岩体加固新方法应用

岩体加固新方法应用黄河水利委员会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC引言岩体的灌浆、地下水排水和锚固，统称其为岩体加固。经过工程加固的岩体，统称为工程岩体。引言经过内外动力作用后的天然岩体内，形成了许多结构面，以致于常不能满足工程要求，使用优选孔向、孔口间距和孔排距的岩体加固新方法，对天然岩体进行加固，可使其成为合乎工程要求的工程岩体。岩体加固新方法应用1国内外现行岩体加固方法2优选岩体加固钻孔孔向3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度4岩体加固新方法的用途5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC1国内外现行岩体加固方法《水利水电工程地质勘察规范》《辗压式土石坝设计规范》《混凝土重力坝设计规范》《水工隧洞设计规范》《水工预应力锚固设计规范》《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》1国内外岩体加固勘察设计现状对岩体的灌浆、地下排水和锚固工程，以及国外的岩体加固工程，都有大体相同的规定：黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC所有岩体加固钻孔的孔向，都基本上是固定的，即孔向与地面或开挖面成垂直方向；设定的加固钻孔的孔口间距与孔排距，都基本上是定数，大多在2～4m之间。1国内外岩体加固勘察设计现状岩体内分布的结构面是三维的，多是陡倾角(＞60°)。用拟定岩体加固钻孔参数的方法，其加固效果是很差的。黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC1国内外岩体加固勘察设计现状例如:某大型水电站的坝基为多裂隙的石灰岩，其透水透浆的裂隙倾角，绝大多数为80°～85°。采用了垂直钻孔进行防渗帷幕灌浆。灌后经检查发现：有97.73%的揭露点没有发现水泥浆液痕迹；有92.77%的揭露点未发现化学浆液的痕迹。黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC1国内外岩体加固勘察设计现状又如：某特大型水库坝基为多裂隙砂岩与泥(页)岩互层，砂岩中的透水透浆裂隙面的倾角，绝大多数陡于80°，采用垂直钻孔且不考虑灌浆条件而进行高压灌浆，在没有透浆裂隙(更没有岩溶)的泥(页)岩层内，造成每米灌浆耗灰量竟达10多吨的结果。(见照片)岩体加固新方法应用1国内外现行岩体加固方法2优选岩体加固钻孔孔向3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度4岩体加固新方法的用途5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC2优选岩体加固孔孔向（一）原理天然岩体由透水或也透浆的各类结构面和不透水更不透浆的岩块组成。岩体内分布都有穿越相对较多结构面的矢量，可利用计算机搜索到这个矢量。将较优矢量作为岩体加固钻孔矢量。可最大限度地提高岩体加固效果，使其达到合乎工程要求的工程岩体。黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（二）矢量比选平面岩体在透水透浆结构面发育程度相对均质区内，以某一点为圆点向全方位辐射。2优选岩体加固孔孔向黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（二）矢量比选平面岩体若每隔5°拟定一个辐射线，在全方位内可以有72个辐射线沿拟定的每一辐射线，拟切一个剖面，从0°～90°倾角内，可拟定18条辐射线。这样，我们可以组合出1296个比选矢量。2优选岩体加固孔孔向黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（二）矢量比选弧面岩体在透水透浆结构面发育程度相对均质区内，在平切竖井圆周剖面上，或从圆形隧洞横切圆周剖面上，以垂直某一点位圆面的加固钻孔为标准孔，向左和向右，向上和向下，每相隔10度为一比选矢量，这样每层会有七个比选矢量。7层比选矢量，可以组合成48个不同方位不同倾角的比选矢量。(照片二)2优选岩体加固孔孔向黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（二）矢量比选效益系数每一比选矢量都可能遇到若干条透水透浆结构面。以相临同组两结构面的间距，与标准孔穿越相邻同组两结构面的间距相比，其比值为效益系数。效益系数是评价比选矢量穿越结构面能力的唯一评价指标。2优选岩体加固孔孔向黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（二）矢量比选选定矢量在诸比选矢量中，在考虑施工方便的情况下，选取效益系数较大的矢量作为岩体加固的矢量，以最大限度地提高岩体加固钻孔的加固效果。2优选岩体加固孔孔向岩体加固新方法应用1国内外现行岩体加固方法2优选岩体加固钻孔孔向3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度4岩体加固新方法的用途5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度（一）原理天然岩体内的各类结构面，在三维方向上的分布（投影）长度不尽相同。岩体加固钻孔的孔口间距与孔排距方向上的各类结构面的分布长度也不尽相同。为最大限度地提高岩体加固效果和节约岩体加固工作量，孔口间与孔排间的距离，应小于各类结构面在该方向上的分布长度。黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC透水透浆结构面的形状，有矩形、长方形、椭圆形、圆形等。矩形、长方形结构面多分布在硬软（较软）岩互层中的坚硬岩层内。裂隙面的长边分布于坚硬岩层地层面上；裂隙面的短边长（深）度，约等于坚硬岩性层的厚度。椭圆形、圆形裂隙面多分布于均质块体岩体内，圆的直径大小，决定于裂隙面的出露长度和弧形裂隙的拱高两要素。（二）透水透浆结构面形状3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC计算那些与加固剖面线相交的裂隙，求其在剖面线方向上的分布长度：（1）裂隙面走向线平行剖面线且倾向剖面线时，裂隙出露长度即为裂隙面在加固剖面线上的分布长度；（2）裂隙面走向线垂直剖面线时，计算裂隙倾向深度在剖面线上的投影长度；（3）裂隙面走向线与剖面线斜交时，计算裂隙倾向剖面线的那段裂隙的投影长度。（三）透水透浆结构面在孔口间距与孔排距方向上的分布长度1、平面岩体裂隙在剖面线上的分布长度3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（1）计算与优选孔向垂直方向上的投影长度；（2）计算裂隙在竖轴方向上的投影长度.（三）透水透浆结构面在孔口间距与孔排距方向上的分布长度2、裂隙在竖井平剖面上和竖轴上的分布长度（1）计算裂隙在横剖面方向上的水平分布长度；（2）计算裂隙在纵剖面方向上的水平分布长度；（3)计算裂隙在横剖面方向上的垂直分布长度。3、裂隙在隧洞横剖面上和纵轴方向上的分布长度3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（三）透水透浆结构面在孔口间距与孔排距方向上的分布长度4、透水透浆结构面在孔口间距与孔排距方向上分布长度的累计频率计算将计算的各类分布长度，按长度大小，分类排出顺序，而后按下表格式计算累计频率。长度分级(m)1-22-33-44-55-66条数(条)234113各级长度(m)3.137.0914.724.395.2123.83出现频率(%)5.3612.1525.227.528.9340.83长度分级(m)≥1.36≥2≥3≥4≥5≥6累计频率(%)10094.6482.4857.2649.7440.81根据各类工程要求，选择加固钻孔穿透透水透浆结构面的保证率（累计频率）3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度岩体加固新方法应用1国内外现行岩体加固方法2优选岩体加固钻孔孔向3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度4岩体加固新方法的用途5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC小浪底水利枢纽的部分左岸防渗帷幕灌浆、引水隧洞进口闸群地基的固结灌浆、引水隧洞出口边坡内排水隧洞的排水孔山西省垣曲后河水库防渗帷幕灌浆吉林省延边上沟水库的坝基固结灌浆、防渗帷幕灌浆河南省南阳回龙抽水蓄能电站的部分坝基防渗帷幕灌浆、引水隧洞围岩固结灌浆、地下厂房排水等工程中得到了应用，取得了提高岩体加固质量、节省工程投资60％～400％的可喜成绩。4岩体加固新方法的用途岩体加固新方法应用1国内外现行岩体加固方法2优选岩体加固钻孔孔向3加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度4岩体加固新方法的用途5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（1）铅直与倾斜防渗帷幕的比选加固钻孔5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC（2）边坡加固的比选加固钻孔5各类岩体加固情况及部分比选加固孔分析黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC一、黄河小浪底水利枢纽进水闸群地基进行60°钻孔固结灌浆的情况。实例黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC二、河南省南阳回龙抽水蓄能电站，下库左坝肩防渗帷幕灌浆，采用灌浆钻孔倾角60°的灌浆情况。实例黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC三、河南省南阳回龙抽水蓄能电站，在花岗岩闪长岩岩体边坡上，分布有大量的陡于80°倾角的构造裂隙。实例黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC四、河南省南阳回龙抽水蓄能电站，在大量分布陡于80°倾角的边坡上，采用传统方法，即与开挖面成垂直方向布置锚杆的方法，进行边坡锚固。该布置方法，使锚杆难与裂隙相交，锚固效果很差，使锚杆不能尽其所用。实例黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC五、某永久船闸高边坡（倾角90°）上，分布有大量的陡倾角构造裂隙，采用传统的与边坡垂直的方法布置数以万根计的锚杆。从图内可以看出，锚固方向几乎与裂隙走向线平行，使锚杆不能物尽其用的情况。实例黄委会勘测规划设计研究院RPDRI,YRCC