水利工程論文-正義峽壩址基礎(chǔ)巖體灌漿質(zhì)量檢測摘要：采用聲波測井、地震CT等綜合物探方法，對正義峽水庫壩址基礎(chǔ)巖體固結(jié)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測，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：正義峽水庫固結(jié)灌漿聲波測井地震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，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，需要對壩基巖體進(jìn)行灌漿處理。利用物探原位對比技術(shù)，可對壩基巖體灌漿質(zhì)量進(jìn)行全面檢測，為壩基巖體灌后質(zhì)量的評價和利用提供了科學(xué)依據(jù)。該技術(shù)作為工程質(zhì)量檢測的重要手段，以其簡便、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點，受到工程技術(shù)人員的青睞和重視，并在工程質(zhì)量檢測中，通過對巖土體的原位對比測試，了解巖土體結(jié)構(gòu)性狀，計算巖土體的動力學(xué)參數(shù)，以便對工程質(zhì)量進(jìn)行分析和評價，得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，使其在工程質(zhì)量檢測中不斷得到總結(jié)、完善、提高和發(fā)展。1地質(zhì)概況黑河正義峽水庫壩址位于甘肅省高臺縣境內(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，庫容4.77108m3。壩址區(qū)為一不對稱“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)造線以北西西向為主，NE向斷層多錯斷EW向斷裂。節(jié)理以陡傾角為主，一般長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檢測方法2.1聲波測井以巖土體的彈性特征為基礎(chǔ)，通過測定巖土體的聲波傳播速度及其它聲學(xué)特點(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。實測工作在鉆孔內(nèi)進(jìn)行，且由下而上逐點測試，測試點距0.2m。聲波測井的測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)，通過測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)到對孔間巖土體的研究和評價之目的。實測工作以兩個固定鉆孔為測試孔對，在兩個固定鉆孔內(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聲波測井根據(jù)野外實測數(shù)據(jù)分別按、式計算兩接收換能器間巖體的縱波速度VP、灌漿波速提高率R(記錄點為兩接收換能器的中點)。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)；由野外實測獲得的聲波速度，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)計標(biāo)準(zhǔn)差為1120m/s，說明該段巖體破碎，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試統(tǒng)計結(jié)果(見表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的測點數(shù)由灌漿前的3.7%降至為序灌漿后的1.1%，而VP5500m/s的測點數(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)計表灌漿段號孔深(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)計表波速范圍(m/s)灌漿前序灌漿后序灌漿后序灌漿后點數(shù)頻數(shù)(%)點數(shù)頻數(shù)(%)點數(shù)頻數(shù)(%)點數(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測點總數(shù)(個)4896215293563.2地震波CT測試在外業(yè)實測的地震波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試孔間的波速等值線圖(為節(jié)省篇幅，附圖略)。處理時，采用直射線聯(lián)合迭代法，巖體空間成像網(wǎng)格單元劃分為0.50.5m2，迭代次數(shù)一般為1520次，計算殘差小于3.0。由測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，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)計結(jié)果(見表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、后測試孔間地震CT平均波速提高率統(tǒng)計表灌漿段號孔深(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)論灌漿孔聲波測井及兩固定測試孔間地震波CT測試的波速均有提高這一現(xiàn)象表明，灌漿試驗區(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試孔間地震波CT測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。對比聲