聲波測(cè)試技術(shù)在金沙水電站壩基巖體檢測(cè)中的應(yīng)用

利用施工鉆孔資料，進(jìn)行聲波測(cè)井，評(píng)價(jià)壩基巖體質(zhì)量，是一種較為簡(jiǎn)單、易行且經(jīng)濟(jì)的手段。本文論述了榮經(jīng)縣花灘電站施工階段用聲波測(cè)井的方法對(duì)壩基巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)，提出了巖體完整程度。巖體風(fēng)化程度，巖體卸荷，基坑開(kāi)挖固結(jié)灌漿深度確定原則，標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)采用，經(jīng)驗(yàn)是成功的。

水電工程建設(shè)在可行性研究階段、招標(biāo)階段及技施開(kāi)挖階段均需進(jìn)行建基面選擇,而壩基建基面選擇是否合理不僅關(guān)系工程質(zhì)量和安全,同時(shí)跟工程造價(jià)和工期息息相關(guān)。結(jié)合某可行性研究階段水電工程,依據(jù)相關(guān)規(guī)范條文及規(guī)定,通過(guò)壩址區(qū)巖性、地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化、卸荷等地質(zhì)條件的調(diào)查和分析,結(jié)合壩址鉆孔巖芯rqd測(cè)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(quán)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(jí),提出壩基開(kāi)挖深度及建基面,保證了工程質(zhì)量的同時(shí)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(guó)內(nèi)在建的最高的碾壓混凝土重力壩。壩基開(kāi)挖后,為復(fù)核壩基巖體力學(xué)指標(biāo),分析前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作的合理性,并考慮在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)200m級(jí)大壩的建基面進(jìn)行優(yōu)化,受業(yè)主委托,中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)建基面進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的地質(zhì)檢測(cè)及巖體質(zhì)量研究。此過(guò)程中采用了地質(zhì)雷達(dá)、孔間聲波ct、鉆孔彩色錄像、鉆孔變形模量測(cè)試及鉆探、壓水試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)等綜合手段,獲得了豐富的壩基巖體力學(xué)參數(shù)資料。結(jié)合地質(zhì)編錄資料,地質(zhì)人員對(duì)檢測(cè)成果進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)分析。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,該電站壩基巖石堅(jiān)硬、巖體完整、巖溶相對(duì)不發(fā)育、地下水不甚活躍,壩基巖體具有足夠的抗壓強(qiáng)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(shè)計(jì)復(fù)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(guān)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)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(gòu)造的發(fā)育程度和風(fēng)化程度等因素密切相關(guān),能夠綜合反映巖體質(zhì)量的優(yōu)劣。本文通過(guò)工程實(shí)例,論述巖體聲波測(cè)試在巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

小灣水電站建設(shè)過(guò)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(cè)技術(shù)手段,對(duì)壩基巖體進(jìn)行物性參數(shù)的測(cè)試.通過(guò)多種測(cè)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(fù)雜的工程地質(zhì)問(wèn)題提供了基礎(chǔ)依據(jù),在小灣水電站的設(shè)計(jì)、施工、科研工作中起到了重要作用.

為了評(píng)價(jià)小灣水電站壩基巖體開(kāi)挖后的卸荷松弛效應(yīng)、確定卸荷深度和研究卸荷巖體的應(yīng)力分布特征,同時(shí)采用鉆孔彈模法和水壓致裂法在壩基開(kāi)挖面進(jìn)行了5個(gè)深度20~30m鉆孔的巖體變形與地應(yīng)力測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明開(kāi)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(yīng)力一般小于10mpa,顯示了一定程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象。其次,根據(jù)卸荷帶劃分結(jié)果和工程地質(zhì)條件進(jìn)行了二維彈塑性有限元應(yīng)力場(chǎng)模擬分析。分析結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果一致,表層開(kāi)挖卸荷巖體中應(yīng)力有所釋放,河床以下20~50m范圍存在明顯應(yīng)力集中。

圍繞水布埡水電站壩基地質(zhì)模型研究,開(kāi)展了工程地質(zhì)調(diào)查、巖石力學(xué)室內(nèi)外測(cè)試和試驗(yàn)和工程應(yīng)用的研究。在大量野外工作及理論分析的基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究了水布埡水電站工程地質(zhì)巖組,地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律及壩基巖體地應(yīng)力和水文地質(zhì)條件,建立了壩基巖體的概化地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。開(kāi)展了針對(duì)壩基基本地質(zhì)模型單元的巖體質(zhì)量評(píng)價(jià),提出了壩基基本地質(zhì)模型單元的巖體力學(xué)參數(shù)

通過(guò)對(duì)已有巖體質(zhì)量的評(píng)述，提出了對(duì)大型水電工程壩基巖體分級(jí)的綜合分級(jí)方法。據(jù)對(duì)溪落渡水電工程18個(gè)鉆孔巖芯的觀測(cè)，首先分別應(yīng)用比尼威斯基的地質(zhì)力學(xué)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(duì)壩基巖體質(zhì)量進(jìn)行分類，再根據(jù)以上3種方法所得分級(jí)結(jié)果綜合確定壩基巖體質(zhì)量。分級(jí)結(jié)果表明，該工程的壩基巖體質(zhì)量?jī)?yōu)良，以ⅰ、ⅱ類巖體為主，對(duì)工程建設(shè)有利。分級(jí)結(jié)果與壩區(qū)地質(zhì)研究結(jié)果的對(duì)應(yīng)性好。

為了獲取黃河瑪爾擋水電站大壩壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)(f、c值),為大壩設(shè)計(jì)、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(qiáng)度試驗(yàn)成果,結(jié)合試驗(yàn)點(diǎn)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(jì)方法,對(duì)壩基巖體強(qiáng)度特性進(jìn)行了分析,并合理選取強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,最終給出了壩基巖體強(qiáng)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(duì)灌漿試驗(yàn)成果進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析,分析認(rèn)為試區(qū)巖體在巖性、巖類、構(gòu)造形式上具有較好的代表性,灌后各級(jí)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(duì)于構(gòu)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(chǔ)開(kāi)挖情況,進(jìn)行生產(chǎn)性的灌漿試驗(yàn)。但本次試驗(yàn)對(duì)今后的設(shè)計(jì)、施工仍具有一定的指導(dǎo)意義。

：一 李家峽水電站壩肩開(kāi)挖巖體的聲波測(cè)試 啦劉金海 陜西機(jī)械學(xué)院(西安710048)』斗2 文摘本文對(duì)聲波試騷的原理、方法作7簡(jiǎn)要介紹，并結(jié)合季家峽水電站工程一年 來(lái)的實(shí)測(cè)資料，時(shí)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(yù)裂孔殘 密度藥量的關(guān)系；田鋸束減震對(duì)水平建基保護(hù)；爆破矸建基面影響的探測(cè)等同邂進(jìn)行 1分析研究。 主題詞壩肩覆拉預(yù)裂爆破聲波觀測(cè) 分類號(hào)tv542 李家峽水電站位于黃河上游青海省境內(nèi)。設(shè)計(jì)壩高165m．兩岸壩肩在2060~2185m高程 劈坡開(kāi)挖量為63萬(wàn)由于高拱壩對(duì)壩基開(kāi)挖的體形及爆破對(duì)保留巖體的完整性和強(qiáng)度的 影響均有嚴(yán)格要求，加之兩岸壩肩為風(fēng)化嚴(yán)重、層面傾角為40?！?0。的層狀巖體，對(duì)開(kāi)挖邊坡 的穩(wěn)定l構(gòu)成威脅，故有必要研究巖體的動(dòng)力特性及爆破對(duì)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(jí)方法對(duì)西南某水電站左岸壩基部分巖體進(jìn)行了分級(jí),然后對(duì)三種方法進(jìn)行相關(guān)分析,認(rèn)為分級(jí)結(jié)果具有良好的相關(guān)性。在充分調(diào)查和資料分析的基礎(chǔ)上,對(duì)巖體工程地質(zhì)分級(jí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用提出了具體指標(biāo)和實(shí)際的操作方法。

按巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素,采用定性劃分和定量指標(biāo)劃分兩種方法,確定壩基巖體質(zhì)量分級(jí),為樞紐布置和大壩設(shè)計(jì)提供科學(xué)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(zhǎng))巖和黑云母石英角巖。綠片巖的出露隨機(jī)性強(qiáng),無(wú)規(guī)律性,壩基巖體均一性較差,透水性較強(qiáng)。針對(duì)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(jí)開(kāi)發(fā)的最后一級(jí)水電站,壩基巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)工程設(shè)計(jì)、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(fù)雜,并發(fā)育有多條軟弱夾層,如何快速準(zhǔn)確地對(duì)巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)至關(guān)重要。本文介紹了從美國(guó)引進(jìn)的適用于中軟巖-軟巖體的新型巖體抗剪強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備,利用工程前期地質(zhì)勘探鉆孔進(jìn)行巖體剪切試驗(yàn),可以十分方便快捷地得到巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù),并且利用該設(shè)備得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很高的線性相關(guān)關(guān)系。通過(guò)在向家壩水電站壩基巖體中進(jìn)行的幾組鉆孔剪切試驗(yàn),詳細(xì)介紹了使用該設(shè)備得到巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的方法,驗(yàn)證了該設(shè)備的工程適用性。

水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)的主要任務(wù)是測(cè)定巖體的透水性。為評(píng)價(jià)巖體的滲透特性和設(shè)計(jì)滲控措施提供基本資料。在某水電站工程中,對(duì)壩基巖體進(jìn)行三級(jí)壓力、5個(gè)階段進(jìn)行試驗(yàn),從而測(cè)定該巖體的透水率。1試驗(yàn)技術(shù)1.1試驗(yàn)場(chǎng)地地質(zhì)條件及試驗(yàn)點(diǎn)選取根據(jù)對(duì)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(xì)砂巖、粉砂巖、礫巖，斷裂構(gòu)造及裂隙發(fā)育，為此對(duì)巖體自身巖體變形試驗(yàn)及巖體/巖體、砼/巖體進(jìn)行了抗剪（斷）試驗(yàn)，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(xué)特性，為設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。

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

聲波測(cè)試技術(shù)能夠快速檢測(cè)巖體的損傷程度,在壩基開(kāi)挖爆破前后進(jìn)行聲波測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,能夠檢測(cè)出爆破對(duì)巖體的影響范圍,及時(shí)反饋并指導(dǎo)爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。李家河水庫(kù)壩址巖體以花崗巖為主,在右壩肩el860—el845層ⅰ區(qū)開(kāi)挖爆破中應(yīng)用聲波測(cè)試進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明,爆破對(duì)巖體的影響范圍在0.375m以內(nèi),爆破對(duì)壩基的影響較小。

銀盤水電站左岸壩肩邊坡巖體內(nèi)存在著多條與邊坡斜交的層間剪切帶,由于其出露位置與大壩的相對(duì)關(guān)系,有可能與巖層中發(fā)育的其它結(jié)構(gòu)面組合,構(gòu)成潛在不穩(wěn)定滑體;邊坡開(kāi)挖后壩軸線上游剪切帶上盤巖體較為單薄,且分布有性狀較差的大灣組頁(yè)巖,對(duì)大壩壩肩及壩基的抗滑穩(wěn)定均產(chǎn)生不利影響。采用三維剛體極限平衡分析及數(shù)值分析方法對(duì)銀盤水電站左岸壩肩邊坡及壩基巖體在施工期、大壩運(yùn)行期各種水位工況下的變形與穩(wěn)定性開(kāi)展了研究;并對(duì)邊坡的加固效果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),為邊坡及壩基的加固處理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

根據(jù)施工開(kāi)挖揭露地質(zhì)情況,結(jié)合前期勘察成果對(duì)楊溪水一級(jí)水電站重力壩壩基巖體進(jìn)行了多種分級(jí)比較分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行了研究,對(duì)壩基主要工程地質(zhì)問(wèn)題提出了處理建議

2006年11月26日，金沙江向家壩巨型水電站開(kāi)工慶典在四川省宜賓縣向家壩電站壩址舉行。中共中央政治局委員、國(guó)務(wù)院副總理曾培炎出席開(kāi)工儀式并宣布金沙江向家壩水電站正式開(kāi)工。四川省省委書記張學(xué)忠、云南省委書記白恩培、國(guó)土資源部部長(zhǎng)孫文盛、國(guó)務(wù)院副秘書長(zhǎng)張平、國(guó)家環(huán)保總局局長(zhǎng)周生賢等四川、云南兩省及國(guó)家各有關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)同志出席了開(kāi)工儀式。國(guó)家發(fā)改委副主任張國(guó)寶、四川省省長(zhǎng)張中偉、云南省代省長(zhǎng)秦光榮、中國(guó)三峽總公司總經(jīng)理李永安在會(huì)上發(fā)表重要講話。