基于成像测井技术的地下岩体裂隙分布规律预测研究

在水利工程地质勘察中,常规的综合测井方法只能从测井曲线的形态变化上大致推测裂隙的存在位置,不能查明裂隙的具体形态及产状特征。文章通过超声成像测井能够获取钻孔中裂隙的位置、形态、倾角、倾向等参数的特点,采用将多个钻孔超声成像资料进行联合对比分析,分析裂隙的性质,进而查明地下岩体构造裂隙的分布规律。     

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。     

裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。     

井下电视测井技术在工程勘察过程中的运用与研究

井下电视成像技术是基于数字视频体制的井下实时成像技术,成像测井的结果采用展开式钻孔柱状图方式表示,直观形象,便于分析,对工程钻探测井起到举足轻重的作用。文章结合某水库工程坝基透水率勘察,对勘察过程中钻孔透水率异常段采用井下电视成像技术进行分析,并结合钻孔岩芯和地质压水试验成果对比分析,确定坝基透水率较大段岩体的具体成因,从而对坝基防渗处理提供科学依据。     

节理裂隙玫瑰花图程序设计及在水电工程中的应用

节理裂隙统计分析是水利水电工程中不可缺少的基础勘察工作之一。通过云南省红河州水利水电勘察设计研究院（简称红河院）设计的水利水电工程地质CAD系统,介绍节理裂隙走向玫瑰花图程序设计方法,并通过实例分析节理裂隙对建筑物地区岩体稳定性和渗漏性的影响。     

EH4在水利工程勘察中的应用

为查明水利工程勘察中复杂地形坝址区范围堆积体的厚度和引水工程中大埋深洞线附近岩体完整性,使用EH4连续电导率剖面仪开展相关测试工作,运用大地电磁测深成像技术,对原始资料的处理成图,现场布置钻孔验证,通过对测试成果和钻孔验证结果的对比分析表明,该方法在水利工程勘察中是一种实用可靠的方法。     

钻孔综合测试在判别岩体完整程度上的应用

通过对各钻孔采集的全景图像资料进行分析,区分岩体中不同的结构面与裂隙,确定裂隙的产状及发育程度,再结合声波波速测试数据,将全景图像中的裂隙与声波波速进行统计、对比,能够较好地排除因开挖或钻孔取芯过程中卸荷、机械扰动等对岩体的影响,更加真实地反映围岩的地质情况。     

钻孔电视在桂平航运枢纽扩机工程地质分析中的应用

以广西桂平航运枢纽扩机工程为例,阐述钻孔电视在复杂地质条件下作为辅助勘察手段,对探测地层岩性、软弱夹层、岩溶发育程度、节理裂隙及不利组合有较好效果,可以帮助技术人员解决复杂工程地质问题。     

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩固结灌浆试验成果分析与建议

白鹤滩水电站大坝建基面扩大基础范围内广泛发育柱状节理玄武岩,岩体微裂隙发育,完整性较差。爆破开挖前柱状节理基本上呈闭合状态,可灌性较差,基础处理难度大。为研究提高柱状节理玄武岩坝基岩体承载力、强度和整体性的解决方案,探索相关灌浆方案、灌浆材料、浆液配合比及施工工艺等,在柱状节理玄武岩区域进行"有盖重灌浆"和"无盖重结合0~5 m有盖重灌浆"固结灌浆试验。试验成果和物探测试成果为确定白鹤滩水电站大坝坝基固结灌浆施工方法和质量检查标准提供依据,同时也为类似地质条件工程提供参考。     

三岔河水库坝址区工程地质问题论证分析

针对三岔河水库坝址区地形地质条件较复杂,断层、岩体节理裂隙发育、表层强烈溶蚀风化和裂隙性岩溶风化等,存在裂隙型绕渗、岩体完整性差及边坡稳定性差等问题。从地形地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象和岩溶水文地质条件等方面,对坝址区工程地质条件进行详细勘探和测绘分析,并优选地形地貌条件较优、地质条件适应性强的上坝址混凝土重力坝方案。工程地质问题的详细论证分析,为水库枢纽布置及坝基、坝肩和两岸防渗加固处理提供了详细地质资料及结论。     

卡里巴电站南岸扩机工程岩体特性综合测井试验

利用测井技术研究水电工程岩体结构和质量已被证明为一种可靠的方法。为评价卡里巴电站南岸扩机工程Sd01部位、进水口闸门井和进水口上游围堰岩体地质条件和结构特性,基于声学与光学测井技术开展了相关部位的现场试验研究,获得了上述部位的覆盖层厚度、基岩风化特征、基岩裂隙发育情况和基岩波速分布特性。试验结果表明:上述部位的水位分别为11.7,13.1,14.1~16.5 m;平均波速分别为3 200,3 500,2 000 m/s;覆盖层厚度分别为21,26,>30 m;Sd01部位和闸门井岩体较完整,主要裂隙统计分别为12条和11条;上游围堰岩体较破碎,强风化。     

高压隧洞裂隙密集区岩体原位变形试验

为了解深圳抽水蓄能电站高压隧洞裂隙密集区岩体变形特性,针对衬砌前隧洞围岩开展了钻孔变形和岩体声波试验工作。与前期勘探平硐内承压板变形试验结果对比,分析了裂隙产状对试验结果的影响,认为陡倾角裂隙对钻孔变形试验结果影响较大、裂隙区的岩体变形模量普遍降低。研究成果对提高岩体现场变形试验的准确性及代表性具有一定的参考价值。     

混凝土大坝坝体渗漏探测技术及其应用

为研究混凝土坝体渗漏探测技术,以某水利枢纽工程混凝土重力坝裂隙式渗漏为研究对象,采用伪随机流场法探测渗漏入水口;采用钻孔及钻孔测试技术(温度测井、声波测井、钻孔电视观察、压水试验等)定位渗漏通道。研究结果表明:①当坝外有明显渗漏出水口时,伪随机流场法可以精确圈定坝内渗漏入水口;②坝体裂隙一般垂直坝体方向分布(如连接横缝)或沿坝体方向分布(如水平缝),或者两者皆有且连通;③坝顶钻孔及钻孔测试方法能够查明渗漏通道的高程及桩号分布范围。针对混凝土坝体裂隙式渗漏,采用伪随机流场法和钻孔测试技术综合探测,具有准确、快速、便捷、安全的特点,对于其他类似工程问题有一定借鉴意义。     

水利工程中多参数测井综合 处理技术研究

针对水利工程中多参数测井地质解释中的多解性和不确定性,提出将多条测井曲线进行归一化处理,统一多参数测井数据的量纲与幅值,再对归一化后的测井曲线进行加权处理,充分利用多条测井曲线所具有的丰富信息,最后得出一个包含多种测井参数信息的综合处理分析曲线,从而有效地利用多参数测井的优势,减少或削弱部分测井曲线中的偶然误差,提高综合测井地质解释的准确度。通过在岩体风化程度划分与泥化夹层识别中的应用效果分析,证明该方法是较为行之有效的。     

基于波速对渗透性反演的富水砂岩注浆效果分析

针对富水破碎砂岩注浆止水效果难以逐点检测的问题,提出采用声波测井反演渗透性,对细部止水效果进行评价。基于Wyllie-Clemenceau波速-孔隙率公式以及Kozeny-Carman渗透方程,建立了富水砂岩波速-渗透率理论模型。以湖南某地基注浆工程为研究对象,采用岩心试验、声波测井以及压水试验,获取了注浆前、后岩心及岩层的波速和渗透率,通过拟合岩心数据,验证了波速-渗透率模型,并发现其存在以下规律:波速与渗透率呈非线性负相关,关系曲线具有明显的变化率分界点;注浆影响骨架波速与岩性指数。将测井波速反演的各测点计算渗透率与压水试验渗透数据对比,验证了模型在工程中的可靠性。以计算渗透率为基础,建立了富水砂岩注浆效果定量评价体系,并对案例进行了评价。     

高应力硬脆玄武岩微裂隙分布及破裂发展辨识

白鹤滩水电站区域构造地应力高,玄武岩坚硬性脆、隐微裂隙发育,地下厂房开挖过程顶拱浅层应力型开裂和深层破裂特征明显,传统的声波、钻孔电视测试和变形监测等方法难以精确获取岩体微破裂裂隙分布特征及高应力破裂发展特征信息。采用高精度超声波成像综合测试系统新方法,对厂房顶拱应力破裂破坏显著区域进行了多次重复测试。测试成果揭示：① 厂房顶拱上方岩体赋存的裂隙面倾角以陡倾角为主,优势倾角范围为45.98°~52.06°;裂隙面的倾向为NWW向,优势倾向范围为276.36°~292.01°,裂隙面倾角和倾向随深度变化不明显。② 顶拱浅层围岩破裂裂纹集中区一般在3.50~4.25 m的深度范围内,围岩深部诱发破裂裂纹区主要分布在9.68~10.11,16.12~16.32,21.45~21.77 m范围。③ 局部岩体受顶拱应力场不断调整演化作用,出现岩体破裂随时间加剧的现象。该成果高精度地辨识了玄武岩不同深度微破裂裂隙面分布特征、深度范围和应力破裂发展特点,对研究高应力硬脆玄武岩力学特性和响应机理提供了坚实基础资料,为工程开挖施工和动态支护设计发挥了重要支撑作用。     

天花板水电站坝址区工程地质条件评价

预可研、可研及施工阶段的地质测绘、钻探、试验等工作揭露了天花板水电站的工程地质条件,就此对坝基工程地质条件及主要地质缺陷进行了分析.根据岩体完整性,结构面的发育特征,岩体风化、卸荷特征及岩体原位测试和声波测试等,对坝基岩体进行了岩体质量类别划分.     

某高拱坝坝基开挖卸荷松弛时空效应

水利水电工程中坝基开挖造成的岩体卸荷松弛是影响工程质量和安全的重要问题,查明岩体卸荷松弛的时间规律和空间特征,为加固工程设计方案提供数据依据具有重要意义。在某高拱坝坝基开挖过程中利用声波测井技术对建基面岩体进行大面积长期观测,对声波数据进行统计分析,并结合现场卸荷松弛现象,总结出岩体开挖所引起的岩体在一定时间和空间上的卸荷效应及发育特征。结果表明:岩体的卸荷松弛主要发生在开挖后的前8个月,10~12个月后基本结束;卸荷松弛的速率先快后慢;原岩的岩体结构越完整,卸荷效应越低,反之则越高;松弛带厚度与坡比之间存在一个最优坡比值;岩体的卸荷松弛是由浅入深渐进发展的,浅层岩体卸荷松弛程度明显高于深部岩体,且持续时间更长;结构面和软弱夹层是卸荷松弛的重要部位,影响大型岩块的稳定     

岩石破坏声发射b值的误差分析

岩石声发射b值变化是岩石破坏的重要前兆之一,由于b值大小受到样本数、起算幅值和幅值间隔等人为设定的影响,开展b值误差量化分析意义重大。采用不同的样本数、起算幅值和幅值间隔,使用最大似然法和最小二乘法计算由随机数组成的岩石声发射幅值目录的b值,将结果中分布在误差以内的数据记为有效数据,使用有效数据占比分析了b值误差大小,并使用室内花岗岩三轴压缩的声发射幅值目录对其进行了验证。结果表明:使用最大似然法计算岩石声发射b值时,有效数据占比随着样本数的增加而减少,随着起算幅值的增大而增加。使用最小二乘法估计b值时,随着样本数的增加,有效数据占比先增后减,样本数为2 000个左右时可得到最多的有效数据;幅值间隔一定时,起算幅值越大,有效数据占比越小;随着起算幅值的增加,对应的取得最多有效数据的幅值间隔从22 dB减少到18 dB。研究成果可为岩石破坏声发射b值的合理计算提供参考。     

坝基开挖爆破松弛带划分及影响因素研究

以溪洛渡水电站为例,研究了利用声波资料划分坝基爆破松弛带厚度的方法和标准,在分析大量的钻孔声波测试成果的基础上,将声波孔纵波速度由低变高发生突跃处作为划定爆破松弛带厚度的界限位置,并由此扩展到各高程段乃至整个坝面松弛带的划分。根据划分结果,结合现场调查资料,具体分析了岩体结构、开挖嵌深、不同高程应力状态、错动带发育密度、开挖暴露时间对松弛带厚度及发展的影响。