弹性波测试在某水库灌浆质量检测中的应用

弹性波测试在某水库灌浆质量检测中的应用
The Application of Elastic Wave Test in Grouting Quality Test in a Reservoir
司治
(新疆水利水电勘测设计研究院勘测总队，新疆昌吉831100)
SIZhi
(Xinjiang Water Conservancy a nd Hydropower Survey Design Institute Survey Team, Qiangj i 831100, China)
【夺商要】为防止倾倒体在水库蓄水后产生过度沉陷和下滑，提高坝基防渗能力，需要对坝基进行灌浆处理，灌浆质量的检测尤为
重要：利用弹性波测试技术对坝基灌浆质量进行检测，可以取得较为全面的技术资料，为灌浆质量评价提供科学依据，论文以新疆 某水库为例，对灌浆质量检测过程进行了具体介绍与分析
【
Abstract 】In order to prevent excessive subsidence and slide of the dumping body after water storage in the reservoir and improve the
anti-seepage ability of t he dam foundation, grouting treatm ent is need ed for the dam foundation. The grout quality of dam foundation can b e detected by elastic wave testing technology, which can obtain m ore comprehensive technical data and provide scientific basis for grout quality evaluation. Taking a reservoir in Xinj iang as a n example, the paper introduces and analyzes the grouting quality inspection process.【关键词】弹性波测试;倾倒体；波速值
【Keywords 】elastic wave test; dum ping body; wave velocity value
【中图分类号】TV 523 【文献标志码】B 【文章编号】1007-9467 (2020) 01-0098-02
【DOI 】10.13616/j .cnki .gcjsysj .2020.01.246
工程建设与设计
Conslriu:lum& Design For Project
1工程概况
某水库位于新疆境内，是1座在建的以蓄洪为主的大型 水利枢纽工程。

总库容6.4xlO W ,为国家重点工程。

施工中发现:在主坝右肩部，比高约300m ,坡度约45°的 山体边坡上，存在垂直坡面厚度约20m 的岸坡岩石倾倒体。

其 岩性为新第三纪泥岩，粉砂岩互层，常见泥岩,正常地层产状 NE 65a .SE <70°~85。

由于第四纪以来右岸山体的强烈上升和 风化侵蚀，边坡岩层出现弯曲、扭折、变形和倾倒，致使上部岩 石风化破碎，自然紧密度较不均一,节理裂隙发育，局部发育 有不连续张性滑裂缝，裂隙与岩层的走向基本为上下游方向。

为此，水利部有关部门审查决定,对右坝肩倾倒体进行防渗和 灌浆处理，以防止倾倒体在水库蓄水后产生过量沉陷和下滑， 危及水库大坝的安全稳定。

2基本原理及工作方法
地震波在岩体中的传播，一般可看作振动在弹性介质中的 传播m 。

因此,纵波速度值主要反映了岩石的抗压缩与抗拉伸的【作者简介】司治（1973〜）,男，新疆昌吉人，工程师,从事水利工程
勘测研究。

能力，即抗压缩与抗剪切能力的组合。

横波速度反映岩石抗剪 ©能力。

一般认为横波波速受岩石水的赋存条件影响较小。

岩 石泊松比主要反映了岩石抗压缩与抗剪切能力的相关关系。

但在实际工作中，主要测试岩体波速，其不仅取决于岩石 的强度，且在岩体局部的特殊条件下，并不服从弹性介质的传 播规律。

因此，岩体波速在一定程度上是岩石强度特性和岩体 构造特性综合效应。

岩体波速值及岩体波速与岩石波速的接 近程度(即岩体完整性系数其中，F l r a 为岩体纵波 速度K ,,为室内岩块速度）,是判定岩体强度及完整程度，结构 特征的重要依据。

根据地形条件，倾倒体地震波速测试主要是设置专门的 勘探孔或利用灌架孔，检查孔采用地震跨孔法、单孔时距曲线 法及检层法分别测试灌浆地段岩体铅直方向、倾斜方向、水平 方向以及灌前、灌后波速的变化情况，从而划分倾倒体的界线 及原始状态,检查并了解灌后岩体的改善情况。

针对倾倒体的特殊性，为避免各种可能因素对灌后波速 值的影响,通常采用灌前、灌后原位对比的测试方法，即在主 要灌浆地段设置若干(2个以上)或选择若干个灌浆孔作为物
探测试孔进行灌前的原位波速测试，灌后待凝28d 以上，对原 孔进行同测点、同方法的灌后原位波速的对比测试，除勘探孔
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采用造孔与测试一次完成，灌浆孔灌前测试，根据灌浆工艺，每孔分3~6段循环进行。

.
3测试成果与分析
3.1倾倒体界线划分与原始状态分析
根捱大量灌前单?LW距曲线斜率计算岩体垂向波速结果表 明：孔内地层自上而下一®均可分为3个波速段：第1段波速 1300~1700m/s;第 2 段波速 1700~2500m/s;第 3 段波速 2500~ 2800m/S。

除第3段波速值全区备fL反映较稳定，上部2个波速 段各孔测试结果有较大出入，层位反映也变{擔大。

除个别孔，上部2个波速段波速值均较其他方法地震测试结果较高。

根据倾倒体结构特征分析，单孔时距曲线可能对倾倒体 主要发育陡倾角裂隙反映较差，主要受岩块结构特征影响较 大，故测定的岩体垂向波速较大，且不稳定，此外，可能受上部 倾斜混凝土盖层影响.发生了折射。

地震检层法波速测试同样可以反映岩体波速随孔深增加 波速增大的趋势，但受上部回填坡料混凝土层影响，分层较为 困难。

在此基础上，进行地震跨孔水平方向波速测试，采用跨 距7~ 12m,取得了较好的地质效果。

根据地震跨孔水平波速测试结果，选取本区岩体最高波速 F=2800m/s作为完整岩石波速F值，通过计算倾倒体各层岩体 完整性系数K,.值，对倾倒体的原始状态进行了分析，如表1所 示。

结果表明，根据跨孔水平波速测定，可划分出强倾倒体、弱 倾倒体和正常基岩3个界线根据波速特征分析,初步认为强倾 倒体主要发育为破碎结构，局部可能存在有较大的裂隙和裂缝 通过。

弱倾倒体主要发育为裂隙结构，并且岩体裂隙及松散程 度随着深度的增力腿渐减少、减小正常基岩岩体较为完整。

表1倾倒体原始状态分析表
孔深/m 水平速度/
(m/s)
完整系数完整程度
结构面发
育程度
分层
一排4〜9.5
二排9.5~13
1000-13000.22-0.13破碎很发育强倾倒体
一排4〜9.5 二排9.5〜131000-13000.73-0.29较完整或较发育或弱倾倒体
完整性差发育
一排4〜9.5
二排9.5〜13
1000〜1300 1.0-0.73完整不发育正常基岩3.2倾倒体灌浆效果检查评价
3.2.1灌浆前后地震总体平均波速对比
为了解灌浆的整体效果，将灌浆前后所有可对比地震波 速值进行总体平均对比，结果如下：一试区灌前平均波速 1612m/s,灌后平均波速2142m/s,灌后平均波速相对提高 33%。

考虑到一试区采用检层法测试，一部分波速经校正误差等因素影响，灌后波速提高百分率采用25%较为合适。

二试区 灌前平均波速1733m/s,灌后平均波速2丨32m/S灌后平均波速 相对提高20%。

统计数字表明:试验区灌浆整体效果是显著的。

注意:要使以上统计数据更具代表性，统计参数应尽量均匀分 布在整个测试地段的各个部分(包括倾倒体和正常基岩)。

3.2.2灌浆前后地震分层平均波速对比
由于倾倒体灌浆不同于一般的基岩灌浆，为分别了解强 倾倒体、弱倾倒体及正常基岩不同的灌浆效果，特将灌浆前后 各层所有可对比地震波速值进行分层平均波速对比，结果显 示，其灌后各层波速变情况与岩体分段可灌性及灌浆吃浆量 相吻合，符合倾倒体灌浆的正常规律。

3.2.3灌浆前后波速频态曲线分析
为了进一^了解岩体不同波速值的灌后变化情况，将灌浆 前后所有可对比地震波速测试结果按不同波速段进行百分概 率统计，绘制出波速频态曲线。

从中可以看出，二试区灌浆前岩 体波速小于1500m/s的部分所占比例较大，灌后则明显减少或 消失，灌前岩体波速大小1500m/S的部分所占比例相对较小，灌后则明显增大，说明二试区的灌浆效果较好，一试区灌前岩 体波速小于1500m/S的部分灌后虽有所减少，但仍占较大比 例。

灌前波速大于1500m/S的部分灌后虽有所提高，但仍未占 主要部分，因此，一试区灌浆对低速段的试区灌浆前后波速频 态曲线改善仍有不足，根据试验区检查孔压水试验结果表明, 一试区灌浆混凝土盖层与岩石接触段及强倾倒体部分压水指 标不满足设计指示，即o^O.OSlXmitvn^U为压水试验指 标),因此，初步认为:倾倒体灌后波速小于1500m/S的部分基本 消失后，则单位吸水量满足灌浆设计指标，灌后波速小于 1500m/S的部分仍占较大比例时，则不满足灌浆设计指标。

4结语
对于无法进行大量常规压水试验和岩芯采取的复杂地质 体,利用地震波速测试可以取得较好的效果;针对倾倒体的特 殊结构，采用事先设置专门的勘探孔及地震跨孔法灌前灌后 原位对比的测试方法，可减少某些可能存在的干扰因素，结果 直观可行;由于倾倒体岩石处于半干燥状态，灌浆浆液析出水 可能对灌后波速有一定影响，从而影响灌后效果的评价，为 此，进行了部分灌后未待凝情况下的重复波速测量，初步认为 在稳定性浆液灌注及灌后待凝28d以上测试，其浆液析出水 对岩体灌后波速的增大影响很小；在灌浆地震波速测试孔的 数量及孔位布置上还有待于进一步改进。

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【收稿日期】2019-11-14
____________市政•交通•水利工程设计
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