聲波測試技術在金沙水電站壩基巖體檢測中的應用

利用施工鉆孔資料，進行聲波測井，評價壩基巖體質(zhì)量，是一種較為簡單、易行且經(jīng)濟的手段。本文論述了榮經(jīng)縣花灘電站施工階段用聲波測井的方法對壩基巖體質(zhì)量評價，提出了巖體完整程度。巖體風化程度，巖體卸荷，基坑開挖固結灌漿深度確定原則，標準，為設計采用，經(jīng)驗是成功的。

水電工程建設在可行性研究階段、招標階段及技施開挖階段均需進行建基面選擇,而壩基建基面選擇是否合理不僅關系工程質(zhì)量和安全,同時跟工程造價和工期息息相關。結合某可行性研究階段水電工程,依據(jù)相關規(guī)范條文及規(guī)定,通過壩址區(qū)巖性、地質(zhì)構造、風化、卸荷等地質(zhì)條件的調(diào)查和分析,結合壩址鉆孔巖芯rqd測量、呂榮值、鉆孔聲波等勘探方法,從而確定壩基巖體工程地質(zhì)定性、定量分類原則,經(jīng)各定量因素加權平均并參照類似工程調(diào)整后最終確定壩基巖體質(zhì)量分級,提出壩基開挖深度及建基面,保證了工程質(zhì)量的同時縮短了工期,取得了較好的綜合效益。

光照水電站大壩為目前國內(nèi)在建的最高的碾壓混凝土重力壩。壩基開挖后,為復核壩基巖體力學指標,分析前期勘測設計工作的合理性,并考慮在適當?shù)臈l件下對200m級大壩的建基面進行優(yōu)化,受業(yè)主委托,中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院對建基面進行了全面、系統(tǒng)的地質(zhì)檢測及巖體質(zhì)量研究。此過程中采用了地質(zhì)雷達、孔間聲波ct、鉆孔彩色錄像、鉆孔變形模量測試及鉆探、壓水試驗、現(xiàn)場試驗和室內(nèi)物理力學試驗等綜合手段,獲得了豐富的壩基巖體力學參數(shù)資料。結合地質(zhì)編錄資料,地質(zhì)人員對檢測成果進行了詳細的地質(zhì)分析。根據(jù)檢測結果,該電站壩基巖石堅硬、巖體完整、巖溶相對不發(fā)育、地下水不甚活躍,壩基巖體具有足夠的抗壓強度、完整性、均一性,具有足夠的抗滑穩(wěn)定性及比較均一的巖體變形參數(shù)。經(jīng)設計復核,除沿f1斷層帶需經(jīng)專門處理外,前期所推薦大壩建基面高程的巖體質(zhì)量及相關力學參數(shù)指標能滿足壩基變形及抗滑穩(wěn)定要求。

巖體聲波縱波速值的高低與巖石性質(zhì)、巖體中斷裂構造的發(fā)育程度和風化程度等因素密切相關,能夠綜合反映巖體質(zhì)量的優(yōu)劣。本文通過工程實例,論述巖體聲波測試在巖體質(zhì)量評價中的應用。

小灣水電站建設過程中采用了超聲波、鉆孔變形模量和全孔壁數(shù)字成像等物探檢測技術手段,對壩基巖體進行物性參數(shù)的測試.通過多種測試成果的綜合分析與研究,揭示了壩基巖體波速分布特征、波速衰減特征、裂隙發(fā)育規(guī)律等,為解決復雜的工程地質(zhì)問題提供了基礎依據(jù),在小灣水電站的設計、施工、科研工作中起到了重要作用.

為了評價小灣水電站壩基巖體開挖后的卸荷松弛效應、確定卸荷深度和研究卸荷巖體的應力分布特征,同時采用鉆孔彈模法和水壓致裂法在壩基開挖面進行了5個深度20~30m鉆孔的巖體變形與地應力測試。測試結果表明開挖卸荷影響較明顯,鉆孔淺部(深度小于11m)彈模明顯降低;壩基巖體表層20m以內(nèi)的最大水平應力一般小于10mpa,顯示了一定程度的應力集中現(xiàn)象。其次,根據(jù)卸荷帶劃分結果和工程地質(zhì)條件進行了二維彈塑性有限元應力場模擬分析。分析結果和實測結果一致,表層開挖卸荷巖體中應力有所釋放,河床以下20~50m范圍存在明顯應力集中。

圍繞水布埡水電站壩基地質(zhì)模型研究,開展了工程地質(zhì)調(diào)查、巖石力學室內(nèi)外測試和試驗和工程應用的研究。在大量野外工作及理論分析的基礎上,詳細研究了水布埡水電站工程地質(zhì)巖組,地質(zhì)構造規(guī)律及壩基巖體地應力和水文地質(zhì)條件,建立了壩基巖體的概化地質(zhì)結構模型。開展了針對壩基基本地質(zhì)模型單元的巖體質(zhì)量評價,提出了壩基基本地質(zhì)模型單元的巖體力學參數(shù)

通過對已有巖體質(zhì)量的評述，提出了對大型水電工程壩基巖體分級的綜合分級方法。據(jù)對溪落渡水電工程18個鉆孔巖芯的觀測，首先分別應用比尼威斯基的地質(zhì)力學分類、巴頓的q系統(tǒng)分類和水電部的工程巖體分類方法對壩基巖體質(zhì)量進行分類，再根據(jù)以上3種方法所得分級結果綜合確定壩基巖體質(zhì)量。分級結果表明，該工程的壩基巖體質(zhì)量優(yōu)良，以ⅰ、ⅱ類巖體為主，對工程建設有利。分級結果與壩區(qū)地質(zhì)研究結果的對應性好。

為了獲取黃河瑪爾擋水電站大壩壩基巖體抗剪強度參數(shù)(f、c值),為大壩設計、兩岸壩肩抗力體穩(wěn)定分析、地下洞室圍巖穩(wěn)定分析等提供依據(jù),根據(jù)瑪爾擋水電站壩址區(qū)巖體強度試驗成果,結合試驗點地質(zhì)特征,利用最小二乘法、優(yōu)定斜率法等數(shù)理統(tǒng)計方法,對壩基巖體強度特性進行了分析,并合理選取強度標準值,最終給出了壩基巖體強度參數(shù)建議值。

扼要介紹了官地水電站壩區(qū)的主要工程地質(zhì)情況及被灌區(qū)工程地質(zhì)特征,并對灌漿試驗成果進行了簡單的分析,分析認為試區(qū)巖體在巖性、巖類、構造形式上具有較好的代表性,灌后各級巖體的聲波波速(vp)、完整性系數(shù)(kv)、變形模量(e0)及防滲透性能均有不同程度的提高。對于構造帶而言提高的幅度較大,但改善后巖體完整程度基本還是處于較破碎狀態(tài),仍需要根據(jù)基礎開挖情況,進行生產(chǎn)性的灌漿試驗。但本次試驗對今后的設計、施工仍具有一定的指導意義。

：一 李家峽水電站壩肩開挖巖體的聲波測試 啦劉金海 陜西機械學院(西安710048)』斗2 文摘本文對聲波試騷的原理、方法作7簡要介紹，并結合季家峽水電站工程一年 來的實測資料，時該水電站兩岸壩肩的波速分布i巖休的各向異性；波速與預裂孔殘 密度藥量的關系；田鋸束減震對水平建基保護；爆破矸建基面影響的探測等同邂進行 1分析研究。 主題詞壩肩覆拉預裂爆破聲波觀測 分類號tv542 李家峽水電站位于黃河上游青海省境內(nèi)。設計壩高165m．兩岸壩肩在2060~2185m高程 劈坡開挖量為63萬由于高拱壩對壩基開挖的體形及爆破對保留巖體的完整性和強度的 影響均有嚴格要求，加之兩岸壩肩為風化嚴重、層面傾角為40?！?0。的層狀巖體，對開挖邊坡 的穩(wěn)定l構成威脅，故有必要研究巖體的動力特性及爆破對保留巖悻的影響，從而為優(yōu)化爆破參 數(shù)

采用q系統(tǒng)、rmr和bq三種巖體質(zhì)量分級方法對西南某水電站左岸壩基部分巖體進行了分級,然后對三種方法進行相關分析,認為分級結果具有良好的相關性。在充分調(diào)查和資料分析的基礎上,對巖體工程地質(zhì)分級在實際工程中的應用提出了具體指標和實際的操作方法。

按巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個因素,采用定性劃分和定量指標劃分兩種方法,確定壩基巖體質(zhì)量分級,為樞紐布置和大壩設計提供科學依據(jù)。

沙牌水電站大壩壩基巖體為晉寧—澄江期花崗巖夾綠片巖角巖、角巖夾花崗巖及薄層片巖、綠片巖夾碎裂花崗(閃長)巖和黑云母石英角巖。綠片巖的出露隨機性強,無規(guī)律性,壩基巖體均一性較差,透水性較強。針對電站壩區(qū)巖體特性及水文地質(zhì)條件,在工程中采取了防滲及排水處理措施。

向家壩水電站是金沙江流域水利資源梯級開發(fā)的最后一級水電站,壩基巖體抗剪強度參數(shù)對工程設計、施工等方面有重要意義。向家壩水電站壩基巖體地質(zhì)條件復雜,并發(fā)育有多條軟弱夾層,如何快速準確地對巖體抗剪強度參數(shù)進行評價至關重要。本文介紹了從美國引進的適用于中軟巖-軟巖體的新型巖體抗剪強度檢測設備,利用工程前期地質(zhì)勘探鉆孔進行巖體剪切試驗,可以十分方便快捷地得到巖體抗剪強度參數(shù),并且利用該設備得到的試驗數(shù)據(jù)具有很高的線性相關關系。通過在向家壩水電站壩基巖體中進行的幾組鉆孔剪切試驗,詳細介紹了使用該設備得到巖體抗剪強度參數(shù)的方法,驗證了該設備的工程適用性。

水利水電工程鉆孔壓水試驗的主要任務是測定巖體的透水性。為評價巖體的滲透特性和設計滲控措施提供基本資料。在某水電站工程中,對壩基巖體進行三級壓力、5個階段進行試驗,從而測定該巖體的透水率。1試驗技術1.1試驗場地地質(zhì)條件及試驗點選取根據(jù)對某水電站工程壩基鉆探揭露,此次選用

觀音巖水電站壩基巖體主要為泥巖、細砂巖、粉砂巖、礫巖，斷裂構造及裂隙發(fā)育，為此對巖體自身巖體變形試驗及巖體/巖體、砼/巖體進行了抗剪（斷）試驗，獲得了巖體的變形模量及抗剪（斷）參數(shù)，基本反映了壩基巖體的力學特性，為設計提供了可靠的依據(jù)。

巖體結構面的抗剪強度是表征巖體強度的一項重要參數(shù),但由于原位試驗受場地等諸多因素影響,難以大規(guī)模的開展,本文提出在室內(nèi)用結構面大型剪切試驗開展結構面的剪切特性研究,以某水電站壩基砂巖巖體中的硬性結構面為研究對象,取得了較好的成果。試驗表明:結構面的多組剪切變形曲線具有一定的應變硬化的特征;達到峰值剪切強度時的剪切位移普遍較大,在8.9mm~44.5mm之間;砂巖中硬性結構面光滑面的“基本摩擦角”為31.4°,結構面“平均起伏角”為6.3°。

小灣壩基開挖引起了一系列巖體卸荷變形破壞現(xiàn)象,包括巖體中已有結構面的回彈松動與剪切錯動,以及完整巖體的巖爆拱裂、薄板狀破裂等新生破裂。開挖中巖體的新生破裂面在空間分布上有如下特點:破裂面產(chǎn)狀與開挖面具有較好的一致性;在深度分布上,開挖卸荷破裂面相對集中在開挖面之下4～6m的深度以上。巖體的卸荷變形破壞導致了巖體完整性的顯著降低,但卸荷松動過程的主體部分多在幾個月內(nèi)完結。無論是巖體開挖卸荷還是河流天然切割卸荷都是一個能量釋放過程,并且卸荷變形破壞具有顯著的空間分布規(guī)律,因此采用能量方法研究巖體的卸荷分帶是合適的。給出了巖體卸荷分帶的應變能方法,小灣水電站的實際應用表明該方法是可行的、有效的。

文章對黃河龍羊峽水電站大壩兩岸壩肩巖體中f71、f73、g4、f18和f120等斷層的水泥灌漿試驗成果進行了研究,探討了不同壓力下巖體的可灌性,對不同主劑的化學灌漿試驗進行了總結。

一、前言在大型水電工程的勘測設計過程中,壩址選擇、壩型設計、工程規(guī)模及樞紐布置等除受自然地理和水力資源制約外,還取決于工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣。對大壩、導洞及地下廠房等水工建筑物基礎巖體的質(zhì)量分類和穩(wěn)定性評價將成為主要的研究課題。以往對建筑物基礎僅限于工程地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場載荷試驗等方法進行工程地質(zhì)分類及巖體強度和變形特征的定性、定量評價。近來,以研究巖體結構特征為主要手段的巖體力學得以發(fā)展,并為巖體質(zhì)量評價及穩(wěn)定性分析開辟了前景。

主要介紹了桐了林水電站壩基巖體地質(zhì)概況,巖體質(zhì)量分級的目的、原則、方法有其在壩基體穩(wěn)定分析中的應用,同時對基礎處理提出了主要措施。