浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数中水东北勘测设计研究有限责任公司地质处二oo八年一月目录1、坝基岩体力学参数2、SDJ21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪参数的依据和确定。

3.1依据3.2确定4、设计规范与勘察规范相比较4.1分类指标及岩体特征4.1.1分类指标4.1.2岩体特征4.2混凝土与岩体面抗剪参数5、坝体岩体抗剪强度试验值，建议值与地质规范相比较6、岩体变形模量试验7、小结1、坝基岩体力学参数混凝土坝基岩体与混凝土接触面和岩体抗剪参数表1－1。

混凝土坝设计规范提出岩体与混凝土接触面抗剪断参数是根据I、II类岩体试验值（峰值平均值）打了折扣提出的，III、IV类岩体逐级下降。

岩体抗剪断参数未见说明，II~IV类围岩与公路设计规范基本一致。

2、SD21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数计算值表2－1。

表2－13、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数的依据和确定3.1依据1）将近年来及以往国内40个大、中型水利水电工程，百余组混凝土与基岩接触面统计，将表列f′、C′值，若基岩内无软弱夹层或软弱结构面时，中等以上岩石与150#混凝土以上接触面的抗剪断强度比较集中f′=1.0~1.5 ，C′=3.0~15 Kg/cm2。

C′值较低者多数为软弱岩体，例如大化坝基的泥岩夹灰岩，八盘峡坝基的粘土质砂岩以及葛洲坝的粘土质粉砂岩等。

2）梅剑云统计56个工程148组混凝土与坚硬岩石胶结面的试验资料，提出保证率95%时，f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.33 Kg/cm2。

（I、II）3）英国哈兰法•林克统计16个国家55组混凝土与基岩基础面的抗剪试验，除去泥灰岩、强风化岩石、岩石节理或层理等很低且分散时，大多数f ′=1.0~1.5 ，C′=4~16 Kg/cm2。

4）前苏联尤••何•菲什曼统计了23个工程30组试验成果，f ′=1.0~1.5，C′=4~16 Kg/cm2。

5）美国垦务局77年“混凝土重力坝设计准则”，认为混凝土与岩石接触面及岩石内部的凝聚力和内摩擦力，都由实验和现场试验来测定，但仍以室内试验为主，现场只做少量节理面抗剪强度试验，还认为较完整岩石与混凝土之间的抗剪强度一般不是控制面，可以采用混凝土之间的指标f ′=1.0，C′值为0.1混凝土抗压强度（一般说C′值偏大，我国提出0.065~0.070）。

6）日本相当于我国中等及以上岩石抗剪断强度f ′=0.8~1.43C′=2.0~4 MPa，（日本混凝土强度为300#，我国为150~200#）。

总体中等以上岩石的f ′、C′比较接近。

3.2确定依据《水利水电工程地质勘察规范GB50287-99》、《水利水电工程岩石试验规程Sl264-2001》、《水利水电坝基岩石开挖施工规范》等规范岩块单轴饱和抗压强度大于600Kg/cm2，变形模量超过10×104Kg/cm2好岩石，前述坚硬岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度指标f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.3 Kg/cm2（峰值平均值，下同）。

将好岩石以上的岩石抗剪断指标上限值定为f ′=1.5 ，C′=15 Kg/cm2，下限指标定为f ′=1.0 ，C=9 Kg/cm2，其下限分别比平均值降低20%和27%。

中等岩石的抗剪断指标70~85%以上，f ′=1.0，C′=8 Kg/cm2，下限值定为f ′=0.9，C′=7 Kg/cm2。

较差的岩石抗剪断指标下限值f ′=0.7，C′=3 Kg/cm2，上限指标不超过中等岩石，这种岩体只能修中等高度中较低的坝和低坝，一般坝高40m以下的坝，即使取用较小的抗剪断和凝聚力，对坝的稳定起重要作用。

4、设计规范与勘察规范相比较4.1分类指标及岩体特征4.1.1分类指标设计规范以岩块单轴饱和抗压强度（Rb），岩体变形模量（E r）及岩体纵波速度（Vp）为依据，而Vp要求偏高。

地质规范以岩块单轴饱和抗压强度（Rb），岩体变形模量（E0）为依据。

把I类岩石的Rb >100 MPa，降为＞60 MPa。

4.1.2岩体特征设计规范岩体工程分类，岩性特征见表4－1。

地质规范坝基岩体工程地质分类见勘察规范附录L（略）。

两个规范岩体分类岩体特征差别如下：I类岩石设计规范要求Rb>100MPa ，裂隙面间距大于100cm，为新鲜岩石。

地质规范要求Rb>60MPa，结构面间距大于100cm或一般为100~50cm。

II类岩石设计规范要求Rb=100~60MPa，裂隙面间距100~50cm，为微风化岩石。

地质规范要求Rb>60MPa或Rb=60~30MPa，要求岩体结构特征同I类，具备相同力学性质，结构面间距100~50cm或50~30cm。

III类岩石设计规范要求Rb=60~30MPa，裂隙间距50~30cm，为弱风化岩石。

地质规范将III类岩石分为III1和III2。

Rb>60MPa；III1类结构面间距50~30cm，岩体较完整，岩体中分布有缓倾角或倾角（坝肩）的软弱结构面或存在影响坝基或坝肩稳定的楔体或棱体；III2类结构面间距30~10cm，岩体完整性差，岩体抗滑，变形受结构面的抗剪强度控制。

Rb=60~30MPa：III1类岩体结构特征基本同II类；III2类结构面间距50~30cm，多闭合，岩块间嵌合力较好，贯穿性结构面不多见。

Rb>15MPa：III类结构面间距大于100cm，岩体呈各向同性力学特征。

IV类岩石设计规范要求Rb=30~15MPa，裂隙间距小于30cm，为强风化岩。

地质规范将IV类岩石分为IV1和IV2。

Rb>60MPa；IV1类结构面间距30~10cm或小于10cm，存在不稳定岩体，不宜作高坝地基；IV2类结构面间距小于10cm，多张开，夹碎屑和泥，岩块向嵌合力弱，不宜作高坝坝基。

Rb=60~30MPa；IV1类结构面间距30~10cm或小于10cm，存在不稳定岩体，不宜作高坝坝基；IV2类结构面间距小于10cm，结构面张开，岩块向嵌合力差，不宜作高坝坝基。

Rb>15MPa IV类结构面间距30~10cm或Rb<15MPa IV类结构面50~30cm，均不宜作高坝坝基。

4.2混凝土与岩体接触面抗剪断参数设计规范（送审稿）各类岩石工程分级抗剪断参数不衔接，有重复现象。

例如I级岩石f ′=1.5~1.2，C′=1.5~1.1MPa；II级岩石f ′=1.3~1.0 ，C′=1.3~0.9 MPa；造成使用时可以产生不确定性。

例如f ′=1.3 ，C′=1.2 MPa，按指标可定为I级或II级。

地质规范各类岩体抗剪断参数能衔接，不产生重复现象。

例如I 类岩体：1.50≥f ′>1.3 1.50≥C′>1.3 MPa，II类岩体1.30≥f ′>1.10 1.30≥C′>1.10 MPa。

I、II类岩体抗剪断参数比设计规范有所提高，III、IV类岩体基本相同。

5、坝基岩石抗剪强度试验值，建议值与地质规范相比较。

水利水电工程地质勘察规范（GB50287-1999）P55混凝土坝基底面与基岩面的抗剪断强度或抗剪强度取值应符合下列规定：1）当试件呈脆性破坏时，坝基抗剪断强度取值：拱坝应采用峰值强度的平均值作为标准值；重力坝应采用概率分布的0.2分值作为标准值或采用峰值强度的小值平均值作为标准值，或采用优定斜率法的下限作为标准值。

抗剪强度应采用比例极限强度作为标准值。

2）标准值应根据基础底面和基岩接触面剪切破坏性状、工程地质条件和岩体应力进行调整，提出地质建议值。

3）对新鲜、坚硬的岩浆岩，在岩性、起伏差和试件尺寸相同的情况下，也可采用坝基混凝土标号的6.0~7.0%估算凝聚力。

4）规划、可行性研究阶段当坝基岩体力学参数试验资料不足时，可根据表D.0.3结合地质条件进行折减,选用地质建议值。

现将地质勘察规范发颁前有关电站坝体岩体抗剪强度试验值，建议值与地质规范比较。

5.1临江坝址坝基混凝土与岩石抗剪断在平洞内进行3组试验，计15块试件。

岩性为侏罗系安山碎屑凝灰岩，为坚硬岩石，岩石多呈弱风化状态。

节理以较发育为主。

具脆性破坏特征，由于C′值较高，剪断时剪切位移仅0.3mm。

试验成果见表5－1。

表5－1用解析法和最小二乘法计算抗剪断平均值和小值平均值，见表5－2。

建议值见表5－3。

表5－3试验点基本为III类岩体，f ‘值（小值平均值）偏高，不宜采用，C′值偏于安全。

5.2白山水电站拱坝。

坝基岩石为太古界混合岩，岩石呈微风化~新鲜状态。

混凝土与岩体抗剪断试验成果见表5－４。

表5－4设计采用值：微风化~新鲜岩石f ′=1.13，C′=1.04MPa；微风化~新鲜岩石f =0.75，C=0；弱风化岩f =0.65，C =0。

坝基为II类岩体，C′值采用值偏低；微风化~新鲜岩石抗剪指标是以往采用的最高值。

5.3棉花滩水电站福建省永定县境内，拱坝，最大坝高115m。

坝基岩石为燕山三期黑云母花岗岩。

混凝土与岩体抗剪断试验成果见表5－5。

表5－5混凝土与岩体抗剪断强度算术平均值见表5－6表5－6混凝土与岩体抗剪（断）强度建议值见表5－7。

表5－7混凝土与岩体抗剪断试验，混凝土强度对不同风化程度的C′值是不一样的，如果混凝土与弱风化岩体的C′值是混凝土强度的0.04~0.07倍，平均为0.05倍，而混凝土与微风化岩体的C′值是混凝土强度的0.09倍。

混凝土与弱风化岩石抗剪断试验C′=1.0~1.08MPa，建议值采用1.1MPa偏高。

f ′值是试验值的0.68~0.82，平均为0.74。

混凝土与微风化岩抗剪断试验，f ′值是试验值（150#混凝土）的0.80~0.97，平均为0.91，其余值（200#、250#混凝土）是按类比法建议的。

混凝土与新鲜岩石抗剪断试验及各类岩石的抗剪断试验的强度建议值均是按经验或类比法提供的。

岩体直剪试验在平洞内对弱、微风化岩体各作了３组，由于断裂面凸凹不平，而引起的咬合力，成果普遍偏大，无法使用。

岩体抗剪断强度建议值见表5－8C′值建议值偏高。

5.4石龙水电站混凝土重力坝，最大坝高43ｍ。

坝基岩石为弱风化熔岩凝灰岩，岩质坚硬。

坝基岩体抗剪指标建议值：混凝土／岩石f ′=1.1，C′=1.0 MPa；岩石／岩石f ′=1.2 ，C′=1.9 MPa。

岩石／岩石的C′值偏高。

5.5沙溪口水电站福建闽江支流西溪上，混凝土重力坝，最大坝高40m。

前震旦系云母石英片岩，混凝土／岩体建议值f ′=1.1~1.2，C′=0.9~1.0MPa，云母石英片岩片理面建议值f ′=0.60，C′=2.0 MPa，C′值偏高。