三峡工程建基面弹性波检测技术

三峡工程建基面弹性波检测技术裂1铅概述动三峡工程愚是举世瞩目的桥特大型工程。鸣无论是大坝坝张基，还是地下消厂房及船闸高乓边坡等主体建遮筑物的基础，天其工程岩体的赏质量特别是建辽基面岩体的质愈量是关系基础谣工程质量和工斗程安全的重要踢因素。以往验志收建基面质量灶的习惯做法是遥建基面开挖到呈位后，地质师穷及监理师根据母经验判断其是隆否达到设计要殊求。显然，在歇没有获得一定挂的建基面岩体况力学参数的情悲况下，有时会忧遗漏一些隐蔽格的地质缺陷，携并可能对工程忽的安全造成危踪害。对三峡工孟程重要建筑物到的建基岩进行膝弹性波检测的千目的就是获得舟建基岩体质量攀的基本物理力递学数据，为建报基面的最终处稠理和验收提供夕依据，并为整约个枢纽建基面唤岩体弹性波检慕测提供存档资充料。此项工作笛是保证基础质蒸量，确保工程渴安全的一个重肤要环节。本文抹介绍了弹性波积检测技术及其随在三峡工程建荷基面检测的应戚用情况。结合只一期工程建基锣面检测成果，惊研究了弹性波具检测中岩体波飘速的统计规律遣；岩体波速与片岩体质量分级慧和关系及岩体芬波速的标准等夜问题，为今后木三峡工程大规节模开展建基面绑检测建立了模模式。喂2迁建基面地质及软地球物理特性喝2.1厚建基面基础地坊质条件厌三峡工程浩主体建筑物建港基面岩石为粗晒粒闪云斜长花屡岗岩。不同建洲筑物利用的岩逃面略有差异，撇大多以微风化文、弱风化带下缩部岩石为主，唯局部为弱风化骑带上部岩石。擦岩脉有花岗岩破、伟晶岩脉和意辉绿岩脉；岩挥脉与围岩大多勺是混融接触或仁紧密裂隙接触渐，少量呈断层挂接触，坝区内古断层裂隙较发语育。泄建基面岩霜体以次块状、泼块状结构岩体届为主，少量为释镶嵌结构或碎谁裂结构岩体。政地质上将建基死面岩质量分为揭三类。即疾A偏类、忧B业类、邀C邪类岩体。踩候(谢1)扶优质岩体御(资A涝类室)冤：为微风化、顽新鲜的块状结手构岩体，强度捡和变形模量高椒，透水性极微丙，是优质坝基吓岩体。饥稳(剖2)音良质岩体微(瓜B窃类故)场：包括微风化稍、新鲜的次块怀状结构岩体和惨弱风化带下部被的块状结构岩研体，强度和变敲形模量较高，泽透水性弱，是因良质坝基岩体狼，只需作常规息处理。撕(为3)霸中等岩饭(安C介类贱)迹：包括断层中管胶结良好的构姓造岩、断层影滚响带、裂隙密烟集带等镶嵌结妹构岩，以及部春分较完整的弱削风化带上部岩蚕体，具中等强笔度和变形模量秀，完整性较差傅，透水性较强搅，是中等质量狐岩体。科2.2者建基面地球物思理特性劣根据以往船及实测资料，剃建基面完整岩诸体地震波速繁(态Vp)荣在堂5000m选/s拆左右，声波速荒在摘5500m传/s睛左右。由于受竞结构面发育程吨度，爆破层含戚水程度的影响月，整个建基面引岩体地震纵波熄速度变化区间如较大，一般为爸3000服～市4500m/连s支，极少数跨断要层及张开裂隙隔、松动活(侨爆破影响锐)闯的区段波速低严于淋2500m弟/s刘。一般完整岩动弹性波速值高绿，爆破破坏或挪岩体结构面的场增多或岩体风奴化加剧，均会摔使岩体弹性波搭速度降低。歇弹性波在未岩体中传播时育，扔3冰其参数的变化甜直接反映岩体受的地质构造和穴物理力学性质投，某些参数如来纵波速度、横酿波速度、振幅轿衰减、频率等先可作为岩体分清类、分段、分傅区及分带的准励定量依据，并忌可校验地质分怀类或分带的正并确性。嘉建基面岩体弹遮性波检测主要宿是为了评价岩捎体的质量及开餐挖爆破影响的紧范围，建基面猪岩体的质量主江要依据岩体弹烫性波速度进行晓评价；升挖爆速破影响范围主状要依据风钻孔言声波速度特征糠进行评价。一必期工程建基岩赤体的检测成果材证明上述方法陷是可行的、有歼效的。根据弹状性波检测获得钩的波速资料，须结合现场地质矮编录成果，可稀准定量评价建敢基面岩体的质兼量，从而为建已基面的验收提来供科学依据。袖虽然波幅、频捏率、衰减等动挽力学参数亦可升作为评价依据孕，但由于现场饱施工环境噪声港大，这些参数稠不如波速测试贱的结果可靠，凑因此，我们主抹要借助运动学样参数地震声波怪速度作为主要浑评价依据。置3思测试方法及技骑术欺由于建基面质含量检测既要求俭所检测的数据阅能真正反映出顷岩体的质量，死又要求所采用仓的方法快速、秆经济，弹性波闭检测技术是满配足上述条件的驴首选方法。经洁过反复比较研副究，建基面岩当体弹性波检测城方法主要选择烛地震波法和钻朗孔声波法。矛3.1裙地震波法适地震波法榜测线的布置一浆般为网格式，繁即线距或3拍～期7m(杜一般为洁5m芝，局部可根据摊建基面形态进库行调整恋)箱，检波距廊2据～姑4m(站一般为羞3m功)乒，测线方向根炭据块状岩体各丙异性特征，分其别平行和垂直吹优势结构面布破置，不平行或夹不垂直的重要沟构造带需要另诚行布置跨构造蠢和现场条件布熟设地震测线及淡检波点，在已究粘接基岩面，膛则与检波器相葬连的动测仪株(个或地震仪鸣)跑便可接收到检脱波器记录的振较动信号，从得橡到的初至时差巴检波距即得到米此段岩体的弹娱性波速视(独Vp)蚂。一般在二检模波器的两侧敲衡击，以对比所茶获得的初时差愉的可靠性。惰地震法采用的腥仪器主要有国亡产苹RS牌M缘—抵24FD辣工程动测仪、乒美国进口由E前S暑—逝1210F加、态R12杀和需R24事浮点地震仪等翁，检波器为绕28荡～盟38Hz佳中频数字检波陡器稀”州3.2点钻孔声波法荷钻孔声波法是近利用风钻孔渗(饶孔径腊45mm往左右慎)倚进行声波测井导及跨孔测井，渐以获得建基面导岩体垂直方向靠及水平方向的周纵波波速，在鹅可能的情况下个，与地震波法挥进行对比测试档，以求建立地蝶震波速与声波浙波速的相关关群系，作为特殊谁部位的对比验差证检查手段。发尽可能考虑一凭孔多用，分别鞠进行单孔测井内和孔间岩体对哗穿测试，提供恒建基面岩体垂虽直向和水平向预声波速度巧Vp纹特征，结合地火震波速测定评问价岩体质量及否爆破影响范围吵。测试孔深挂2踏～尸3m狱，点距尼0.2m移，探头源距一倍般为讨0.5m亚，间距为赠0.m堤。声波跨孔距卵一般小于亮3m妻，主要采用国镰产伟SY检C伴—Ⅱ别型声波仪，换傍能器主频急20KHZ贪4运建基面岩体波古速特征分析掌4.1糖岩体完整性系碗数规(代Kv)驾现场检测还获得的资料主翼要为岩体波速侄值，为了利用丑多参数评价建献基面的质量，巡我们引入岩体分完整性系数册(覆Kv)密来评价建基面翼岩体的完整性毫。Kv＝(Vp/Vpr)2表1岩体完整性系数的分类岩体完整性程度完整较完整完整性较好破碎Kv1～0.750.75～0.450.45～0.2<0.2恶式中余Vp碗为实测波速值希，检Vpr党为代表性岩块慧或完整性岩体瑞波速值，该式爱反映岩体相对尝于岩块扯(兰或完整岩体高)槐的破碎程度。咽一般，按下表拥对岩体完整性对系数与岩体完用整性程度分类晴。涌4.2子弹性波速度特车征怖表进2泻列出了三峡工让程某主体建筑许物建基岩体弹轿性波速度狱Vp甚最大值、最小先值及平均值，此根据表中数据共及初设阶段实疫测资料，我们疮认为其最大值菌(奇取加权平均值大)溉可代表本区完提整岩体的波速谷Vpr发，因此在计算言完整性系数尺岂Kv厅时，地震波速隆Vpr迈取款5500m庭/s桶，声波速度盐Vpr处取宿6100m挺/s慰。表2三峡工程某主体莪建基岩体地震波和声波速度Vp值部位地震波速度Vp/m·s-1声波速度Vp/m·s-1最大值最小值平均值最大值最小值平均值a600011204160667031305010b486023804030609030804890c580024004040667031705150注：地震波速极低部位测试结束后已作相应处理苹表荐3桃列出了地震波慢和声波究Vp爸及由此换算出起的陷Kv耳范围值所占百达分比。胡从表阶3顿可以看出。地糠震波和声波速划度换算出的着Kv奥值与对应的波斩速范围约相差瓦一个级捐(锻即州500m考/s)趣，这是由于地敌震波速和声波规速度之间存在荐着差异，造成轨这种差异的主拌要原因是由于控观测方式、观恐测部位、观测练尺度及其波速冬的频率效应等蠢综合因素引起获的。一般声波拆速度要高于地掌震波速度，差鲁值大小取决于督岩体性状。表3地震波声速度Vp与相应完整性系数Kv布特征地震波法声波法Vp范围值/m.s-1Kv范围值所占比例/%Vp范围值/m.s-1Kv范围值所占比例/%<2700<0.240.96<3600<0.351.452700～32000.24～0.342.903600～41000.35～0.453.393200～37000.34～0.4511.114100～46000.45～0.5714.073700～42000.45～0.5842.094600～51000.57～0.7034.644200～47000.58～0.7335.615100～56000.70～0.8430.014700～52000.73～0.895.68>5600>0.8415.91>5200>0.891.65

咽结合表其1告和表瓣3桃，我们可以初证步确定弹性波孔速评价建基面低岩体质量及完世整性的标准：投即地震波序Vp酬值衡3700m滨/s沫左右和声波原Vp问4100m斗/s与左右为岩体质帝量差与好的临君界值，波速小跟于该宴值，相应的谎Kv<0.4伞5型，表明岩体质靠量及其完整性明相对较差；波桑速大于该值，籍相应的叹Kv>0.4闻5温，表明岩体质桑量及其完整性他较好顿(敲相当于芒B咏类以上岩体拔)每，但遇岩体结兴构面变化或断世层、破碎带以讨及爆破影响严法重部位需区别银对待。消4.3诉岩体质量分类将与岩体波速的明关系谨表唉4猎给出了上述建蕉基面岩体质量喊分类与地震波边速特征的统计肉表。岩体质量知分类依据现场伪地质编录的划都分。一般地震察波速特征总体满上应是找A惠类岩体高于忆B祝类岩体，涌B怀类岩体高于夹C蔑类岩体，但由丹于受结构面、况风化程度、爆激破等综合影响势，其波速特征供不可避免地出遣现跨区现象，斯甚至出现胸A拆类少部分岩体稿波速值比宰B舟类岩体小。但疗从表片4炒的统计结果可唱以看出，小A嫩类岩体平均波底速高于苗B俘类岩体，争B塌类岩体平均高袖于译C宝类岩体，膀A碗类岩体波速集盯中范围为慰4000雪～许4750m/讲s或，撒B努类驴3500章～腥4400m/讽s挣，涉C突类卫3000歼～励4100m/驴s贞。表4建基面岩体质量分类与实测地震波速特征统计表岩体质量分类最大值m.s-1最小值m.s-1集中范围m.s-1平均值m.s-1A526038604000～47504370B600011203500～44004130C465023803000～41003840云4.4以建基面爆破影谨响深度斧根据单孔及跨阔孔声波测井资倾料可以确定建浴基面岩体爆破要深度。一般建灶基面表层波速礼偏低，爆破影访响严重的部位校声波能量急剧地衰减，甚至测换不出波速。测教试结果表明测赠区建基面爆破仅影响深度。集勾中范围值为他0.2秧～兼0粒.8m炮。丘5花结论伤采用弹性菠波检测技术对挺三峡工程建基滔面岩体进行检遭测，满足了地绪质、监理对建边基面验收所需搬岩体波速参数同，对检测中出侧现的低速异常质区有针对性的较进行处理，保届证了基面岩体叶的质量，使评宵价建基面开挖界质量及岩体质踢量有了准定量遇参数。时结合一期配工程建基面弹腰性波检测成果颜，可得出如下搬主要结论：岔扇①黄三峡工程建基嗽面检测的标准匪波速杨以弱风化宅顶板为可利用伯建基面，用弹劲性波速度评价形岩体质量和岩蹄体完整性判定抽的标准为：地拢震波速壮Vp术＝生3700m姑/s拦，声波速度婚Vp忽＝粘4100m撇/s梨也就是说麦Vp奸小于该标准值伶(逆kV祥＜稳0.45)坛时岩体质量属给中等岩体或岩垂体完整性较差顷；且Vp馅大于该标准值磨(妈Kv忍＞径045)倍时，岩体质量融属良质以上或终岩体完整性较夸好菊(慧同时应综合考挠虑岩体结构面践、岩体风化及球爆破松动的影卡响汽)樱。慌皂②肥地震波速度与桐声波速度的关根系错由于所获斗得的波速资料槐不是原位一一晋对应测资料，营且岩体性状差劫异较大，故它辨们之间的关系商不能用常规的盯线性对比建立浑，但从总体上刚来看，该区建泻基面岩体地震岩波速一般低于粘声波波速累10%译～雨20%裤。太绵③姻建基面岩体质缝量分类波速特召征昆福A武类优质岩体地叶震纵波速度集忘中范围为明4000岛～晨4700m/浊s使，平均值为缺4370m匪/s叮；芦B医类良质岩体地归震纵波速度集棒中范围值为艺3500容～领4400m/职s倚，平均值为威4130m氏/s煌；石C革类中等岩体地御震纵波速度集借中范围值为通3000良～虹4100m/读s福；平均值与岩贤体的分类是基京本一致的。遮戚④滋爆破影响深度烂虽然未进呀行专