高拱壩壩基巖體松弛時(shí)間及空間效應(yīng)研究(XXXX0924)

1、高拱壩壩基巖體松弛時(shí)間及空間效應(yīng)研究2012年9月匯報(bào)人：易毅匯報(bào)內(nèi)容1 前言2 壩基巖體松弛帶的劃分3 壩基巖體松弛的空間效應(yīng)4 壩基巖體松弛的時(shí)間效應(yīng)5 結(jié)語1 前言 在高拱壩的建設(shè)過程中，壩基巖體受到開挖爆破及后期卸荷等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度的松弛，巖體松弛過程中表現(xiàn)出聲波速度降低、裂隙張開度及數(shù)量增加等效應(yīng)。 壩基巖體松弛效應(yīng)測試的方法主要有聲波及鉆孔全景圖像長觀測試，通過對(duì)壩基巖體在長觀期間波速的衰減率、鉆孔全景圖像裂隙的開度比及數(shù)量比分析，總結(jié)壩基巖體松弛的空間及時(shí)間效應(yīng)，得到壩基巖體松弛程度及深度發(fā)展情況，波速衰減的收斂時(shí)間，從而為設(shè)計(jì)過程中的固灌深度、固灌驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵參數(shù)

2、提供依據(jù)。 本研究主要依托大崗山、錦屏一級(jí)及溪洛渡水電站在開挖期間長觀孔的聲波及鉆孔全景圖像資料。 大崗山壩基巖性主要為澄江期灰白色、微紅色中粒黑云二長花崗巖，輝綠巖脈穿插發(fā)育其中； 錦屏一級(jí)壩址區(qū)河床及兩岸基巖主要為中上三疊統(tǒng)雜谷腦組變質(zhì)巖，按巖石建造特征可分為綠片巖、大理巖、砂板巖三段； 溪洛渡壩址區(qū)河床壩基及兩岸谷坡主要由二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組成。電站名稱長觀孔數(shù)量及布置長觀孔測試情況孔數(shù)孔位布置測試方法測試頻率大崗山471080m以上20m高程一個(gè)孔，10801040m段10m高程按1、2兩個(gè)孔交叉布置，1080m以下10m高程（間距）1個(gè)孔，孔向垂直建基面；左右岸每6080m布置1

3、個(gè)鉛垂長觀孔，共6孔，深均為20m。單孔聲波為主，部分全景圖像前3個(gè)月每月1次，后每3個(gè)月一次，最長觀測19個(gè)月錦屏一級(jí)174右岸18851795m及左岸18851730m高程于大壩中心線以7.5m等高差布設(shè)了一排長觀孔；右岸17951580m及左岸17271580m高程，分別以3孔和1孔（壩中心線）交替布置長觀孔，孔向垂直建基面。單孔聲波為主，部分全景圖像每月一次，最長觀測27個(gè)月溪洛渡25EL.400m以上左右岸每30m布置一個(gè)長觀孔，長觀孔均位于壩軸線上，孔深為2025m，孔向垂直建基面。左右岸建基面新增13個(gè)變?？组L期觀測，孔深為30m，孔向鉛垂向下。單孔聲波每月一次，最長觀測25個(gè)月

4、大崗山、錦屏一級(jí)及溪洛渡水電站壩基巖體長觀孔的布置及觀測情況表圖 1-1 大崗山水電站大壩建基面長觀孔孔位布置圖 圖 1-2 錦屏一級(jí)水電站大壩建基面長觀孔孔位布置圖圖 1-3 溪洛渡水電站大壩建基面長觀孔孔位布置圖2 壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)2.1 壩基巖體波速衰減率的分類 2.2 壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)2.1 壩基巖體波速衰減率的劃分 根據(jù)壩基巖體波速衰減的原因及衰減時(shí)段，巖體的波速衰減率分為卸荷波速衰減率和爆破及卸荷波速總衰減率兩類，其中波速總衰減率又分為長觀初期和長觀末期兩個(gè)時(shí)間段。 衰減率分類巖體卸荷波速衰減率（x）巖體爆破及卸荷波速總衰減率長觀初期（bx1）長觀末期（bx2）波速

5、衰減時(shí)段爆破完成后至長觀完成天然狀態(tài)至長觀初期天然狀態(tài)至長觀末期波速衰減量度長時(shí)間卸荷爆破+短時(shí)間卸荷爆破+長時(shí)間卸荷初始波速爆后波速平均值天然狀態(tài)波速值天然狀態(tài)波速值末期波速長觀末期平均波速長觀初期平均波速長觀末期平均波速壩基巖體波速衰減率劃分表 2.2 壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn) 壩基巖體松弛帶的劃分主要根據(jù)巖體的平均波速及波速總衰減率進(jìn)行，同時(shí)結(jié)合鉆孔全景圖像的裂隙開度情況及波速曲線特征。根據(jù)上述指標(biāo)，壩基巖體松弛帶分為：強(qiáng)松弛帶、弱松弛帶及基本正常帶。 強(qiáng)松弛帶：巖體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率大于25%（輝綠巖、玄武巖等基性巖大于30%），巖體裂隙發(fā)育，裂隙面一般呈張開微張，間距一般小

6、于0.3m，波速曲線起伏大，強(qiáng)松弛帶的各類巖體平均波速較基本正常帶的平均波速低約500m/s左右。 弱松弛帶：巖體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率介于1025%（輝綠巖、玄武巖等基性巖為1030%），巖體裂隙較發(fā)育，裂隙面一般呈微張閉合，間距一般介于0.31.0m，波速曲線有一定起伏，弱松弛帶的各類巖體平均波速介于強(qiáng)松弛帶和基本正常帶之間。 基本正常帶：巖體爆破及卸荷松弛的波速總衰減率小于10%，巖體裂隙不發(fā)育，裂隙面一般呈閉合，間距一般大于1.0m，波速曲線起伏較小，基本正常帶的各類巖體平均波速較統(tǒng)計(jì)得到的波速較大平均值的低約500m/s左右。巖性巖體類別平均波速（m/s）巖體爆破及卸荷波速總衰

7、減率（%）強(qiáng)松弛帶弱松弛帶基本正常帶強(qiáng)松弛帶弱松弛帶基本正常帶花崗巖3900400044004400252510101345034503900390023000300034503450大理巖50005000540054002525101014500450050005000輝綠巖（脈巖）140004000440044003030101023500350040004000玄武巖（陸相）4500450050005000303010101400040004500450023500350040004000壩基巖體松弛帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)3 壩基巖體松弛的空間效應(yīng)3.1壩基巖體松弛空間效應(yīng)的平均波速及波速總衰減率

8、分析3.2壩基巖體松弛空間效應(yīng)的鉆孔全景圖像特征分析長觀初期不同孔深的各類巖體平均波速3.1壩基巖體松弛空間效應(yīng)的平均波速及波速總衰減率分析長觀末期不同孔深的各類巖體平均波速長觀初期不同孔深的各類巖體爆破及卸荷松弛波速總衰減率長觀末期不同孔深的各類巖體爆破及卸荷松弛波速總衰減率壩基巖體松弛帶深度隨時(shí)間的變化情況表工程名稱巖性巖體類別觀測時(shí)間（個(gè)月）強(qiáng)松弛深度（m）弱松弛深度（m）長觀初期長觀末期長觀初期長觀末期大崗山花崗巖120.02.00.05.02.05.05.015.019 0.02.00.02.02.05.02.010.0212 0.02.00.02.02.05.02.05.0輝綠巖1

9、9 0.02.00.02.0*2.05.029 0.05.00.010.05.010.0*錦屏一級(jí)大理巖15 *0.02.00.02.0*19 *0.02.00.05.02.010.0溪洛渡玄武巖12 *0.02.00.05.0115 *0.02.00.02.02.010.0215 *0.02.00.02.02.015.0壩基巖體松弛空間效應(yīng)小結(jié)1： 綜合壩基巖體波速總衰減率的變化規(guī)律：花崗巖、2輝綠巖、類大理巖、1類大理巖、1類玄武巖、2類玄武巖強(qiáng)、弱松弛帶深度均發(fā)生變化，具有較強(qiáng)的空間效應(yīng)；1輝綠巖、1花崗巖、類玄武巖強(qiáng)、弱松弛帶深度部分發(fā)生變化，具有一定的空間效應(yīng)；2花崗巖強(qiáng)、弱松弛帶深

10、度在長觀前后未發(fā)生變化，空間效應(yīng)較弱。 3.2壩基巖體松弛空間效應(yīng)的鉆孔全景圖像特征分析0.04.0m(間隔12個(gè)月)4.08.0m(間隔12個(gè)月)8.012.0m(間隔12個(gè)月)3-9 類花崗巖不同孔深的鉆孔全景圖像特征8.012.0m(間隔7個(gè)月)3-10 1類輝綠巖不同孔深的鉆孔全景圖像特征2.06.0m(間隔15個(gè)月)3-11 1類花崗巖（f145斷層）不同孔深的鉆孔全景圖像特征 裂隙開度比是指巖體在一定長觀周期內(nèi)，相同位置長觀末期與長觀初期的裂隙張開度之比，裂隙開度比一般隨孔深的增加而減??； 裂隙數(shù)量比是指巖體在一定長觀周期內(nèi)，相同孔段長觀末期與長觀初期的裂隙數(shù)量之比，裂隙數(shù)量比一般

11、隨孔深的增加而減小。壩基巖體松弛空間效應(yīng)小結(jié)2： 綜合全景圖像裂隙開度比和裂隙數(shù)量比兩個(gè)方面分析：類花崗巖及1類輝綠巖全景圖像沿孔深方向具有較強(qiáng)的空間效應(yīng)，2類花崗巖全景圖像沿孔深方向具有一定的空間效應(yīng)，輝綠巖由于隱微裂隙較發(fā)育，開挖松弛后其裂隙數(shù)量比及開度比均較大。 4 壩基巖體松弛的時(shí)間效應(yīng)4.1壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的波速衰減率分析 4.2壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的全景圖像分析 4.1壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)的波速衰減率分析 壩基巖體松弛的波速衰減主要利用波速衰減率和波速月平均衰減率兩個(gè)指標(biāo)。波速衰減率是波速衰減的累積效應(yīng)，隨著觀測周期延長，波速衰減率一般呈逐漸增加的趨勢，它是表征波速衰減的程度；

12、波速月平均衰減率是根據(jù)各觀測周期的波速衰減率按月平均得到，它反映整個(gè)觀測周期內(nèi)，巖體波速衰減的快慢，是描述巖體波速衰減時(shí)間效應(yīng)的重要指標(biāo)。 根據(jù)各類巖體的波速月平均衰減率，波速衰減分為四個(gè)階段：波速月平均衰減率大于3.0%的為快速衰減期；波速月平均衰減率介于1.03.0%的為過渡衰減期；波速月平均衰減率介于0.51.0%的為緩慢衰減期；波速月平均衰減率小于0.5%的為衰減收斂期。壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)小結(jié)1： （1）觀測期12個(gè)月的巖體波速衰減率：在0.05.0m較大， 0.02.0m段的波速衰減率介于16.6718.12%，2.05.0m段的波速衰減率一般介于13.7714.96%（大理巖為5

13、.40%）；5.0m以下巖體波速衰減小于10%。 （2）壩基巖體波速衰減收斂情況：大崗山的花崗巖及輝綠巖大部分孔段在長觀期間波速衰減未趨于收斂或波速衰減趨于收斂的時(shí)間較長，松弛的時(shí)間效應(yīng)較強(qiáng)；錦屏一級(jí)的大理巖及溪洛渡的玄武巖全部孔段波速衰趨于收斂，波速衰減趨于收斂的時(shí)間一般小于3個(gè)月，松弛的時(shí)間效應(yīng)相對(duì)較弱。 總體而言，大崗山輝綠巖時(shí)間效應(yīng)強(qiáng)于花崗巖，大崗山花崗巖強(qiáng)于溪洛渡玄武巖，溪洛渡玄武巖強(qiáng)于錦屏大理巖。圖4-13 類花崗巖長觀孔鉆孔全景圖像（1、6、12個(gè)月）圖4-14 1輝綠巖長觀孔鉆孔全景圖像（1、4、7個(gè)月）圖4-15 1類花崗巖（f145斷層）及其影響帶長觀孔鉆孔全景圖像（1、6

14、、15個(gè)月） 壩基巖體松弛時(shí)間效應(yīng)小結(jié)2： 綜合全景圖像裂隙開度比和裂隙數(shù)量比隨時(shí)間變化規(guī)律分析:類花崗巖及1類輝綠巖全景圖像具有較強(qiáng)的時(shí)間效應(yīng)，2類花崗巖全景圖像具有一定的時(shí)間效應(yīng)，1類花崗巖全景圖像的時(shí)間效應(yīng)較弱。詳見圖4-134-15。 巖體鉆孔全景圖像特征的隨時(shí)間的變化與巖性和開挖完成前巖體所處的應(yīng)力環(huán)境關(guān)系較大。輝綠巖由于隱微裂隙較發(fā)育，開挖后隨時(shí)間延續(xù)，裂隙進(jìn)一步顯現(xiàn)，其裂隙數(shù)量比增大最多；類花崗巖開挖前較完整，儲(chǔ)存應(yīng)力較高，開挖后隨時(shí)間延續(xù)應(yīng)力釋放，伴隨巖體開裂，其裂隙開度比較大。5.1壩基巖體松弛的空間效應(yīng) 根據(jù)壩基巖體在長觀初期和長觀末期的平均波速、波速衰減率及鉆孔全景圖像特征的綜合分析，得到壩基巖體松弛的空間效應(yīng)： （1）大崗山花崗巖及輝綠巖、錦屏一級(jí)大理巖和溪洛渡玄武巖在松弛過程中體現(xiàn)出比較明顯的空間效應(yīng)； （2）大崗山因左右岸拱端嵌深比較深，壩基巖體松弛的空間效應(yīng)總體強(qiáng)于錦屏一級(jí)及溪洛渡； （3）大崗山輝綠巖松弛的空間效應(yīng)強(qiáng)于花崗巖，其中2類輝綠巖強(qiáng)于1類輝綠巖，類花崗巖強(qiáng)于1類花崗巖，1類花崗巖又強(qiáng)于2類花崗巖；錦屏一級(jí)1類大理巖較類略強(qiáng)；溪洛渡1類及2類玄武巖略強(qiáng)于類玄武巖。5結(jié)語5.2壩基巖體松弛的時(shí)間效應(yīng) 根據(jù)壩基巖體在長觀初期和長觀末期的平均波速、波速衰減率及鉆孔全景圖像特征的綜合分析，