三河口大坝坝基岩体波速特征及爆破影响分析

以引汉济渭工程三河口大坝坝基岩体为研究对象,采用声波测试、电磁波CT探测等手段,分析了坝基岩体钻孔波速特征及电磁波CT特征规律,研究了爆破开挖对岩体的影响。结果表明：坝基岩体高程高于一定范围(504.5～511.5 m)时,波速显著下降,高程504.5 m以下波速高且稳定,岩体完整性较好,局部岩体波速低于4 000 m/s,原因是附近断层、裂隙等导致局部岩体完整性较差;坝基整体电磁波CT衰减系数较小,仅局部岩体区域衰减系数较大,其分布高程主要在498.5～501.0 m,河谷坝段上游边界的坝基岩体完整性优于下游边界的,靠近左右岸的坝基岩体完整性优于坝段中部的;坝基岩体在爆破开挖作用下,受影响深度主要在2.0 m范围内,坝基高程为504.0、504.5 m时,波速值高于3 400 m/s的岩体区域面积占比均在80%以上,通过固结灌浆处理可基本满足坝基设计要求。     

特高拱坝建基面岩体选择的工程类比法研究

为确定坝高超过200 m的特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准,对国内7座特高拱坝建基岩体的利用情况进行了综合评价,通过工程类比法分析了特高拱坝建基面可利用岩体的选择因素,提出了特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准。研究表明,特高拱坝及坝基在荷载作用下的破坏模式为压破坏和剪破坏,要求拱坝建基岩体应具有足够的承载能力、抗变形能力、抗剪切能力以及抗滑稳定性。国内特高拱坝建基面可利用岩体的选择主要是以岩体质量分级为综合评价指标,不同坝基部位可选择不同质量级别的岩体;Ⅱ级岩体是特高拱坝的优良的建基岩体,中部建基面可以有效地利用部分Ⅲ₁级岩体,上部可适当利用Ⅲ₂级岩体;对于特高拱坝坝基,变形模量和黏聚力略大于规范建议值;特高拱坝建基面可利用岩体选择以荷载及应力水平为基础,以拱坝稳定为前提,以变形、强度等力学参数为依据,以岩体质量级别为具体表征,按不同高度分区域进行多因素综合论证和选择。     

复杂层状建基岩体可利用性及开挖深度优化研究

建基岩体的可利用性及开挖深度关系到水电站工程的可行性、合理性及经济性等,是技施阶段重要研究内容之一。基于对坝基不同岩性及其组合的岩石力学特性试验、岩层厚度、RQD值、波速测试及配套的现场大型变形试验等,研究了复杂层状建基岩体的结构特征和质量标准,并基于岩体波速建立岩体结构、岩体质量及变形参数的预测评价模型,确定了复杂层状岩体的可利用性标准,并对开挖深度进行了优化研究。结果表明：在砂岩类占比约60%的整个坝基岩体中,微新及以下复杂层状砂板岩以坚硬岩为主,且原位状态下岩体层面效应基本消失,完整性大幅提高;岩体波速与岩体结构、岩体质量及变形参数间具有很好的对应性;基于岩体波速建立了建基岩体利用标准,并将河床建基面开挖深度整体抬高约10 m,减少了岩基开挖和混凝土浇筑量并缩短了工期。     

西南某水电站左岸坝基岩体质量评价

西南某水电站左岸坝基发育有f5、f8、f42-9等断层、煌斑岩脉、深部裂缝及低波速岩带、层问挤压带等,这些软弱结构面对坝体受力状态和变形稳定等均会产生较大影响,如何对左岸坝基岩体质量进行准确系统的评价具有十分重要的意义。在对坝基岩体质量评价方法及标准研究的基础上,分别对坝基岩体质量分级分区、各级岩体三位空间展布和岩体声波特征等进行了研究,最后对该水电站左岸坝基岩体质量进行综合评价。     

大岗山水电站右岸坝基岩体质量评价及地质缺陷处理建议

大岗山水电站拱坝坝基岩体质量总体较完整,但坝基发育大量辉绿岩脉,岩体质量差,特别是右岸坝基发育有β40、β43、β8等岩脉、f231等断层及低波速岩带、裂隙密集带等,这些软弱岩带对坝体受力状态和变形稳定等均会产生较大影响。为此,根据开挖揭露的地质条件和相关测试资料对该水电站右岸坝基岩体质量进行综合评价,并针对地质缺陷提出了相应的地质处理建议。     

三峡工程大坝建基面弹性波检测方法

应用声波及地震波对三峡工程坝基建基岩体持力层进行现场检测.检测结果泄洪坝段建基岩体持力层声波波速值大于5 km/s(Ky＞0.67)占89%,波速大于4 km/s(K＞0.53)占89%,与设计提出和采用的岩体质量分级优、良级岩体所占比例(80%)一致.     

高拱坝坝基岩体松弛时间及空间效应研究

工程物探以其快速、便捷、对结构无损等特点,广泛应用于坝基岩体质量检测方面。大岗山、锦屏一级水电站等高拱坝坝基岩体质量采用声波及钻孔全景图像等物探测试技术与方法,在开挖完成后一定时间内对坝基岩体岩体的松弛发展情况进行长期观测。通过对坝基岩体在长期观测期间波速的衰减率、钻孔全景图像裂隙的开度比及数量比分析,总结坝基岩体松弛的空间及时间效应,为设计过程中的固结灌浆深度验收标准等关键参数提供依据。     

含原生隐性节理工程岩体分级方法

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩体内原生微裂隙发育,分布有宏观肉眼不易辨认的隐性节理,节理面较平整,多呈闭合状,为断续镶嵌结构,但岩石强度大,纵波波速高,岩体本身质量及其实际结构特征与测试得到的物理力学性质不相匹配。以白鹤滩水电站坝基柱状节理玄武岩作为含原生隐性节理的代表性岩体,基于其特殊性状,开展现场钻孔取芯、声波测试与点荷载试验,采用目前较为常用的几种工程岩体分级方法对其开展分级研究,对比分析岩体分级的结果与工程实际情况是否具有一致性;并以BQ分级方法为基础,在特定条件下引入RQD来修正岩体完整性系数K_v值,建立了一种适用含有原生隐性节理的工程岩体分级方法;将该方法用于白鹤滩柱状节理玄武岩的工程分级,分级结果与工程实际具有较好的一致性;最后,通过现场原位岩体变形试验对改进的分级方法进行验证可知,测试得到的柱状节理玄武岩变形参数与改进后BQ法的分级结果具有较好的匹配性。     

阿海水电站层状岩体工程地质特性及建坝适宜性分析

阿海水电站坝基层状岩体岩层薄、岩性及组合分布复杂、强度不均一。通过对坝基岩体的岩性组合、岩体结构特征的分析以及相关物理力学特性的研究,提出了坝基岩体质量分类标准,并以岩组为单元对建坝适宜性进行了分析评价。     

坝基裂面绿泥石化岩体质量类别划分研究

在对金安桥水电站坝基裂面绿泥石化岩体的成因机制、分布特点、工程性状进行了解分析的基础上，通过现场的钻孔、平洞、物探等测试资料，对该类岩体的统计分析和试验研究证明，其裂面绿泥石是玄武岩后期热液作用的产物，岩体本身具有较高的强度、波速和微弱透水性，并具有一定的抗剪及抗变形能力，并提出了综合考虑岩体结构特性和力学特性的评定新方法，岩体的综合质量划分属于Ⅲ类。因此认为只要在施工中严格控制爆破质量，尽量减少开挖扰动，通过固结灌浆后，该类岩体可以作为高混凝土重力坝基础。     

刚性钻孔弹模计在白鹤滩电站坝基岩体-变形参数测定中的应用

白鹤滩水电站是我国继三峡、溪洛渡之后又一座千万kW级的水电站。白鹤滩水电站挡水建筑物为双曲拱坝,坝基岩体主要为二迭系厚层玄武岩,其中第三层（P₂ β₃）微晶隐晶玄武岩柱状节理发育,坝基岩体的变形参数是大坝设计的重要依据。介绍了钻孔弹模计试验原理、方法和白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩弹模试验成果,以及钻孔弹模计与现场承压板法对照性试验成果。对照性试验表明,钻孔弹模计试验岩体的变形参数可以直接在工程上应用。     

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 根据弹性波浅层地震反射及折射法测试成果，对清江水布垭马崖自然高边坡砂、灰岩岩体按相对低速、波速过渡、波速稳定进行了波速分带以及相应各带岩体的弹性模量Eela、变形模量Edef的指标推算。得到马崖边坡岩体相对低速带一般约40～60m，其Eela范围值8.7～17.9GPa，均值12.5GPa； Edef范围值5.4～11.8GPa，均值8.0GPa。低速带内0～40m段为卸荷裂隙密集、风化作用明显的区段。深入岩体60m到过渡或稳定带。60m后基本为微新岩体范围。依据测试结果对边坡卸荷带岩体质量给予了初步评价，卸荷带内岩体级别一般为Ⅳ以上或Ⅲ以下，未卸荷带岩体一般Ⅱ级或Ⅲ以上，两者相差1～2级。     

深部变形破裂岩体变形模量研究

以叶巴滩水电站深部变形破裂岩体为研究对象,开展深部变形破裂波速测试和现场变形试验,通过对相关动静试验结果进行分析,推导出波速与变形模量之间的关系,并据此评价了深部变形破裂岩体变形模量。研究表明:轻微松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为17.22 GPa,损伤大多不超过50%;中等松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为12.02GPa,损伤为40%~70%;强烈松弛型深部破裂岩体变形模量平均值为7.3GPa,损伤超过50%。     

岩体质量参数m，s值确定及其对岩体强度影响研究

在前人研究成果的基础上归纳总结了几种确定岩体质量参数m，s值的方法，并结合长江三峡工程永久船闸高边坡岩体，进行岩体质量参数m，s值对岩体强度影响的研究，得到岩体质量参数m，s值与Hoek—Brown强度包络线以及瞬时内摩擦角φi等之间的一些变化规律。对于研究岩体质量参数对岩体强度的影响有一定的应用价值和参考价值。     

基于声波的洞室围岩岩体质量分区优化方法

开挖会对围岩岩体产生扰动,影响围岩的质量,常用钻孔声波法来观测确定开挖对岩体质量的扰动影响。常规方法确定岩体质量分区时,波速变化率曲线和阀值直线往往有多个交点,很难判定质量分区边界,利用波速变化率曲线的细部特征对常规方法进行了优化,重新定义岩体质量分区的判定准则,使岩体质量分区具有唯一性。将优化方法应用到白鹤滩水电站4^#导流洞工程中,4^#导流洞开挖后的岩体质量可以分为3个区,即扰动一区、扰动二区及未扰动区,随着距开挖面深度的增加,围岩受到开挖的扰动影响逐渐减小,围岩质量逐渐变好,后续开挖步会使岩体的质量变差,扰动区范围进一步增加。     

云南红河上第三系砾岩坝基岩体质量勘察及评价

云南红河上第三系砾岩由于年代新、沉积历史短,砾石成分及胶结物成分在空间上变化较大．其岩石湿抗压强度普遍较低。由于高重力坝对岩体强度、坝基抗滑稳定及坝基变形与不均匀沉陷具有较高要求,因此查明坝基的岩体质量至关重要。目前国内在上第三系地层上建筑高重力坝并不多见,以南沙水电站工程为例,总结上第三系砾岩坝基岩体质量勘察及评价经验。     

基于纵波波速值的岩体质量分级及变形模量估算

岩体质量分级是经验设计的基础,被广泛应用于岩体工程中。但岩体级别或岩体质量指标往往包含众多影响因素,在实际工程中获取各影响因素的完整资料是非常困难的。应用已有研究成果及西藏某水电站的实测数据,建立了利用岩体纵波波速Vp值估算岩体质量分级方法的公式。并在此基础之上,对CSMR值与岩体变形模量Em的相关性进行讨论,建立经验估算公式,对目前国际上通行的估算岩体变形模量的经验方法进行了补充,以达到更为简便、直观、快速地预测岩体力学参数目的。     

坝基岩体质量分级影响因素及分级标准

对于150 m以上级别的高坝、超高坝,坝基岩体质量分级以及大坝建基面选择对坝基工程处理、大坝体型设计以及坝型坝线比较等,均有决定性的控制作用。就水利水电工程项目而言,目前国内外采用的坝基岩体质量分级方法,主要有RMR分级系统、GSI分级、《工程岩体分级标准》(GB50218—2014)和《水利水电工程地质勘察规范(GB 50487—2008)》的相关标准。大量工程实践表明,影响坝基岩体质量的因素主要是岩石强度、岩体结构和赋存条件。结合新疆某工程坝基岩体质量分级研究,得出影响和制约该工程坝基岩体质量的主要因素为:岩石饱和抗压强度、岩体结构类型以及结构面性状特征(结构面组数、间距及结合程度)、风化与卸荷程度、声波波速、地震波波速、完整性系数、钻孔RQD和地下水状态等;据此,采用定性与定量相结合的方法,制定了坝基岩体质量分级标准。     

基于BP神经网络的围岩质量分类研究

围岩质量是影响隧道安全的重要因素。以新疆东天山隧道工程为研究对象,采用隧道地震波法、TSP物探指标敏感性分析法和BP神经网络关联分析理论,对影响隧道围岩质量的因素进行分析,并对围岩质量进行预测。结果表明,在TSP物探众多指标中,波速V、纵横波速比V_p/V_s、泊松比μ和密度ρ是围岩质量的主控因素;BP神经网络预测围岩质量方法是可靠准确的,且预测结果可根据技术和数据的完善进一步改善;提高纵波速V_p、横波速V_s和泊松比μ的预测精度,可有效控制TSP物探指标整体预测结果。     

基于岩体质量分级的岩体变形特性研究

坝基和坝肩岩体的变形特征是影响大坝施工工艺和大坝能否长期稳定的重要因素之一。为合理确定叶巴滩水电站岩体的变形模量,基于岩体质量分级,进行了室内试验和现场刚性承压板试验。通过数理统计分析,结合岩体质量及其所处地质环境给出岩体变形参数建议值,并用声波对变形试验结果进行拟合,得到其相关系数大于0.83,即证实了实验成果的合理性。