金沙水電站壩基巖體物探檢測(cè)技術(shù)研究

在最近幾年當(dāng)中隨著地球物理探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，工程物探技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步飛速發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐當(dāng)中。金沙江水電站壩基巖體工程相對(duì)較為復(fù)雜，同時(shí)探測(cè)要求相對(duì)較高，因此，物探檢測(cè)在金沙江水電站的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，同時(shí)也較為復(fù)雜。基于此種情況，在本文當(dāng)中以金沙江水電站為例對(duì)物探檢測(cè)在水電站壩基巖體檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了全面的研究與分析，旨在推動(dòng)物探檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展以及物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

1  巖體物探檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

自從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始我國(guó)水利工程建設(shè)逐漸發(fā)展起來(lái)，隨之而來(lái)的是巖體物探檢測(cè)技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)。1992年二灘水電站首次將超聲波法、鉆孔電視和壩基巖體固結(jié)灌漿質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于壩基巖體檢測(cè)以及灌漿固結(jié)施工當(dāng)中，在一定程度上保障了地基的工程質(zhì)量。另外，在二灘水電站工程項(xiàng)目當(dāng)中超聲波物探檢測(cè)也被應(yīng)用于地下室洞群開(kāi)挖施工當(dāng)中，通過(guò)超聲波測(cè)試能夠形成地震層析聲像，從而查明地下洞室周邊的巖層松弛深度。

二灘水電站項(xiàng)目為物探檢測(cè)在巖體質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用奠定了必要的基礎(chǔ)，而物探檢測(cè)在水利工程中的應(yīng)用則在三峽大壩項(xiàng)目當(dāng)中得到了進(jìn)一步拓展。在三峽水電站大壩工程當(dāng)中為了探明大壩巖體質(zhì)量，同時(shí)采用超聲波與地震波進(jìn)行物探檢測(cè)，探明了大壩基礎(chǔ)巖體的可利用深度、巖體質(zhì)量以及不良地質(zhì)空間的具體分布情況，并對(duì)建筑基礎(chǔ)巖體質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核。另外，三峽大壩工程還利用超聲雷達(dá)探明了大壩基礎(chǔ)范圍內(nèi)巖體的風(fēng)化槽深度與具體走向，利用了地震CT、電磁波CT等方式查明了船閘位置隔離墩位置爆破卸載損傷帶，明確了隔離墩的具體物理力學(xué)穩(wěn)定性。在進(jìn)行壩基巖體灌漿施工時(shí)則采用了單孔聲波與穿透聲波法對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)與分析。

物探檢測(cè)技術(shù)則在小灣水電站得到了進(jìn)一步發(fā)展，小灣水電站工程全面采用了多種物探檢測(cè)技術(shù)，例如單孔聲波、穿透聲波、全孔壁數(shù)字成像、載荷試驗(yàn)、鉆孔變模量測(cè)試、地震CT等方法。另外，在爆破與開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)方面，物探檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也相對(duì)較為廣泛，并探明了不良地質(zhì)條件的具體分布情況，從而為小灣水電站的建設(shè)工作奠定了必要的基礎(chǔ)。小灣水電站還推動(dòng)了物探檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，首次通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)孔實(shí)現(xiàn)了對(duì)孔波速的長(zhǎng)期觀察，這對(duì)于壩基巖體的松弛過(guò)程以及具體深度探測(cè)提供了新的途徑，在此之后這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)工程項(xiàng)目當(dāng)中，并取得了較好的應(yīng)用效果。

2  金沙江水電站壩基巖體質(zhì)量物探檢測(cè)

在大壩施工當(dāng)中，當(dāng)完成基建面開(kāi)挖之后必須要確保大壩基礎(chǔ)的穩(wěn)定性才能確保大壩后期建設(shè)與使用的穩(wěn)定性與安全性。在進(jìn)行大壩基礎(chǔ)施工時(shí)為了進(jìn)一步探明壩基巖體質(zhì)量，還需要對(duì)爆破之后的相關(guān)部位荷載卸載深度、巖體波速衰減以及松弛巖體隨巖體質(zhì)量的變化情況進(jìn)行研究與分析，從而正確評(píng)估壩基巖體的真實(shí)情況。金沙江水電站在進(jìn)行壩基巖體質(zhì)量檢測(cè)時(shí)綜合采用了多種方法，從而有效提升了整體的檢測(cè)真實(shí)性，在下文當(dāng)中將對(duì)具體檢測(cè)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)分析。

2.1  爆破松弛檢測(cè)

爆破松弛檢測(cè)是壩基巖體物探檢測(cè)的重要內(nèi)容，也是影響壩基穩(wěn)定性的重要因素。在實(shí)際壩基施工過(guò)程當(dāng)中，往往需要進(jìn)行爆破施工，從而對(duì)巖體造成一定的損傷，因此，爆破檢測(cè)是確定壩基巖體是否可用的關(guān)鍵所在。金沙江水電站爆破檢測(cè)采用開(kāi)挖單元布置爆破孔，同時(shí)被分為爆前孔與爆后孔兩種，具體檢測(cè)則采用單孔超聲法，具體檢測(cè)內(nèi)容包含巖體爆破影響深度、爆破參數(shù)以及應(yīng)力釋放前的巖體質(zhì)量變化情況。在壩基開(kāi)挖最后一層爆破時(shí)，通過(guò)同一孔位距建基面1m部位的巖體爆前、爆后波速的衰減率，判斷基礎(chǔ)表面受爆破影響的程度，若衰減率大于10%，判斷為爆破破壞，為制定爆破技術(shù)方案和設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)。

2.2  孔內(nèi)電視檢測(cè)

在進(jìn)行壩基設(shè)計(jì)以及大壩施工之前通過(guò)鉆孔取芯獲得壩基巖體工程質(zhì)量信息是一種較為常用的方法，但是傳統(tǒng)鉆孔取芯方法成本相對(duì)較高、一次取芯成功率也相對(duì)較低，另外也無(wú)法確保樣芯能夠完全不受損壞。而孔內(nèi)電視則可以有效解決這一問(wèn)題，孔內(nèi)電視是一種利用、圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)的檢測(cè)方法，該方法的檢測(cè)成本相對(duì)較低，同時(shí)也并不需要較高的人力成本才能實(shí)現(xiàn)，因此，從總體上來(lái)說(shuō)具有較大的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際工程檢測(cè)中具有較為廣泛的應(yīng)用。金沙江水電站部分壩基巖體位置檢測(cè)條件復(fù)雜，難度較大，因此在該工程當(dāng)中采用了大量的孔內(nèi)電視檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，并取得了較好的效果。傳統(tǒng)孔內(nèi)電視成像是以光學(xué)成像為主要方式，所獲得的圖像質(zhì)量不高，而超聲波成像法的進(jìn)一步發(fā)展則有效解決了這一問(wèn)題。超聲波成像發(fā)在孔內(nèi)電視中的應(yīng)用主要是以超聲波反射信號(hào)作為成像依據(jù)的一種程向榮方法，通過(guò)超聲波能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)孔避的逐點(diǎn)掃描，并通過(guò)掃描結(jié)果直接轉(zhuǎn)化為屏幕光信號(hào)?？變?nèi)電視的工作原理如下所示：通過(guò)壓電陶瓷晶體來(lái)產(chǎn)生超聲波，所產(chǎn)生的超聲波會(huì)沿著探頭管道的軸線單向傳播，并通過(guò)凹面鏡進(jìn)行反射聚焦處理，從而達(dá)到提升超聲強(qiáng)度的目標(biāo)。最后被聚焦的超聲波會(huì)傳播到鉆孔孔壁位置并發(fā)生發(fā)生，沿著原來(lái)的路徑回歸于壓電陶瓷晶體，并被接受。在這一過(guò)程當(dāng)中壓電陶瓷晶體則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信號(hào)的記錄與傳輸，地面主機(jī)對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行分析之后即可得到所需要的數(shù)據(jù)。

2.3  建基面工程巖體質(zhì)量復(fù)測(cè)

在實(shí)際施工過(guò)程中國(guó)還需要對(duì)基建的工程巖體質(zhì)量進(jìn)行復(fù)測(cè)，從而確定是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求，由于施工干擾以及施工進(jìn)度要求，巖體質(zhì)量復(fù)測(cè)往往并不能采用現(xiàn)場(chǎng)承壓板進(jìn)行復(fù)測(cè)，因此，采用聲波測(cè)試進(jìn)行檢測(cè)。由于前期測(cè)量巖體變形模量時(shí)已經(jīng)建立了聲波波速與變形模量之間的關(guān)系，因此，只需要通過(guò)聲波波速就可以直接獲得巖體質(zhì)量，復(fù)測(cè)較為簡(jiǎn)單便捷，在此不再進(jìn)行贅述。

2.4  固結(jié)灌漿檢測(cè)

固結(jié)灌漿是壩基施工中的一種常用手段，對(duì)于部分巖體性能存在一定缺陷，但是并不是完全無(wú)法利用的巖體可以采用固結(jié)灌漿進(jìn)行加固處理，從而提升整體的完整性與力學(xué)性能，既滿足了壩基使用性能要求，也避免了大范圍開(kāi)挖要求。但是在固結(jié)灌漿施工時(shí)由于灌漿流向較為復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)灌漿流向的精確控制，因此，對(duì)固結(jié)灌漿實(shí)際效果進(jìn)行檢測(cè)也是十分必要的?；诖朔N情況，通過(guò)物探檢測(cè)技術(shù)對(duì)壩基巖體進(jìn)行檢測(cè)也是十分必要的。在壩基基礎(chǔ)施工階段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工及灌漿工藝流程，采用聲波、鉆孔變模及鉆孔全景圖像等方法，系統(tǒng)開(kāi)展壩基巖體固結(jié)灌漿質(zhì)量檢測(cè)。灌前檢測(cè)一般利用Ⅰ序孔，灌后檢測(cè)利用檢查孔，通過(guò)灌漿前后巖體波速及變模提高情況，建立鉆孔變模與鉆孔聲波相關(guān)關(guān)系，提出各巖級(jí)固結(jié)灌漿效果聲波檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合評(píng)價(jià)壩基巖體固結(jié)灌漿效果，達(dá)到了施工現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的目的。

3  結(jié)語(yǔ)

水電站是最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，做好水電站施工對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們的生活質(zhì)量保障都具有非常重要的意義。物探檢測(cè)技術(shù)則是保障水電站施工質(zhì)量的重要保障，在本文當(dāng)中以金沙江水電站為例對(duì)物探檢測(cè)技術(shù)在壩基巖體質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究與分析，旨在推動(dòng)物探檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及物探檢測(cè)技術(shù)在壩基巖體質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用范圍的拓展。

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