水垫塘区发育的透水结构面有两种:一是层面及其与层面有关的其他软弱结构面;二是非方解石充填的构造裂隙结构面。前一种主要以有溶蚀现象的层面为代表;后一种主要是以张开构造裂隙为代表。前者,以层面为依托,分布不仅是确定的,而且可以认为分布是无限远的。如果排水钻孔遇到它,其排水影响半径是很大的;后者,尽管分布有统计规律,但仍具有随机分布的特点。下面较详细地分析一下两类结构面的钻孔排水特性。
1.针对透水层面的排水钻孔产状优选(表14-6、表14-7、表14-8)
表14-6 透水层面参数的原始资料表
表14-7 计算成果表
表14-8 大坝坝基排水孔的效益系数表
任何层间错动带及发育在层面上的一切溶蚀现象,其产状都与地层产状是一致的。从图14-18上可以看出,这些透水层的产状都集中在SW300°∠45°这个产状左右。要想最大限度地用排水斜孔穿住它,其最优倾向的排水斜孔产状应是SE120°∠45°。
2.针对构造裂隙的排水钻孔优选
这里的石灰岩内,像其他地区的石灰岩一样,发育了一系列构造裂隙。仔细观察后发现,有许多构造裂隙被方解石充填,是不透水的结构面;但也还有不少构造裂隙充填有软泥、岩屑,甚至是张开的,这些结构面是透水的。从倾角10°~70°的计算成果显示,最优倾向的排水斜孔产状应是NW340∠20°左右。这也就是说,能发挥最大排水效果的钻孔倾角应为20°。考虑到施工的难易程度和排水深度的要求,采用NW340°∠70°或NW340∠60°产状的排水孔是较为合适的。
3.针对透水层面与构造裂隙面的排水钻孔产状优选
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图14-18 钻孔倾角70°时效益系数
层面裂隙与地层的产状是一致的,而构造裂隙的倾向大体上与地层倾向正交。这就形成了两类结构面倾向的相向性。在两者之间从数量上比较,层面结构面占总统计结构面的76% ,而构造裂隙面(透水的)只占24%。在这样情况下,混合考虑排水钻孔产状是不合适的。所有混合结构面都不存在合适的排水孔产状。这就要求我们全面分析两类结构面的排水特性。
4.处理层面及岩溶的钻孔产状优选
详细分析统计了该地区的地层层面溶蚀现象,断层产状及其分布规律以后发现,沿着层面或断层发育了岩溶,而断层又沿着层面发育,层面产状和断层产状几乎是一致的。它们的倾向大都集中在NW300°,倾角45°左右。根据著者的岩体加固处理原理,斜孔产状应是SE120°,倾角为45°。至于岩溶沿着陡倾角发育的那部分岩溶,应该用处理构造裂隙的斜孔来处理。
根据计算成果的全面分析,并考虑到施工的难易程度,我们优选了SE115°∠60°产状的钻孔,它可以多穿平均30%的层面透水结构面。
由于选用了SE115°∠60°产状的斜孔,如若达到(铅直孔、斜孔)同一透水层面,按公式(14-2)可以算出斜孔比铅直孔可节省不少一部分孔深。
式中 Lg——达到某一层面的铅直孔深;
sinα1——斜孔倾角的正弦值;
sinα——地层倾角的正弦值;
Lc——达到某一层面的倾斜孔深。
利用(14-2)式计算的成果是,用SE115°∠60°的斜孔,若要达到同一地层的排水深度,它比用铅直孔排水可以节省22%的孔深。
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