高拱坝坝基岩体松弛时间及空间效应研究(XXXX0924)

四川中水成勘院勘察公司高拱坝坝基岩体松弛时间及空间效应研究四川中水成勘院工程勘察有限责任公司2012年9月汇报人：易毅四川中水成勘院勘察公司汇报内容1前言2坝基岩体松弛带的划分3坝基岩体松弛的空间效应4坝基岩体松弛的时间效应5结语四川中水成勘院勘察公司1前言在高拱坝的建设过程中，坝基岩体受到开挖爆破及后期卸荷等因素的影响，会出现不同程度的松弛，岩体松弛过程中表现出声波速度降低、裂隙张开度及数量增加等效应。坝基岩体松弛效应测试的方法主要有声波及钻孔全景图像长观测试，通过对坝基岩体在长观期间波速的衰减率、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，得到坝基岩体松弛程度及深度发展情况，波速衰减的收敛时间，从而为设计过程中的固灌深度、固灌验收标准等关键参数提供依据。四川中水成勘院勘察公司本研究主要依托大岗山、锦屏一级及溪洛渡水电站在开挖期间长观孔的声波及钻孔全景图像资料。大岗山坝基岩性主要为澄江期灰白色、微红色中粒黑云二长花岗岩，辉绿岩脉穿插发育其中；锦屏一级坝址区河床及两岸基岩主要为中上三叠统杂谷脑组变质岩，按岩石建造特征可分为绿片岩、大理岩、砂板岩三段；溪洛渡坝址区河床坝基及两岸谷坡主要由二叠系上统峨眉山玄武岩组成。四川中水成勘院勘察公司电站名称长观孔数量及布置长观孔测试情况孔数孔位布置测试方法测试频率大岗山471080m以上20m高程一个孔，1080~1040m段10m高程按1、2两个孔交叉布置，1080m以下10m高程（间距）1个孔，孔向垂直建基面；左右岸每60~80m布置1个铅垂长观孔，共6孔，深均为20m。单孔声波为主，部分全景图像前3个月每月1次，后每3个月一次，最长观测19个月锦屏一级174右岸1885~1795m及左岸1885~1730m高程于大坝中心线以7.5m等高差布设了一排长观孔；右岸1795~1580m及左岸1727~1580m高程，分别以3孔和1孔（坝中心线）交替布置长观孔，孔向垂直建基面。单孔声波为主，部分全景图像每月一次，最长观测27个月溪洛渡25EL.400m以上左右岸每30m布置一个长观孔，长观孔均位于坝轴线上，孔深为20~25m，孔向垂直建基面。左右岸建基面新增13个变模孔长期观测，孔深为30m，孔向铅垂向下。单孔声波每月一次，最长观测25个月大岗山、锦屏一级及溪洛渡水电站坝基岩体长观孔的布置及观测情况表四川中水成勘院勘察公司图1-1大岗山水电站大坝建基面长观孔孔位布置图四川中水成勘院勘察公司图1-2锦屏一级水电站大坝建基面长观孔孔位布置图四川中水成勘院勘察公司图1-3溪洛渡水电站大坝建基面长观孔孔位布置图四川中水成勘院勘察公司2坝基岩体松弛带的划分标准2.1坝基岩体波速衰减率的分类2.2坝基岩体松弛带的划分标准四川中水成勘院勘察公司2.1坝基岩体波速衰减率的划分根据坝基岩体波速衰减的原因及衰减时段，岩体的波速衰减率分为卸荷波速衰减率和爆破及卸荷波速总衰减率两类，其中波速总衰减率又分为长观初期和长观末期两个时间段。衰减率分类岩体卸荷波速衰减率（ηx）岩体爆破及卸荷波速总衰减率长观初期（ηbx1）长观末期（ηbx2）波速衰减时段爆破完成后至长观完成天然状态至长观初期天然状态至长观末期波速衰减量度长时间卸荷爆破+短时间卸荷爆破+长时间卸荷初始波速爆后波速平均值天然状态波速值天然状态波速值末期波速长观末期平均波速长观初期平均波速长观末期平均波速坝基岩体波速衰减率划分表四川中水成勘院勘察公司2.2坝基岩体松弛带的划分标准坝基岩体松弛带的划分主要根据岩体的平均波速及波速总衰减率进行，同时结合钻孔全景图像的裂隙开度情况及波速曲线特征。根据上述指标，坝基岩体松弛带分为：强松弛带、弱松弛带及基本正常带。强松弛带：岩体爆破及卸荷松弛的波速总衰减率大于25%（辉绿岩、玄武岩等基性岩大于30%），岩体裂隙发育，裂隙面一般呈张开~微张，间距一般小于0.3m，波速曲线起伏大，强松弛带的各类岩体平均波速较基本正常带的平均波速低约500m/s左右。弱松弛带：岩体爆破及卸荷松弛的波速总衰减率介于10~25%（辉绿岩、玄武岩等基性岩为10~30%），岩体裂隙较发育，裂隙面一般呈微张~闭合，间距一般介于0.3~1.0m，波速曲线有一定起伏，弱松弛带的各类岩体平均波速介于强松弛带和基本正常带之间。基本正常带：岩体爆破及卸荷松弛的波速总衰减率小于10%，岩体裂隙不发育，裂隙面一般呈闭合，间距一般大于1.0m，波速曲线起伏较小，基本正常带的各类岩体平均波速较统计得到的波速较大平均值的低约500m/s左右。四川中水成勘院勘察公司岩性岩体类别平均波速（m/s）岩体爆破及卸荷波速总衰减率（%）强松弛带弱松弛带基本正常带强松弛带弱松弛带基本正常带花岗岩Ⅱ＜39004000~4400＞4400＞2525~10＜10Ⅲ1＜34503450~3900＞3900Ⅲ2＜30003000~3450＞3450大理岩Ⅱ＜50005000~5400＞5400＞2525~10＜10Ⅲ1＜45004500~5000＞5000辉绿岩（脉岩）Ⅲ1＜40004000~4400＞4400＞3030~10＜10Ⅲ2＜35003500~4000＞4000玄武岩（陆相）Ⅱ＜45004500~5000＞5000＞3030~10＜10Ⅲ1＜40004000~4500＞4500Ⅲ2＜35003500~4000＞4000坝基岩体松弛带的划分标准四川中水成勘院勘察公司3坝基岩体松弛的空间效应3.1坝基岩体松弛空间效应的平均波速及波速总衰减率分析3.2坝基岩体松弛空间效应的钻孔全景图像特征分析四川中水成勘院勘察公司长观初期不同孔深的各类岩体平均波速孔深(m)大岗山花岗岩大岗山辉绿岩锦屏一级大理岩溪洛渡玄武岩ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ2爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后0.0~2.036142985277530292419527445004798446639762.0~5.041113859342044943022577552005583550548035.0~10.0449939223878495831865925555056105486476710.0~1548504252392344005960570056245562482615.0~20485043103932482559705850550555204932较大平均4850431039324958440059705850562455624932分级波速≥45004000~45003500~4000≥4500≥4000≥55004500~55004800~55004000~52003500~45003.1坝基岩体松弛空间效应的平均波速及波速总衰减率分析四川中水成勘院勘察公司长观末期不同孔深的各类岩体平均波速孔深(m)大岗山花岗岩大岗山辉绿岩锦屏一级大理岩溪洛渡玄武岩ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ212个月9个月12个月9个月9个月15个月9个月12个月15个月15个月0.0~2.030002664232126571954437235693958354832602.0~5.034143465300740452498542947584818449739565.0~10.0390535793560477727385652508952424898419510.0~15.042923995361840155704555853405017430115.0~20.0451441003731446958275698520750934445四川中水成勘院勘察公司长观初期不同孔深的各类岩体爆破及卸荷松弛波速总衰减率孔深(m)大岗山花岗岩大岗山辉绿岩锦屏一级大理岩溪洛渡玄武岩ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ2爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后爆后0.0~2.025.4830.7429.4338.9145.0211.6623.0814.6919.7119.382.0~5.015.2410.4613.029.3631.323.2711.110.731.022.625.0~10.07.249.001.370.0027.590.755.130.251.373.3510.0~15.01.350.238.810.172.562.1515.0~20.02.120.76四川中水成勘院勘察公司长观末期不同孔深的各类岩体爆破及卸荷松弛波速总衰减率孔深(m)大岗山花岗岩大岗山辉绿岩锦屏一级大理岩溪洛渡玄武岩ⅡⅢ1Ⅲ2Ⅲ1Ⅲ2ⅡⅢ1ⅡⅢ1Ⅲ212个月9个月12个月9个月9个月15个月9个月12个月15个月15个月0.0~2.038.1438.2040.9746.4155.5926.7639.0029.6236.2133.892.0~5.029.6119.6023.5218.4143.239.0718.6714.3419.1519.785.0~10.019.4916.969.463.6637.775.3213.006.7911.9314.9310.0~15.011.517.307.998.754.465.005.069.7912.8015.0~20.06.934.875.107.382.402.607.428.439.87四川中水成勘院勘察公司图3-1大岗山长观初期花岗岩波速总衰减率及平均波速曲线图图3-2大岗山长观末期花岗岩波速总衰减率及平均波速曲线图Ⅱ类花岗岩波速总衰减率图例Ⅲ1类花岗岩波速总衰减率Ⅲ2类花岗岩波速总衰减率Ⅱ类花岗岩平均波速Ⅲ1类花岗岩平均波速Ⅲ2类花岗岩平均波速0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s图3-3大岗山长观初期辉绿岩波速总衰减率及平均波速曲线图图3-4大岗山长观末期辉绿岩波速总衰减率及平均波速曲线图图例Ⅲ1类辉绿岩波速总衰减率Ⅲ2类辉绿岩波速总衰减率Ⅲ1类辉绿岩平均波速Ⅲ2类辉绿岩平均波速0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s四川中水成勘院勘察公司图3-5锦屏一级长观初期岩体波速总衰减率及平均波速曲线图图3-6锦屏一级长观末期岩体波速总衰减率及平均波速曲线图Ⅱ类大理岩波速总衰减率图例Ⅲ1类大理岩波速总衰减率Ⅱ类大理岩平均波速Ⅲ1类大理岩平均波速0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s0.0~2.0孔深（m)0%8%16%24%32%40%48%波速总衰减率2.0~5.05.0~10.010.0~15.015.0~20.056%平均波速0m/s800m/s1600m/s2400m/s3200m/s4000m/s4800m/s5600m/s图3-7溪洛渡长观初期岩体波速总衰减率及平均波速曲线图图3-8溪洛渡长观末期岩体波速总衰减率及平均波速曲线图