對(duì)紫坪鋪水利樞紐大壩趾板固結(jié)灌漿效果檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析

□楊紅云 □魯 輝 □高拴會(huì)（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1.引言

為了改善巖體力學(xué)性能，需要對(duì)其進(jìn)行灌漿處理。檢測(cè)灌漿質(zhì)量的好壞，方法以彈性波測(cè)試最為常見(jiàn)。在紫坪鋪水利樞紐，利用單孔聲波技術(shù)，對(duì)大壩趾板固結(jié)灌漿效果進(jìn)行了全面檢測(cè)。用達(dá)標(biāo)分析法和統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析法分析其檢測(cè)成果，可以客觀地評(píng)價(jià)灌漿效果。

2.工程、地質(zhì)概況

四川岷江紫坪鋪水利樞紐工程位于岷江上游映秀至都江堰河段，為混凝土面板堆石壩，最大壩高156m，正常蓄水位高程877.0m，總庫(kù)容11.12億m3，總裝機(jī)容量76萬(wàn)kW。壩址位于河彎轉(zhuǎn)折段，地形較開(kāi)闊?？菟诤用鎸捈s85～110m，河水位高程750.00m，正常蓄水位877.0m高程處河谷寬640m。

趾板位于大壩迎水面，為一厚約4.0m的鋼筋混凝土剛性建筑物，對(duì)基礎(chǔ)要求高，放于基巖上，斜跨北東向沙金壩向斜構(gòu)造，向斜核部位于河床。組成趾板基礎(chǔ)巖體為三迭系須家河組T33xj13和T33xj14地層，為煤質(zhì)頁(yè)巖、含煤砂巖或含煤頁(yè)巖、粉砂巖及不等厚互層。

3.設(shè)計(jì)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)函文要求，固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：灌后巖體波速值大于表1標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)點(diǎn)應(yīng)在80%以上，且低于標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)點(diǎn)不連續(xù)。詳見(jiàn)表1。

表1 固結(jié)灌漿灌后地基波速設(shè)計(jì)值表

鑒于紫坪鋪地質(zhì)情況復(fù)雜，互層、夾層發(fā)育，同一部位不同孔之間或同一孔不同孔段巖性差異較大，且灌后檢查孔大多布置在灌漿有異?；驇r體較差部位，不利于同一部位（同一孔）灌漿前后的對(duì)比分析。對(duì)同一巖性灌漿前后采用達(dá)標(biāo)分析和統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析能更好地客觀反映灌漿效果。

4.工作方法

現(xiàn)場(chǎng)工作采用單孔一發(fā)雙收超聲波法檢測(cè)，該方法簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)。其原理是：由發(fā)射換能器發(fā)射超聲波，經(jīng)介質(zhì)水沿孔中最佳路徑傳播，先后到達(dá)兩接收換能器，通過(guò)儀器分別讀取超聲波到達(dá)時(shí)間T1、T2，計(jì)算出時(shí)差Δt及波速Vp。

巖體的波速與巖性及完整性有關(guān)。堅(jiān)硬巖體的波速高于松軟巖體的波速；當(dāng)巖性一致時(shí)，與巖體的完整性有關(guān)，完整巖體的波速高，裂隙發(fā)育的巖體由于裂隙中充填了低速介質(zhì)（水、空氣等），其波速較低。巖體經(jīng)過(guò)灌漿后，裂隙中的水和空氣被漿液充填固結(jié)，波速有一定的提高。灌漿前巖體愈破碎，灌漿愈徹底，灌漿后巖體的波速提高愈顯著。

現(xiàn)場(chǎng)工作布置如圖1所示，在鉆孔內(nèi)進(jìn)行，由下向上逐點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)距0.2m。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)工作布置圖

5.資料解釋與成果分析

5.1 資料解釋

先在灌前孔中測(cè)試巖體的波速值Vp1，待灌漿達(dá)到齡期后，再在灌后孔中測(cè)試灌漿后的巖體波速值Vp2，然后按下式計(jì)算巖體灌漿前、后波速的提高率R 值：R=（Vp2-Vp1）/Vp1*100%，據(jù)此來(lái)評(píng)價(jià)巖體的灌漿效果。

達(dá)標(biāo)分析法是將灌漿單元內(nèi)灌后的單孔Vp值依據(jù)地質(zhì)情況分別與設(shè)計(jì)所要求的設(shè)計(jì)值或達(dá)標(biāo)值進(jìn)行比較，對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出達(dá)標(biāo)率，依據(jù)達(dá)標(biāo)率對(duì)灌漿效果進(jìn)行分析。

統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析法是將同一灌漿單元內(nèi)的灌前和灌后的單孔Vp值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算和繪出灌前和灌后的統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)，計(jì)算出灌漿前后統(tǒng)計(jì)量的提高率，以評(píng)價(jià)灌漿單元內(nèi)的灌漿效果。

5.2 成果分析

紫坪鋪大壩趾板巖體主要為煤質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾煤質(zhì)頁(yè)巖、含煤粉細(xì)砂巖、含煤中細(xì)砂巖、含煤中粒砂巖6種。通過(guò)對(duì)紫坪鋪大壩趾板巖體灌前45孔、灌后31孔波速統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，繪制灌前灌后波速對(duì)比曲線(xiàn)，分析灌漿效果。

5.2.1 煤質(zhì)頁(yè)巖：灌前波速均值為1990m/s，波速設(shè)計(jì)值為2200m/s，灌后波速均值為2390m/s，達(dá)標(biāo)率87.80%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖2可見(jiàn)，灌前波速＜2200m/s的測(cè)點(diǎn)所占比例超過(guò)50%；灌后曲線(xiàn)峰值明顯右移，灌后波速值低于2200m/s的測(cè)點(diǎn)所占百分比較灌前明顯減少，灌漿效果明顯。在灌前波速達(dá)到3400m/s后，灌漿效果不明顯。

圖2 煤質(zhì)頁(yè)巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

5.2.2 泥質(zhì)粉砂巖：灌前波速均值為2860m/s，波速設(shè)計(jì)值為3000m/s，灌后波速均值為3200m/s，達(dá)標(biāo)率85.18%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖3可見(jiàn)，灌前曲線(xiàn)形態(tài)較為平坦，峰值小且不明顯，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比大；灌后曲線(xiàn)形態(tài)尖銳，峰值大，波速區(qū)間3000～3500m/s測(cè)點(diǎn)所占比例達(dá)到70%，波速＜3000m/s測(cè)點(diǎn)所占百分比明顯減小，灌漿效果明顯，在波速達(dá)到4000m/s后，測(cè)點(diǎn)所占百分比沒(méi)有增加，灌漿效果不明顯。

圖3 泥質(zhì)粉砂巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

5.2.3 泥質(zhì)粉砂巖夾煤質(zhì)頁(yè)巖：灌前波速均值為2680m/s，波速設(shè)計(jì)值為2200m/s，灌后波速均值為 2980m/s，達(dá)標(biāo)率93.77%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖4可見(jiàn)，灌前曲線(xiàn)形態(tài)較為平坦，峰值較低，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比大；灌后曲線(xiàn)形態(tài)較為尖銳，峰值變大，波速區(qū)間2800～3400m/s所占比例達(dá)到50%，波速＜2200m/s測(cè)點(diǎn)所占百分比小于10%，波速達(dá)到2800m/s測(cè)點(diǎn)所占百分比明顯增加，灌漿效果明顯。在灌前波速達(dá)到3400m/s后，測(cè)點(diǎn)所占百分比有所增加，灌漿效果不明顯。

圖4 泥質(zhì)粉砂巖夾煤質(zhì)頁(yè)巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

5.2.4 含煤粉細(xì)砂巖：灌前波速均值為3400m/s，波速設(shè)計(jì)值為3000m/s，灌后波速均值為3690m/s，達(dá)標(biāo)率90.00%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖5可見(jiàn)，灌前曲線(xiàn)峰值較低，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比大；灌后曲線(xiàn)形態(tài)較為尖銳，峰值變大，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比明顯減小，小于3000m/s測(cè)點(diǎn)所占比例為10%，波速達(dá)到4000m/s測(cè)點(diǎn)所占百分比有所增加，灌漿效果不明顯。

圖5 含煤粉細(xì)砂巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

5.2.5 含煤中細(xì)砂巖：灌前波速均值為3780m/s，波速設(shè)計(jì)值為4000m/s，灌后波速均值為4030m/s，達(dá)標(biāo)率86.86%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖6可見(jiàn)，灌前曲線(xiàn)峰值較低，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比大；灌后曲線(xiàn)峰值變大且右移，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比有所減小，高波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比有所增加。灌前波速達(dá)到4500m/s后，灌漿效果不明顯。

圖6 含煤中細(xì)砂巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

5.2.6 含煤中粒砂巖：灌前波速均值為3930m/s，波速設(shè)計(jì)值為4000m/s，灌后波速均值為4210m/s，達(dá)標(biāo)率84.04%。從統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)圖7可見(jiàn)，灌前曲線(xiàn)峰值較低，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比大；灌后曲線(xiàn)峰值變大，低波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比有所減小，高波速段測(cè)點(diǎn)所占百分比有所增加。灌前波速達(dá)到4500m/s后，灌漿效果不明顯。具體情況詳見(jiàn)表2。

圖7 含煤中粒砂巖固結(jié)灌漿前后對(duì)比圖

表2 大壩趾板固結(jié)灌漿聲波測(cè)試成果分析統(tǒng)計(jì)表

6.結(jié)語(yǔ)

利用達(dá)標(biāo)分析法和統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析法對(duì)紫坪鋪水利樞紐大壩趾板固結(jié)灌漿效果的分析，可見(jiàn)煤質(zhì)頁(yè)巖灌漿效果最好，含煤中細(xì)砂巖、含煤中粒砂巖相對(duì)差些，說(shuō)明松散巖體灌漿效果相對(duì)密實(shí)巖體明顯，對(duì)同一巖性來(lái)說(shuō)，波速越低灌漿效果越明顯，當(dāng)波速達(dá)到某一較高值時(shí)，灌漿效果并不明顯。

[1]施建新.巖體灌漿檢測(cè)方法及其適用性評(píng)價(jià)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002（4），70～73.