高拱壩壩基巖體松弛時(shí)間以及空間效應(yīng)研究(XXXX0924)

高拱壩壩基巖體松弛時(shí)間以及空間效應(yīng)研究(XXXX0924)匯報(bào)內(nèi)容1前言2壩基巖體松弛帶的劃分3壩基巖體松弛的空間效應(yīng)4壩基巖體松弛的時(shí)間效應(yīng)5結(jié)語(yǔ)1前言在高拱壩的建設(shè)過(guò)程中，壩基巖體受到開(kāi)挖爆破及后期卸荷等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度的松弛，巖體松弛過(guò)程中表現(xiàn)出聲波速度降低、裂隙張開(kāi)度及數(shù)量增加等效應(yīng)。壩基巖體松弛效應(yīng)測(cè)試的方法主要有聲波及鉆孔全景圖像長(zhǎng)觀測(cè)試，通過(guò)對(duì)壩基巖體在長(zhǎng)觀期間波速的衰減率、鉆孔全景圖像裂隙的開(kāi)度比及數(shù)量比分析，總結(jié)壩基巖體松弛的空間及時(shí)間效應(yīng)，得到壩基巖體松弛程度及深度發(fā)展情況，波速衰減的收斂時(shí)間，從而為設(shè)計(jì)過(guò)程中的固灌深度、固灌驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵參數(shù)提供依據(jù)。本研究主要依托大崗山、錦屏一級(jí)及溪洛渡水電站在開(kāi)挖期間長(zhǎng)觀孔的聲波及鉆孔全景圖像資料。大崗山壩基巖性主要為澄江期灰白色、微紅色中粒黑云二長(zhǎng)花崗巖，輝綠巖脈穿插發(fā)育其中；錦屏一級(jí)壩址區(qū)河床及兩岸基巖主要為中上三疊統(tǒng)雜谷腦組變質(zhì)巖，按巖石建造特征可分為綠片巖、大理巖、砂板巖三段；溪洛渡壩址區(qū)河床壩基及兩岸谷坡主要由二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組成。電站名稱(chēng)長(zhǎng)觀孔數(shù)量及布置長(zhǎng)觀孔測(cè)試情況孔數(shù)孔位布置測(cè)試方法測(cè)試頻率大崗山471080m以上20m高程一個(gè)孔，1080~1040m段10m高程按1、2兩個(gè)孔交叉布置，1080m以下10m高程（間距）1個(gè)孔，孔向垂直建基面；左右岸每60~80m布置1個(gè)鉛垂長(zhǎng)觀孔，共6孔，深均為20m。單孔聲波為主，部分全景圖像前3個(gè)月每月1次，后每3個(gè)月一次，最長(zhǎng)觀測(cè)19個(gè)月錦屏一級(jí)174右岸1885~1795m及左岸1885~1730m高程于大壩中心線以7.5m等高差布設(shè)了一排長(zhǎng)觀孔；右岸1795~1580m及左岸1727~1580m高程，分別以3孔和1孔（壩中心線）交替布置長(zhǎng)觀孔，孔向垂直建基面。單孔聲波為主，部分全景圖像每月一次，最長(zhǎng)觀測(cè)27個(gè)月溪洛渡25EL.400m以上左右岸每30m布置一個(gè)長(zhǎng)觀孔，長(zhǎng)觀孔均位于壩軸線上，孔深為20~25m，孔向垂直建基面。左右岸建基面新增13個(gè)變?？组L(zhǎng)期觀測(cè)，孔深為30m，孔向鉛垂向下。單孔聲波每月一次，最長(zhǎng)觀測(cè)25個(gè)月大崗山、錦屏一級(jí)及溪洛渡水電站壩基巖體長(zhǎng)觀孔的布置及觀測(cè)情況表圖1-1大崗山水電站大壩建基面長(zhǎng)觀孔孔位布置圖

圖1-2錦屏一級(jí)水電站大壩建基面長(zhǎng)觀孔孔位布置圖圖1-3溪洛渡水電站大壩建基面長(zhǎng)觀孔孔位布置圖2壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)2.1壩基巖體波速衰減率的分類(lèi)2.2壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)2.1壩基巖體波速衰減率的劃分根據(jù)壩基巖體波速衰減的原因及衰減時(shí)段，巖體的波速衰減率分為卸荷波速衰減率和爆破及卸荷波速總衰減率兩類(lèi)，其中波速總衰減率又分為長(zhǎng)觀初期和長(zhǎng)觀末期兩個(gè)時(shí)間段。

衰減率分類(lèi)巖體卸荷波速衰減率（ηx）巖體爆破及卸荷波速總衰減率長(zhǎng)觀初期（ηbx1）長(zhǎng)觀末期（ηbx2）波速衰減時(shí)段爆破完成后至長(zhǎng)觀完成天然狀態(tài)至長(zhǎng)觀初期天然狀態(tài)至長(zhǎng)觀末期波速衰減量度長(zhǎng)時(shí)間卸荷爆破+短時(shí)間卸荷爆破+長(zhǎng)時(shí)間卸荷初始波速爆后波速平均值天然狀態(tài)波速值天然狀態(tài)波速值末期波速長(zhǎng)觀末期平均波速長(zhǎng)觀初期平均波速長(zhǎng)觀末期平均波速壩基巖體波速衰減率劃分表

2.2壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)

壩基巖體松弛帶的劃分主要根據(jù)巖體的平均波速及波速總衰減率進(jìn)行，同時(shí)結(jié)合鉆孔全景圖像的裂隙開(kāi)度情況及波速曲線特征。根據(jù)上述指標(biāo)，壩基巖體松弛帶分為：強(qiáng)松弛帶、弱松弛帶及基本正常帶。強(qiáng)松弛帶：巖體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率大于25%（輝綠巖、玄武巖等基性巖大于30%），巖體裂隙發(fā)育，裂隙面一般呈張開(kāi)~微張，間距一般小于0.3m，波速曲線起伏大，強(qiáng)松弛帶的各類(lèi)巖體平均波速較基本正常帶的平均波速低約500m/s左右。弱松弛帶：巖體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率介于10~25%（輝綠巖、玄武巖等基性巖為10~30%），巖體裂隙較發(fā)育，裂隙面一般呈微張~閉合，間距一般介于0.3~1.0m，波速曲線有一定起伏，弱松弛帶的各類(lèi)巖體平均波速介于強(qiáng)松弛帶和基本正常帶之間?；菊В簬r體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率小于10%，巖體裂隙不發(fā)育，裂隙面一般呈閉合，間距一般大于1.0m，波速曲線起伏較小，基本正常帶的各類(lèi)巖體平均波速較統(tǒng)計(jì)得到的波速較大平均值的低約500m/s左右。巖性巖體類(lèi)別平均波速（m/s）巖體爆破及卸荷波速總衰減率（%）強(qiáng)松弛帶弱松弛帶基本正常帶強(qiáng)松弛帶弱松弛帶基本正常帶花崗巖Ⅱ＜39004000~4400＞4400＞2525~10＜10Ⅲ1＜34503450~3900＞3900Ⅲ2＜30003000~3450＞3450大理巖Ⅱ＜50005000~5400＞5400＞2525~10＜10Ⅲ1＜45004500~5000＞5000輝綠巖（脈巖）Ⅲ1＜40004000~4400＞4400＞3030~10＜10Ⅲ2＜35003500~4000＞4000玄武巖（陸相）Ⅱ＜45004500~5000＞5000＞3030~10＜10Ⅲ1＜40004000~4500＞4500Ⅲ2＜35003500~4000＞4000壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)3壩基巖體松弛的空間效應(yīng)3.1壩基巖體松弛空間效應(yīng)的平均波速及波速總衰減率分析3.2壩基巖體松弛空間效應(yīng)的鉆孔全景圖像特征分析長(zhǎng)觀初期不同孔深的各類(lèi)巖體平均波速孔深(m)大崗山花崗巖大崗山輝綠巖錦屏一級(jí)大理巖溪洛渡玄武巖ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ2爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后0.0~2.036142985277530292419527445004798446639762.0~5.041113859342044943022577552005583550548035.0~10.0449939223878495831865925555056105486476710.0~1548504252392344005960570056245562482615.0~20485043103932482559705850550555204932較大平均4850431039324958440059705850562455624932分級(jí)波速≥45004000~45003500~4000≥4500≥4000≥55004500~55004800~55004000~52003500~45003.1壩基巖體松弛空間效應(yīng)的平均波速及波速總衰減率分析長(zhǎng)觀末期不同孔深的各類(lèi)巖體平均波速孔深(m)大崗山花崗巖大崗山輝綠巖錦屏一級(jí)大理巖溪洛渡玄武巖ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ212個(gè)月9個(gè)月12個(gè)月9個(gè)月9個(gè)月15個(gè)月9個(gè)月12個(gè)月15個(gè)月15個(gè)月0.0~2.030002664232126571954437235693958354832602.0~5.034143465300740452498542947584818449739565.0~10.0390535793560477727385652508952424898419510.0~15.042923995361840155704555853405017430115.0~20.0451441003731446958275698520750934445長(zhǎng)觀初期不同孔深的各類(lèi)巖體爆破及卸荷松弛波速總衰減率孔深(m)大崗山花崗巖大崗山輝綠巖錦屏一級(jí)大理巖溪洛渡玄武巖ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ2爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后0.0~2.025.4830.7429.4338.9145.0211.6623.0814.6919.7119.382.0~5.015.2410.4613.029.3631.323.2711.110.731.022.625.0~10.07.249.001.370.0027.590.755.130.251.373.3510.0~15.01.350.238.810.172.562.1515.0~20.02.120.76長(zhǎng)觀末期不同孔深的各類(lèi)巖體爆破及卸荷松弛波速總衰減率孔深(m)大崗山花崗巖大崗山輝綠巖錦屏一級(jí)大理巖溪洛渡玄武巖ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ212個(gè)月9個(gè)月12個(gè)月9個(gè)月9個(gè)月15個(gè)月9個(gè)月12個(gè)月15個(gè)月15個(gè)月0.0~2.038.1438.2040.9746.4155.5926.7639.0029.6236.2133.892.0~5.029.6119.6023.5218.41

43.239.0718.6714.3419.1519.785.0~10.019.4916.969.463.6637.775.3213.006.7911.9314.9310.0~15.011.517.307.998.754.465.005.069.7912.8015.0~20.06.934.875.107.382.402.607.428.439.87壩基巖體松弛帶深度隨時(shí)間的變化情況表工程名稱(chēng)巖性巖體類(lèi)別觀測(cè)時(shí)間（個(gè)月）強(qiáng)松弛深度（m）弱松弛深度（m）長(zhǎng)觀初期長(zhǎng)觀末期長(zhǎng)觀初期長(zhǎng)觀末期大崗山花崗巖Ⅱ120.0~2.00.0~5.02.0~5.05.0~15.0Ⅲ190.0~2.00.0~2.02.0~5.02.0~10.0Ⅲ2120.0~2.00.0~2.02.0~5.02.0~5.0輝綠巖Ⅲ190.0~2.00.0~2.0*2.0~5.0Ⅲ290.0~5.00.0~10.05.0~10.0*錦屏一級(jí)大理巖Ⅱ15*0.0~2.00.0~2.0*Ⅲ19*0.0~2.00.0~5.02.0~10.0溪洛渡玄武巖Ⅱ12**0.0~2.00.0~5.0Ⅲ115*0.0~2.00.0~2.02.0~10.0Ⅲ215*0.0~2.00.0~2.02.0~15.0壩基巖體松弛空間效應(yīng)小結(jié)1：

綜合壩基巖體波速總衰減率的變化規(guī)律：Ⅱ花崗巖、Ⅲ2輝綠巖、Ⅱ類(lèi)大理巖、Ⅲ1類(lèi)大理巖、Ⅲ1類(lèi)玄武巖、Ⅲ2類(lèi)玄武巖強(qiáng)、弱松弛帶深度均發(fā)生變化，具有較強(qiáng)的空間效應(yīng)；Ⅲ1輝綠巖、Ⅲ1花崗巖、Ⅱ類(lèi)玄武巖強(qiáng)、弱松弛帶深度部分發(fā)生變化，具有一定的空間效應(yīng)；Ⅲ2花崗巖強(qiáng)、弱松弛帶深度在長(zhǎng)觀前后未發(fā)生變化，空間效應(yīng)較弱。

3.2壩基巖體松弛空間效應(yīng)的鉆孔全景圖像特征分析0.0~4.0m(間隔12個(gè)月)4.0~8.0m(間隔12個(gè)月)8.0~12.0m(間隔12個(gè)月)3-9Ⅱ類(lèi)花崗巖不同孔深的鉆孔全景圖像特征8.0~12.0m(間隔7個(gè)月)3-10Ⅲ1類(lèi)輝綠巖不同孔深的鉆孔全景圖像特征

2.0~6.0m(間隔15個(gè)月)3-11Ⅴ1類(lèi)花崗巖（f145斷層）不同孔深的鉆孔全景圖像特征

裂隙開(kāi)度比是指巖體在一定長(zhǎng)觀周期內(nèi)，相同位置長(zhǎng)觀末期與長(zhǎng)觀初期的裂隙張開(kāi)度之比，裂隙開(kāi)度比一般隨孔深的增加而減??；裂隙數(shù)量比是指巖體在一定長(zhǎng)觀周期內(nèi)，相同孔段長(zhǎng)觀末期與長(zhǎng)觀初期的裂隙數(shù)量之比，裂隙數(shù)量比一般隨孔深的增加而減小。壩基巖體松弛空間效應(yīng)小結(jié)2：綜合全景圖像裂隙開(kāi)度比和裂隙數(shù)量比兩個(gè)方面分析：Ⅱ類(lèi)花崗巖及Ⅲ1類(lèi)輝綠巖全景圖像沿孔深方向具有較強(qiáng)的空間效應(yīng)，Ⅲ2類(lèi)花崗巖全景圖像沿孔深方向具有一定的空間效應(yīng)，輝綠巖由于隱微裂隙較發(fā)育，開(kāi)挖松弛后其裂隙數(shù)量比及開(kāi)度比均較大。4壩基巖體松弛的時(shí)間效應(yīng)4.1壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的波速衰減率分析

4.2壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的全景圖像分析

4.1壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的波速衰減率分析壩基巖體松弛的波速衰減主要利用波速衰減率和波速月平均衰減率兩個(gè)指標(biāo)。波速衰減率是波速衰減的累積效應(yīng)，隨著觀測(cè)周期延長(zhǎng)，波速衰減率一般呈逐漸增加的趨勢(shì)，它是表征波速衰減的程度；波速月平均衰減率是根據(jù)各觀測(cè)周期的波速衰減率按月平均得到，它反映整個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)，巖體波速衰減的快慢，是描述巖體波速衰減時(shí)間效應(yīng)的重要指標(biāo)。根據(jù)各類(lèi)巖體的波速月平均衰減率，波速衰減分為四個(gè)階段：波速月平均衰減率大于3.0%的為快速衰減期；波速月平均衰減率介于1.0~3.0%的為過(guò)渡衰減期；波速月平均衰減率介于0.5~1.0%的為緩慢衰減期；波速月平均衰減率小于0.5%的為衰減收斂期。壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)小結(jié)1：

（1）觀測(cè)期12個(gè)月的巖體波速衰減率：在0.0~5.0m較大，0.0~2.0m段的波速衰減率介于16.67~18.12%，2.0~5.0m段的波速衰減率一般介于13.77~14.96%（大理巖為5.40%）；5.0m以下巖體波速衰減小于10%。（2）壩基巖體波速衰減收斂情況：大崗山的花崗巖及輝綠巖大部分孔段在長(zhǎng)觀期間波速衰減未趨于收斂或波速衰減趨于收斂的時(shí)間較長(zhǎng)，松弛的時(shí)間效應(yīng)較強(qiáng)；錦屏一級(jí)的大理巖及溪洛渡的玄武巖全部孔段波速衰趨于收斂，波速衰減趨于收斂的時(shí)間一般小于3個(gè)月，松弛的時(shí)間效應(yīng)相對(duì)較弱?？傮w而言，大崗山輝綠巖時(shí)間效應(yīng)強(qiáng)于花崗巖，大崗山花崗巖強(qiáng)于溪洛渡玄武巖，溪洛渡玄武巖強(qiáng)于錦屏大理巖。圖4-13Ⅱ類(lèi)花崗巖長(zhǎng)觀孔鉆孔全景圖像（1、6、12個(gè)月）圖4-14Ⅲ1輝綠巖長(zhǎng)觀孔鉆孔全景圖像（1、4、7個(gè)月）

圖4-15Ⅴ1類(lèi)花崗巖（f145斷層）及其影響帶長(zhǎng)觀孔鉆孔全景圖像（1、6、15個(gè)月）壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)小結(jié)2：綜合全景圖像裂隙開(kāi)度比和裂隙數(shù)量比隨時(shí)間變化規(guī)律分析:Ⅱ類(lèi)花崗巖及Ⅲ1類(lèi)輝綠巖全景圖像具有較強(qiáng)的時(shí)間效應(yīng)，Ⅲ2類(lèi)花崗巖全景圖像具有一定的時(shí)間效應(yīng)，Ⅴ1類(lèi)花崗巖全景圖像的時(shí)間效應(yīng)較弱。詳見(jiàn)圖4-13~4-15。巖體鉆孔全景圖像特征的隨時(shí)間的變化與巖性和開(kāi)挖完成前巖體所處的應(yīng)力環(huán)境關(guān)系較大。輝綠巖由于隱微裂隙較發(fā)育，開(kāi)挖后隨時(shí)間延續(xù)，裂隙進(jìn)一步顯現(xiàn)