回弹仪在岩石建基面强度现场检测中的影响因素分析

       【摘要】近年来,回弹仪在岩石建基面强度现场检测中以其方法简单,速度快,试验组数多,便于统计等诸多优势,得到广泛应用。本文从回弹仪在岩石建基面强度检测中的意义及作用,以及检测和评定方法等方面做简要阐述。

  【关键词】回弹仪,建基面,强度检测,影响因素,评定方法

  一、回弹仪在岩石建基面强度检测中的意义及作用

  在中小型水利水电工程施工地质阶段,建基面形成之后对基岩强度进行鉴定评价,通常以地质描述类比方法为主,同时进行一定数量的取样试验验证。而地质描述类比法的准确性与施工地质人员的工作经验有直接关系,取样试验数量有限,从取样—送样—试验—报告经历时间较长。施工地质是较为软弱岩石取样难度较大,成形差,甚至无法进行试件加工导致试验失败。一些工程采用了回弹仪进行建基面强度试验,其方法简单,速度快,试验组数多,便于统计,对现场定性分析评价有较大帮助。

  笔者80年代到铜街子电站参观学习了回弹仪在建基面岩石强度现场检测的应用情况,其后在宣汉江口水电站采用了A—3000型回弹仪对建基面进行检测。

  近年施工的渠县石佛滩水电站施工地质工作中,采用HT—225型回弹仪对基岩建基面进行检测,为分块验收及评价提供了方便。同时通过与前期地勘取样试验对比,增强了验收鉴定的可靠性。尤其是软弱岩石(泥质砂岩透镜体)交结甚差,取样成型及试样加工十分困难。通过回弹仪检测,补充了前期地勘试验资料。

  二、石佛滩电站回弹仪在岩石建基面强度现场检测及评定方法

  1、检测区选定:在块段完成开挖、清基,建基面形成或基本形成后,按不同岩性分层和饱水情况布置测区,每块段测区数不少于3个即为一组。测区为面积约30cm×50cm的平整面或加工至基本平整面并清扫干净。

  2、检测:每个测区16个点,点距2~3cm,其他操作方法与砼检测相同。

  3、记录:桩号、高程、工程部位、岩石层位,点号、回弹值、日期、天气、测区岩石干湿状态(按天然、干、潮湿、饱和描述初步分类)。

  4、测区评定:取中值平均值。即去掉3个最小值和3个最大值后的算术平均值。

  5、块段验收评定(分组评定):在同一岩性分层中,按干湿状态分组取其平均值,与前期地勘室内试验的干、湿抗压强度比较,判定地基允许承载力是否满足设计要求。

  三、石佛滩电站应用回弹仪在岩石建基面强度现场检测统计结果

  J2Sn+2层细粒长石石英砂岩:在基坑抽水后检测共7组,其回弹强度为46.2~56.4Mpa,平均值为51.3Mpa,钻孔取心室内试验饱和抗压强度平均值53.4Mpa。

  J2Sn+1砂质泥岩:潮湿状态下3组回弹强度检测为19.3~22.7Mpa,天然状态下3组回弹强度检测为24.3~25.2Mpa,干燥状态下5组回弹强度检测为28.9~35.7Mpa。

  前两种状态下的回弹强度均介于于钻孔取心室内试验干抗压和饱和抗压强度之间。而干燥状态下的回弹强度平均值32.4Mpa,高于钻孔取心室内试验干抗压强度大值平均值29.6Mpa。

  J2Sn+1灰白色泥质砂岩(透镜体夹层),在饱和状态下检测共4组,其回弹强度为11.3~13.7Mpa,平均值为12.1Mpa,与J2Sn+1砂质泥岩钻孔取心室内试验饱和抗压强度平均值为12.2Mpa。

  四、回弹仪在岩石建基面强度检测的影响因素分析

  在同一岩性层位中,其强度主要受风化程度(高程及埋藏深度)的影响,饱水程度(降雨、基坑涌水、施工用水及其浸泡时间长短)的影响

  在采用回弹仪进行岩石建基面强度检测中,尽管按不同桩号、高程、工程部位、岩石层位、岩性,气候,岩石干湿状态进行了检测分区,对仪器进行了校核,对测区平整度进行了加工,测区评定时对可能出现偶然性的情况进行了淘汰,但是,部分岩石差值任然较大。现对其影响因素分析于下:

  1、J2Sn+2层细粒长石石英砂岩,岩性稳定、均匀,但检测结果的最大值与最小值相差达10Mpa。该层岩石的干湿抗压强度之比(软化系数为0.73),而现场描述不能准确进行饱水程度定量描述,因此饱水程度的差异是影响J2Sn+2层细粒长石石英砂岩回弹值的因数。

  2、J2Sn+1砂质泥岩,最大值与最小值相差达15Mpa。该层岩石的干湿抗压强度之比(软化系数为0.42),除现场描述无法准确进行饱水状况定量的原因外,砂质泥岩多为成层岩石,一般为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩与之形成互层。对它们之间不明显的砂质含量、粒度变化(形成过度层)野外难以进一步详细描述,岩性上的微妙变化必将导致力学指标的变化。因此饱水程度与岩性的微妙变化是J2Sn+1砂质泥岩影响回弹值的因数。

  3、J2Sn+1灰白色泥质砂岩(透镜体夹层),最大值与最小值相差为2Mpa。其分布范围小,岩性均匀,胶结差、孔隙率大,容易饱和软化,饱水状况一致且岩性稳定。因此回弹值相对一致。

  鉴于上述情况,在取值时采用小值有利于工程的安全运行。如果采用小值不能满足设计要求时,应作进一步的取样试验论证。

  回弹仪用于建基面岩石强度检测存在诸多利弊,在应用中一般只能用于定性分析,如果能够很好解决现场岩石的饱水程度判定问题,那么他的使用价值定将大大提高。笔者坚信,随着科学技术的发展,通过广大地质工作者的共同努力、不断实践与总结,它将会和其它现场检测仪器一样得到更加广泛的应用。