.2MPa，f=0.4。
　　③全風化千枚巖、大理巖承載力標準值為200～300kPa。
　　6.全強風化大理巖、千枚巖對水工建筑物穩定的影響
　　全強風化大理巖、千枚巖對水工建筑物穩定的影響主要表現在千枚巖地基的不均勻沉降問題、千枚巖的遇水軟化問題、大理巖的滲透穩定問題及深層抗滑穩定問題。
　　（1）地基的不均勻沉降問題
　　全強風化千枚巖，由于風化嚴重，全風化千枚巖多呈泥狀，強度極低；強風化千枚巖多呈碎塊狀，局部夾有泥狀，強度較低。當其作為建筑物地基時易引起建筑物地基發生不均勻沉降，而使水工建筑物受力不均勻產生破壞。
　　（2）全強風化千枚巖存在遇水軟化問題
　　在新增非常溢洪道建基面開挖過程中，基坑上游的強風化千枚巖暴露于外界環境中，在地下水的作用下產生軟化，強度降低。因此，建議在建基面為千枚巖的水工建筑物基坑開挖過程中預留足夠的開挖保護層是非常必要的。
　　（3）大理巖的滲透穩定問題
　　大理巖屬碳酸鹽類，受地下水侵蝕，溶蝕現象發育。副壩勘探中多處發現有溶蝕裂隙、溶洞等，部分溶蝕裂隙、溶洞內充填含碎石紅粘土。溶洞或溶蝕裂隙分布高程不等，無一定規律性，但當溶蝕裂隙、溶洞相互貫通，使基巖裂隙（溶隙）水與上部松散層孔隙水水力聯系良好時，疏松的填充物和軟弱的風化巖，在高水頭等外力作用下，內部結構極易發生變化，形成局部連通較好的集中滲漏通道，在下游產生管涌、流土等滲透破壞，從而威脅水工建筑物的安全。
　　（4）全強風化大理巖、千枚巖深層抗滑穩定問題
　　全強風化大理巖、千枚巖，由于受地質作用的影響，節理裂隙發育，多沿裂隙面形成泥化夾層，當結構面相互貫通時，對水工建筑物易產生深層抗滑穩定問題。正常溢洪道在除險加固施工過程中采用錨索方案，以解決全強風化大理巖、千枚巖的深層抗滑穩定問題。
　　【參考文獻】
　　1胡月蘭等.水利水電工程巖石試驗規程.中國水利水電出版社.2001
　　2孫廣忠.巖體力學基礎.北京.科學出版社.1983
　　3常士驃等.工程地質手冊.北京.中國建筑出版社.1992
　　4王行本等.水利水電工程鉆孔壓水試驗規程（SL31-2003）.中國水利水電出版社.2003