对紫坪铺水利枢纽大坝趾板固结灌浆效果检测数据的分析

□杨红云 □鲁 辉 □高拴会（黄河勘测规划设计有限公司）

1.引言

为了改善岩体力学性能，需要对其进行灌浆处理。检测灌浆质量的好坏，方法以弹性波测试最为常见。在紫坪铺水利枢纽，利用单孔声波技术，对大坝趾板固结灌浆效果进行了全面检测。用达标分析法和统计对比分析法分析其检测成果，可以客观地评价灌浆效果。

2.工程、地质概况

四川岷江紫坪铺水利枢纽工程位于岷江上游映秀至都江堰河段，为混凝土面板堆石坝，最大坝高156m，正常蓄水位高程877.0m，总库容11.12亿m3，总装机容量76万kW。坝址位于河弯转折段，地形较开阔。枯水期河面宽约85～110m，河水位高程750.00m，正常蓄水位877.0m高程处河谷宽640m。

趾板位于大坝迎水面，为一厚约4.0m的钢筋混凝土刚性建筑物，对基础要求高，放于基岩上，斜跨北东向沙金坝向斜构造，向斜核部位于河床。组成趾板基础岩体为三迭系须家河组T33xj13和T33xj14地层，为煤质页岩、含煤砂岩或含煤页岩、粉砂岩及不等厚互层。

3.设计要求

根据设计函文要求，固结灌浆设计标准为：灌后岩体波速值大于表1标准值的测点应在80%以上，且低于标准值的测点不连续。详见表1。

表1 固结灌浆灌后地基波速设计值表

鉴于紫坪铺地质情况复杂，互层、夹层发育，同一部位不同孔之间或同一孔不同孔段岩性差异较大，且灌后检查孔大多布置在灌浆有异常或岩体较差部位，不利于同一部位（同一孔）灌浆前后的对比分析。对同一岩性灌浆前后采用达标分析和统计对比分析能更好地客观反映灌浆效果。

4.工作方法

现场工作采用单孔一发双收超声波法检测，该方法简便、快速、经济。其原理是：由发射换能器发射超声波，经介质水沿孔中最佳路径传播，先后到达两接收换能器，通过仪器分别读取超声波到达时间T1、T2，计算出时差Δt及波速Vp。

岩体的波速与岩性及完整性有关。坚硬岩体的波速高于松软岩体的波速；当岩性一致时，与岩体的完整性有关，完整岩体的波速高，裂隙发育的岩体由于裂隙中充填了低速介质（水、空气等），其波速较低。岩体经过灌浆后，裂隙中的水和空气被浆液充填固结，波速有一定的提高。灌浆前岩体愈破碎，灌浆愈彻底，灌浆后岩体的波速提高愈显著。

现场工作布置如图1所示，在钻孔内进行，由下向上逐点测试，测试点距0.2m。

图1 现场工作布置图

5.资料解释与成果分析

5.1 资料解释

先在灌前孔中测试岩体的波速值Vp1，待灌浆达到龄期后，再在灌后孔中测试灌浆后的岩体波速值Vp2，然后按下式计算岩体灌浆前、后波速的提高率R 值：R=（Vp2-Vp1）/Vp1*100%，据此来评价岩体的灌浆效果。

达标分析法是将灌浆单元内灌后的单孔Vp值依据地质情况分别与设计所要求的设计值或达标值进行比较，对比较结果进行统计分析，得出达标率，依据达标率对灌浆效果进行分析。

统计对比分析法是将同一灌浆单元内的灌前和灌后的单孔Vp值进行统计，计算和绘出灌前和灌后的统计曲线，计算出灌浆前后统计量的提高率，以评价灌浆单元内的灌浆效果。

5.2 成果分析

紫坪铺大坝趾板岩体主要为煤质页岩、泥质粉砂岩、泥质粉砂岩夹煤质页岩、含煤粉细砂岩、含煤中细砂岩、含煤中粒砂岩6种。通过对紫坪铺大坝趾板岩体灌前45孔、灌后31孔波速统计、计算，绘制灌前灌后波速对比曲线，分析灌浆效果。

5.2.1 煤质页岩：灌前波速均值为1990m/s，波速设计值为2200m/s，灌后波速均值为2390m/s，达标率87.80%。从统计曲线图2可见，灌前波速＜2200m/s的测点所占比例超过50%；灌后曲线峰值明显右移，灌后波速值低于2200m/s的测点所占百分比较灌前明显减少，灌浆效果明显。在灌前波速达到3400m/s后，灌浆效果不明显。

图2 煤质页岩固结灌浆前后对比图

5.2.2 泥质粉砂岩：灌前波速均值为2860m/s，波速设计值为3000m/s，灌后波速均值为3200m/s，达标率85.18%。从统计曲线图3可见，灌前曲线形态较为平坦，峰值小且不明显，低波速段测点所占百分比大；灌后曲线形态尖锐，峰值大，波速区间3000～3500m/s测点所占比例达到70%，波速＜3000m/s测点所占百分比明显减小，灌浆效果明显，在波速达到4000m/s后，测点所占百分比没有增加，灌浆效果不明显。

图3 泥质粉砂岩固结灌浆前后对比图

5.2.3 泥质粉砂岩夹煤质页岩：灌前波速均值为2680m/s，波速设计值为2200m/s，灌后波速均值为 2980m/s，达标率93.77%。从统计曲线图4可见，灌前曲线形态较为平坦，峰值较低，低波速段测点所占百分比大；灌后曲线形态较为尖锐，峰值变大，波速区间2800～3400m/s所占比例达到50%，波速＜2200m/s测点所占百分比小于10%，波速达到2800m/s测点所占百分比明显增加，灌浆效果明显。在灌前波速达到3400m/s后，测点所占百分比有所增加，灌浆效果不明显。

图4 泥质粉砂岩夹煤质页岩固结灌浆前后对比图

5.2.4 含煤粉细砂岩：灌前波速均值为3400m/s，波速设计值为3000m/s，灌后波速均值为3690m/s，达标率90.00%。从统计曲线图5可见，灌前曲线峰值较低，低波速段测点所占百分比大；灌后曲线形态较为尖锐，峰值变大，低波速段测点所占百分比明显减小，小于3000m/s测点所占比例为10%，波速达到4000m/s测点所占百分比有所增加，灌浆效果不明显。

图5 含煤粉细砂岩固结灌浆前后对比图

5.2.5 含煤中细砂岩：灌前波速均值为3780m/s，波速设计值为4000m/s，灌后波速均值为4030m/s，达标率86.86%。从统计曲线图6可见，灌前曲线峰值较低，低波速段测点所占百分比大；灌后曲线峰值变大且右移，低波速段测点所占百分比有所减小，高波速段测点所占百分比有所增加。灌前波速达到4500m/s后，灌浆效果不明显。

图6 含煤中细砂岩固结灌浆前后对比图

5.2.6 含煤中粒砂岩：灌前波速均值为3930m/s，波速设计值为4000m/s，灌后波速均值为4210m/s，达标率84.04%。从统计曲线图7可见，灌前曲线峰值较低，低波速段测点所占百分比大；灌后曲线峰值变大，低波速段测点所占百分比有所减小，高波速段测点所占百分比有所增加。灌前波速达到4500m/s后，灌浆效果不明显。具体情况详见表2。

图7 含煤中粒砂岩固结灌浆前后对比图

表2 大坝趾板固结灌浆声波测试成果分析统计表

6.结语

利用达标分析法和统计对比分析法对紫坪铺水利枢纽大坝趾板固结灌浆效果的分析，可见煤质页岩灌浆效果最好，含煤中细砂岩、含煤中粒砂岩相对差些，说明松散岩体灌浆效果相对密实岩体明显，对同一岩性来说，波速越低灌浆效果越明显，当波速达到某一较高值时，灌浆效果并不明显。

[1]施建新.岩体灌浆检测方法及其适用性评价[J].水文地质工程地质，2002（4），70～73.