水利工程論文-正義峽壩址基礎(chǔ)巖體灌漿質(zhì)量檢測(cè).doc

水利工程論文-正義峽壩址基礎(chǔ)巖體灌漿質(zhì)量檢測(cè)摘要：采用聲波測(cè)井、地震CT等綜合物探方法，對(duì)正義峽水庫(kù)壩址基礎(chǔ)巖體固結(jié)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，基本查明了壩基巖體固結(jié)灌漿后的質(zhì)量狀況，取得了良好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：正義峽水庫(kù)固結(jié)灌漿聲波測(cè)井地震CT0前言當(dāng)壩基巖體存在破碎或局部的不連續(xù)架空裂隙時(shí)，破壞了巖體的均一性。為了改善基礎(chǔ)巖體的力學(xué)性能，增強(qiáng)壩基整體性，減少沉陷變形，需要對(duì)壩基巖體進(jìn)行灌漿處理。利用物探原位對(duì)比技術(shù)，可對(duì)壩基巖體灌漿質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，為壩基巖體灌后質(zhì)量的評(píng)價(jià)和利用提供了科學(xué)依據(jù)。該技術(shù)作為工程質(zhì)量檢測(cè)的重要手段，以其簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，受到工程技術(shù)人員的青睞和重視，并在工程質(zhì)量檢測(cè)中，通過(guò)對(duì)巖土體的原位對(duì)比測(cè)試，了解巖土體結(jié)構(gòu)性狀，計(jì)算巖土體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以便對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，使其在工程質(zhì)量檢測(cè)中不斷得到總結(jié)、完善、提高和發(fā)展。1地質(zhì)概況黑河正義峽水庫(kù)壩址位于甘肅省高臺(tái)縣境內(nèi)的黑河干流中游末端峽谷入口處。壩型為粘土心墻土石壩，壩高35.5m，庫(kù)容4.77108m3。壩址區(qū)為一不對(duì)稱“U”型河谷，主河槽偏于左岸。河谷底部寬約220m，河水面寬約50m。河谷松散堆積物發(fā)育，級(jí)階地上部為砂土層，厚46m；下伏砂礫碎石層，厚37m。河床地段為含塊石砂礫碎石層，厚47m。右岸坡腳砂梁組成物質(zhì)為粉細(xì)砂，厚20m以上。壩基巖體主要為花崗巖，間有花崗斑巖和黃斑巖巖脈，強(qiáng)風(fēng)化層厚度一般不超過(guò)3m，多屬類巖體，局部為、類。壩址區(qū)斷層多為陡傾角，成壓性或壓扭性。構(gòu)造線以北西西向?yàn)橹鳎琋E向斷層多錯(cuò)斷EW向斷裂。節(jié)理以陡傾角為主，一般長(zhǎng)25m，以平直的扭裂面為主，部分呈舒緩波狀，有高齡土化或綠泥石膜充填。壩基順河向斷層主要有F6和F16，破碎帶寬分別約為0.73.0m和12.4m，構(gòu)造巖多為斷層泥、糜棱巖或破碎巖，并充填有石膏，可溶鹽含量高達(dá)11%。斷層F1與壩軸線近垂直穿過(guò)左壩肩，破碎帶寬約0.8m。斷層F14斜切右壩肩，巖體完整性較差，淺部尤為破碎，構(gòu)成繞壩滲流的良好通道。壩基砂礫碎石層屬中等強(qiáng)透水性，其滲透系數(shù)平均值為16.42m/d；基巖賦水性和透水性受巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和地形控制，極不均一，滲透系數(shù)最小1.910-2m/d，最大42.32m/d。2檢測(cè)方法2.1聲波測(cè)井以巖土體的彈性特征為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)定巖土體的聲波傳播速度及其它聲學(xué)特點(diǎn)(如聲波傳播幅度、頻率及衰減等)的不同，達(dá)到研究地層特性的目的。實(shí)測(cè)工作在鉆孔內(nèi)進(jìn)行，且由下而上逐點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)距0.2m。聲波測(cè)井的測(cè)試流程為序孔灌漿前序孔灌漿后序孔灌漿后序孔灌漿后。2.2地震波CT技術(shù)以巖土體的彈性特征為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)定孔間巖土體的地震波傳播速度，進(jìn)行地震波CT成像分析，達(dá)到對(duì)孔間巖土體的研究和評(píng)價(jià)之目的。實(shí)測(cè)工作以兩個(gè)固定鉆孔為測(cè)試孔對(duì)，在兩個(gè)固定鉆孔內(nèi)進(jìn)行相向激發(fā)和接收。激發(fā)震源為雷管，激發(fā)間距為1m，接收間距為2m。地震CT的測(cè)試流程為序孔灌漿前序孔灌漿后序孔灌漿后序孔灌漿后。3資料解釋與成果分析3.1聲波測(cè)井根據(jù)野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別按、式計(jì)算兩接收換能器間巖體的縱波速度VP、灌漿波速提高率R(記錄點(diǎn)為兩接收換能器的中點(diǎn))。巖體縱波速度VPVP=L/t式中：L兩接收換能器間距(m)；t兩接收換能器間聲波旅行時(shí)差(s)；灌漿波速提高率RR=(VP1-VP2)/VP1100%式中：VP1灌漿前巖體縱波速度(m/s)；VP2灌漿后巖體縱波速度(m/s)；由野外實(shí)測(cè)獲得的聲波速度，可得以下基本成果：灌漿前巖體聲波速度為15706280m/s,平均速度為4550m/s，波速統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差為810m/s；而第一灌漿段(孔深812m)平均波速為3970m/s，波速統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差為1120m/s，說(shuō)明該段巖體破碎，完整性較差。序灌漿后巖體聲波速度為20005940m/s,平均速度為4680m/s，波速統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差為590m/s，最低波速和平均波速較灌漿前均有提高，平均波速提高率為2.8%；尤其在第一灌漿段(孔深812m)巖體波速提高最為顯著，平均波速提高率為10.6%。序灌漿后巖體聲波速度為24406110m/s,平均速度為4790m/s，波速統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差為580m/s，最低波速和平均波速較灌漿前均有提高，相對(duì)灌漿前平均波速提高率為5.3%。序灌漿后巖體聲波速度為25006280m/s,平均速度為4830m/s，波速統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差為560m/s，最低波速和平均波速較灌漿前均有提高，相對(duì)灌漿前平均波速提高率為6.2%。經(jīng)分析灌漿前、后不同灌漿序次的聲波測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見(jiàn)表1、表2)可知：經(jīng)序、序、序灌漿后，聲波平均波速較灌漿前均有提高，且整體趨于穩(wěn)定；VP2500m/s的測(cè)點(diǎn)數(shù)由灌漿前的3.7%降至為序灌漿后的1.1%，而VP5500m/s的測(cè)點(diǎn)數(shù)由灌漿前的4.9%提升為序灌漿后的14.1%。表明灌漿區(qū)內(nèi)巖體完整性得到改善。表1灌漿前、后聲波平均波速提高率統(tǒng)計(jì)表灌漿段號(hào)孔深(m)灌漿前序灌漿后序灌漿后序灌漿后備注VP(m/s)VP(m/s)R(%)VP(m/s)R(%)VP(m/s)R(%)各序提高率均以灌18123970439010.6443011.6454014.42121745304530045901.346703.1漿前為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)31722464047201.748003.4536015.54222749404940059500.251003.252732472048202.149805.549003.863237471048402.849104.249705.5總體455046802.847905.348306.2表2灌漿前、后聲波波速分布統(tǒng)計(jì)表波速范圍(m/s)灌漿前序灌漿后序灌漿后序灌漿后點(diǎn)數(shù)頻數(shù)(%)點(diǎn)數(shù)頻數(shù)(%)點(diǎn)數(shù)頻數(shù)(%)點(diǎn)數(shù)頻數(shù)(%)2500183.710.220.441.12500300091.810.250.941.130003500204.1193.1214.061.735004000377.67512.1478.9349.64000450012224.914122.710319.55916.64500500015932.522135.614928.210328.95000550010020.413321.413725.99627.05500244.9304.86512.35014.1測(cè)點(diǎn)總數(shù)(個(gè))4896215293563.2地震波CT測(cè)試在外業(yè)實(shí)測(cè)的地震波CT原始記錄上，讀取每一接收道的直達(dá)波初至?xí)r間，應(yīng)用“WYS97工程CT軟件”進(jìn)行處理，從而獲得兩固定測(cè)試孔間每一成像單元的波速值，然后利用SURFER等值線處理軟件，繪制出序孔灌漿前、序孔灌漿后、序孔灌漿后、序孔灌漿后兩固定測(cè)試孔間的波速等值線圖(為節(jié)省篇幅，附圖略)。處理時(shí)，采用直射線聯(lián)合迭代法，巖體空間成像網(wǎng)格單元?jiǎng)澐譃?.50.5m2，迭代次數(shù)一般為1520次，計(jì)算殘差小于3.0。由測(cè)試孔間地震波速等值線分布圖，結(jié)合孔間巖體地質(zhì)情況，可得以下基本成果：灌漿前巖體地震波速度自上而下有逐漸增大的趨勢(shì)，且波速等值線多呈“團(tuán)塊”狀分布，反映出巖體結(jié)構(gòu)特征；測(cè)試孔間巖體平均波速為3340m/s，而第一灌漿段(孔深812m)巖體波速大都小于3000m/s，平均波速為2930m/s，說(shuō)明該段巖體破碎，完整性較差。序灌漿后巖體波速低于3000m/s等值線范圍與灌漿前相比縮小，而波速大于3600m/s等值線的范圍增大(向上延伸)；測(cè)試孔間巖體平均波速為3410m/s，較灌前提高2.1%；其中第一灌漿段(孔深812m)巖體波速平均值為3070m/s，較灌漿前提高4.8%。序灌漿后與序灌漿后的巖體波速分布規(guī)律基本相似，但波速低于3000m/s等值線范圍與灌漿前相比明顯縮小，而波速大于3600m/s等值線的范圍向上延伸顯著；測(cè)試孔間巖體平均波速為3510m/s，較灌漿前提高5.1%。序灌漿后與灌漿前、序灌漿后、序灌漿后的巖體波速分布規(guī)律發(fā)生明顯變化，波速等值線“團(tuán)塊”狀基本消失，波速3600m/s等值線的范圍向上延伸至孔口附近；測(cè)試孔間巖體平均波速為3680m/s，較灌前提高10.2%。其中第一灌漿段(孔深812m)巖體波速平均值為3460m/s，較灌漿前提高18.1%。經(jīng)分析灌漿前、后不同灌漿序次的地震CT波速統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見(jiàn)表3)可知：經(jīng)序、序、序灌漿后，各灌漿段平均波速較灌漿前均有提高，且隨著灌漿序次的增加，巖體完整程度逐漸增強(qiáng)，尤以序灌漿后的效果最為顯著。表3灌漿前、后測(cè)試孔間地震CT平均波速提高率統(tǒng)計(jì)表灌漿段號(hào)孔深(m)灌漿前序灌漿后序灌漿后序灌漿后備注VP(m/s)VP(m/s)R(%)VP(m/s)R(%)VP(m/s)R(%)各序提高率均以灌漿前為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)1812293030704.8331013.0346018.121217312032303.533306.7349011.831722348035000.636103.737006.342227370037401.137401.140108.752728348035301.436404.636705.5總體334034102.135105.1368010.24結(jié)論灌漿孔聲波測(cè)井及兩固定測(cè)試孔間地震波CT測(cè)試的波速均有提高這一現(xiàn)象表明，灌漿試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的巖體具有一定的可灌性。序、序、序灌漿后巖體的彈性波速均有提高及兩固定測(cè)試孔間地震波CT測(cè)試的波速等值線形狀發(fā)生變化這一現(xiàn)象表明，灌漿試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的巖體在灌漿后的整體強(qiáng)度得到改善，尤其序灌漿后效果最為顯著。對(duì)比聲