某核电工程地基岩体工程概化探讨论文_廖华科

河北中核岩土工程有限责任公司河北石家庄 050021

摘要：某核电工程厂址地层为一套富含笔石的浅变质泥（页）岩为主夹粉砂岩、石英砂岩、含砾砂岩或互层的地层序列。三种岩性相互穿插、交互出现，这种小尺度的互层分布形式及后期的构造运动造成的地层产状变化，单一从地质角度出发，可以划分若干层位，显然不适合工程需要，不利于设计建模和参数输入。各种主要岩土参数均有随深度变化的相关性，在一定的深度范围内各岩类地层的主要岩土参数趋于一致或较为接近。所以，综合地层空间展布形态、岩性组合特征、风化特征，按力学性质差异对地基岩体提出了分段的概念，将力学性质相近的各种岩性划分在一起，各段内岩体综合岩土设计参数相当，概化为同一力学层，便于工程设计使用。

关键词：地基参数；工程概化；地质模型

1 概述

某核电站工程场地地层岩性为志留系下统连滩群沉积岩，为一套粉砂岩为主夹泥质粉砂岩、泥页岩或互层的地层序列。与以往核电厂址的岩性不同，该厂址地层岩性粉砂岩、泥质粉砂岩及泥页岩呈夹薄层、互层等韵律，单一从地质角度出发，可以划分若干层位，显然不适合工程需要，不利于设计建模和参数输入。

本文将复杂的岩性，从沉积背景、分布、风化程度及完整程度出发，进行分析对比，从而将复杂的岩性进行工程概化，提出地质模型，参数选取，将复杂的问题进行概化，为工程设计服务。

2 工程地质条件

2.1地层

由于区域地壳的多次缓慢升降，在此过程中沉积形成的志留系下统连滩群岩层具有不同尺度的由粗到细韵律，最小的单个韵律厚度仅为3cm～40cm，最大尺度的可达900m。厂址区内地层分成上部（S1lne -3）、中部（S1lne -2）和下部（S1lne -1）三大韵律，单层厚度为400m～900m。中部又细分为四段即四个小一级的韵律（S1lne -2Ⅰ、S1lne -2Ⅱ、S1lne -2Ⅲ、S1lne -2Ⅳ），单层厚度为100m～260m。

按地质岩性分组，一期、二期跨越数十个岩性分组，需要提供不同分组的岩土参数，不仅工作量大，造价高，地质建模复杂，设计使用不方便。

2.2工作思路

对于单纯某一种岩性而言，其主要的岩土参数是有一定的差异的，因场地基岩具有相互穿插、互层状分布的特点，且三种岩性组合复杂，反映了在同一大的沉积环境下，水动力条件反复改变而带来的粒度差异，在漫长的地质历史上，又受多次构造作用影响，岩石已有变质。所以从工程角度而言，不可能单纯按照岩性来进行工程地质划分，即使是岩类的划分，对于某一种岩类而言，其岩性是以该种岩性为主，仍包含有其它岩性；从空间尺度上看，无论是宏观还是微观尺度，地基岩体和岩块均包含了多种岩性，且有比较复杂的构造背景，是各种岩性综合起作用的结果，地基参数应该是能反应岩体力学特征的综合性参数，总体上各种主要岩土参数均有随深度变化的相关性，在一定的深度范围内各岩类地层的主要岩土参数趋于一致或较为接近。所以，综合地层空间展布形态、岩性组合特征、风化特征，按力学性质差异对地基岩体提出了分段的概念，将力学性质相近的各种岩性划分在一起，各段内岩体综合岩土设计参数相当概化为同一力学层。

3 工程概化

3.1地质背景

根据已有资料，一期二期场地均为相同时期所沉积，具有共同的沉积韵律，岩层大致呈韵律变化，即颗粒由粗到细（或由细到粗），砂岩---泥质粉砂岩---泥页岩，韵律层厚度变化较大，从50m到10余米不等。地质构造相似，为单斜构造，走向、倾向及倾角变化不大，岩层倾角一般在5-20°之间，多小于10°，为平缓地层。这为工程概化提供了先决条件。

3.2空间分布

根据地质测绘、钻探及物探资料，场地岩层呈韵律分布，颗粒由粗到细，为渐变的关系出现，这也符合沉积环境背景。从岩性上分为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩以及泥页岩，但是单一的岩性少见，一般多以夹薄层层或互层出现，如砂岩夹薄层泥质粉砂岩、砂岩夹薄层泥页岩等，砂岩多呈中厚层～厚层状，层位稳定，泥页岩多成3～8mm的纹层出现于砂岩和泥质粉砂岩之中；由于形成的年代久远，泥页岩已经过变质作用，各项性质均有加强，单层厚度一般5-15cm，局部受挤压变形，揉皱强烈，倾角多以陡倾角为主，层位不稳定，常穿插于砂岩和泥质粉砂岩之中，不构成完整层位，多以尖灭形式出现；泥质粉砂岩介于砂岩和泥页岩之间，层位较稳定，多呈中厚层状。

根据上述岩性的分布与组合，按出露的厚度及包含关系，进行统计分类，按岩类划分为砂岩类、泥质粉砂岩类及泥页岩类，对同种风化程度不同岩类进行对比分析，即从岩石室内物理力学参数、原位测试声波测试、单孔波速测试、跨孔波速测试等进行对比，得出同种风化程度的砂岩类、泥质粉砂岩类和泥页岩类数据相差不大，不同风化程度数据差异较大，从而将引起数据差异概化为风化程度的差异，从工程角度出发，将同种风化程度的不同岩类，概化为同一力学层。同时根据岩体完整程度、地基参数的差异进一步分段，提出了四种地质模型，强风化DⅠ，中等风化DⅡ，微风化DⅢ和微风化破碎段DⅥ。将复杂的地质岩性从工程角度概化为四种地质模型，见表1。