物探检测技术在水电工程施工阶段应用实例.ppt

物探检测技术在水电工程施工阶段应用实例 中水顾问集团西北勘测设计研究院工程物探研究所 物探检测技术在水电工程施工阶段应用实例 摘要 通过例举声波法 地震波法 全孔壁数字成像 地质雷达等常规物探方法在水电施工阶段工程检测中成功应用的几个实例 阐述采用合理的物探检测方法 能较好地解决施工中存在的工程地质问题 对施工中处理问题方案的制定 施工设计方案的优化具有十分重要的意义 背景水电工程建设的推动 物探检测技术应用范围不断地拓宽 物探技术在不断发展 物探检测特点 快捷 高效及低成本 1前言 1前言 目前水工设计方法 目前广泛采用经验借鉴 理论分析 现场测量 超前预报以及反演分析计算等相结合的 动态设计法 以应对地质条件复杂 施工方法多样 应力高度集中的工程难题 检测目的 对施工方案进行动态设计优化提供依据 制定后期施工处理方案 检查处理效果与质量 2工程实例 2 1实例1 洞室支护方案优化 施工现状某水电引水隧洞工程采用TBM法施工 原支护方案为 28mm螺纹钢 长度以6m为主 部分洞段最长采用9m M30砂浆填充的普通砂浆锚杆 TBM有配套锚杆机4台 钻孔深度4 5m 施工时实际有效锚固深度为3 2 4 1m 工程问题TBM机的锚杆钻进深度不够 钻进效率远低于支护进度 无法满足TBM掘进速度 解决途径采用物探检测手段进行岩体松弛深度与岩体质量检测 论证原支护方案调整的可能性 2工程实例 2 1实例1 洞室支护方案优化 图2引水隧洞局部声波检测Vp等值线图 优化方案优化方案为 28mm螺纹钢 长度以3 8m与4 5m间隔排列 M30砂浆填充的普通砂浆锚杆 大大提高了工程施工进度 节约了工程建设费用 2工程实例 2 1实例1 洞室支护方案优化 检测结论0 0 3 2m范围 声波速度在2600 4800m s 属松弛岩体 3 2m后岩体速度基本在6000m s以上 岩体完整 岩体质量较好 施工中分别对3 8m 4 5m长度的锚杆锚固段作拉拔试验 证明4 5m锚杆长度完全满足设计要求 施工现状某水电地下洞室工程 设计洞径13 2m 采用钻爆法施工 2工程实例 2 2实例2 主应力的快速判断 工程问题洞室埋深较深 地应力较大 施工中经常发生岩爆 坍塌 片帮等工程问题 为保障人员设备安全 加快工程进度 快速了解掌握主地应力的方向 有针对性地进行临时支护尤显重要 解决途径在洞室内选择具有地层代表性的部分洞段 利用物探声波法进行了松弛断面测试 图2 2是其中的典型检测断面之一 2工程实例 2 2实例2 主应力的快速判断 图2 1理论计算应力分布图 图2 2声波检测应力卸荷曲线 处理方案根据声波断面检测资料 及时确定临时支护部位 制定支护方案 有效地减少了坍塌 片帮等现象 为后续的永久支护施工提供了较安全的施工环境 并减少了因超挖处理而产生的费用 2工程实例 2 2实例2 主应力的快速判断 检测结论 从图中看出其最大松弛分布在右拱肩和左拱脚方向 证明应用声波法同样可以检测出最大主应力的方向 使得对主应力方向的定性判断更加简单 快捷 工程问题某水电挡水建筑工程 设计坝型为双曲拱坝 坝高250m 坝基岩体质量的优劣直接关系到工程运行期的安全 故采用地震波和声波对建基面进行了弹性波测试 以便对岩体质量进行评价 检测手段物探在平行坝轴线方向分别布置了3 5条地震波检测剖面 同时进行了声波检测 地震波和声波VP等值线如图3 1 图3 2所示 2工程实例 2 3实例3 坝基岩体质量分析 检测结论及建议该坝基设计高程EL2210 VP 3800m s 当降低至EL2208时 各坝段EL2208以下VP均大于4500m s 物探分析认为EL2212高程处岩体经处理后完全可作为大坝基础 提出将原坝基开挖高程提高2m的建议 2工程实例 2 3实例3 坝基岩体质量分析 图3 110 13坝段VP等值线平面图 图3 211坝段VP等值线剖面图 优化方案此建议经多方论证后认为合理可行 并最终形成开挖优化措施 为工程节约了费用 并提高了工程施工进度 2工程实例 2 3实例3 坝基岩体质量分析 2工程实例 2 4实例4 不良地质体雷达探测 工程问题某大型水电站调压室处于岩溶较发育的山体中 为了确保洞室运行期的安全 要求对洞室周边15m的范围内岩体不良地质体 如溶蚀空洞 断层破碎带等 进行普查 检测手段图4是采用地质雷达对某水电站大型地下洞室的部分洞段地质雷达探测剖面图 其中图左是距洞室地板0 5m探测的结果 图右为测线距洞室地板2m距离的探测结果 2工程实例 2 4实例4 不良地质体雷达探测 图4不良地质体探测成果图 左图测线距地板高0 5m 右图距地板2m 检测结果两张图中的不良地质体轮廓大致相似 但右图溶洞及溶蚀发育带反映更为明显 说明距地板2m高的测线位置布置更为合理 事实证明 本次探测结果与开挖结果较为吻合 施工方案根据探测的位置与走向 在后序施工中从洞壁表面进行了开挖 并采用混凝土进行了回填 确保了该洞室的施工质量及运行期的安全 2工程实例 2 4实例4 不良地质体雷达探测 工程问题某水电站高压管道竖井的先导孔直径230mm 在钻进过程中 出现了不能返水而影响施工的情况 2工程实例 2 5实例5 孔内电视观察 检测手段及结论通过钻孔电视检查 发现在孔深76 5m处有一直径约30cm的溶洞 孔中水位至于该溶洞的下沿 推断该溶洞与其它溶洞相互贯通 井液从溶洞中流出 故而不能返水无法进一步钻进 2工程实例 2 5实例5 孔内电视观察 图5 1回填之前图5 2回填之后 施工方案利用沙浆回填处理 重新钻进 后期施工一切正常 确保了先导孔的施工工期 选择适宜的物探检测方法和手段 就能较好地解决水电工程施工过程中所出现的实际工程地质问题 为设计和施工人员对施工方案的调整与实施提供科学依据 目前松弛断面检测中 上斜孔及洞室顶拱孔的检测工作显得比较困难 良好的设备是保证检测资料可靠准确的保证 我们必须予以高度重视 3几点体会 实践证明 雷达探测方法在岩溶较发育的地区能更好地发挥作用 充分显示了其快速 无损