劉 凱，宋偉健，楊嘉明，劉 拓

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130062）

0 引言

近年來，水利水電工程的發(fā)展速度喜人，為人民生活提供了很多方便，水電、自來水等已經走進千家萬戶。但隨之而來的工程質量問題也層出不窮，許多水利水電工程都伴隨著滲漏和裂縫的出現，嚴重制約著水利水電工程的發(fā)展，所以施工階段的灌漿質量檢測和評價的重要性越來越凸顯。文中結合在山東XX抽水蓄能電站下水庫工程固結灌漿施工過程中采用壓水試驗檢測、鉆孔數字成像檢測、單孔聲波檢測3種物探方法對影響的灌漿質量的透水率、裂縫填充情況、縱波速度變化三方面進行檢測，取得了令人滿意的結果。

1 方法工作原理

此次選用的3種物探方法均具備操作簡單，原理易懂，結果直觀地優(yōu)點。

1.1 壓水試驗工作原理

壓水試驗工作原理：用高壓方式把水壓入鉆孔，根據巖體吸水量計算了解巖體裂隙發(fā)育情況和透水性的原位試驗。壓水試驗用專門的止水設備把一定長度的鉆孔試驗段隔離出來，然后用固定的水頭向這一段鉆孔壓水，水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內滲透，最終滲透水量會趨于一個穩(wěn)定值。透水率可以直觀的反應出巖體裂隙間的聯(lián)通性。

根據壓水水頭試驗長度，穩(wěn)定深入水量，可以判斷巖體透水率強弱。

式中：q為滲透率，Lu；Q為壓入流量，L/min；P為作用于試驗段內的全壓力，MPa；L為試驗長度，m。

公式定義：壓水壓力位1 MPa時，每米時段長度每分鐘注入水量1 L時稱為1 Lu。

單點法壓水試驗即采用單一壓力，壓水時間20 min，計算透水率的方法。

1.2 鉆孔數字成像工作原理

鉆孔數字成像原理是：采用井下全景攝像機攝取孔壁四周圖像，采用先進的DSP圖像采集與處理技術，實時地采集、處理、保存得到由磁北開始順時針方向展開的全孔壁連續(xù)的數字圖像，圖像自左到右與鉆孔0～360°孔壁相對應，圖像上可清晰的觀察巖層的節(jié)理、裂隙、斷層、薄層等地質構造。

根據鉆孔數字成像圖像可以直觀的看出巖層的節(jié)理、裂隙、斷層等地質構造的灌漿填充情況，已填充的地質構造能看到明顯的灰白色水泥漿液覆蓋，未填充的地質構造維持原樣無變化。

1.3 單孔聲波工作原理

聲波測井的基本原理是：使用一發(fā)雙收聲波探頭，由發(fā)射換能器發(fā)射沿孔壁巖體傳播的超聲波，用兩接收換能器間距除以聲波在兩接收換能器間傳播的時間差，即可得到兩接收換能器間孔壁巖體的聲波縱波速度，縱波速度可以直觀地反應出巖體的穩(wěn)固性。

灌漿單孔聲波檢測，分為灌前檢測和灌后檢測，根據灌前、灌后的聲波縱波速度對比，可以清晰地反應出巖體縱波速度的變化。

2 工程概況

2.1 工程簡況

山東某水蓄能電站位于山東省臨沂市境內，距臨沂市公路里程69 km，距濟南市公路里程264 km，交通便利。屬一等大（1）型工程，規(guī)劃裝機容量1 200 MW，裝機4臺，單級混流可逆式水泵水輪機，單機容量300 MW。電站建成后，在山東電網系統(tǒng)中承擔調峰、填谷、調頻、調相、事故備用及黑啟動。

下水庫庫區(qū)內溝谷斷面形態(tài)呈不對稱的寬緩“V”字型，兩岸山脊高程212～480 m，谷底高程150～212 m，谷底寬30～120 m。出露地層巖性為花崗閃長巖、二長花崗巖和角閃閃長巖。第四系洪積層和崩積層松散堆積物分布于溝底及岸坡處，厚0.5～8 m。下水庫發(fā)現有3條斷層和4條擠壓破碎帶，走向為NW向和NE向，斷層規(guī)模較小，擠壓破碎帶延伸長度一般小于1 000 m，破碎帶寬度大于1.0 m。

2.2 任務目的

下水庫大壩趾板在澆筑過程中，要進行固結灌漿處理，以達到防滲加固的作用，由于灌漿工程施工條件復雜隱蔽,其工程效果受到很多因素的影響,固結灌漿完成后,灌漿質量的好壞,防滲效果如何,都需對其質量、效果進行評定。此次在原始的以灌漿施工資料進行灌漿質量的分析的基礎上引進物探方法對灌漿質量進行檢測和評價。

2.3 工作方法及布置

此次工作選用壓水試驗、單孔聲波和鉆孔數字成像3種方法對正在進行的下水庫灌漿質量進行檢測和評價。

此次選取工作單元，共布置灌漿孔10個，根據規(guī)范要求大于5%布置灌前、灌后檢查孔，孔深6 m，孔徑75 mm，布置如下：

灌后壓水試驗檢查孔1個；灌后鉆孔數字成像檢查孔1個；灌前聲波檢查孔1個，灌后聲波檢查孔1個（原孔檢測）；要求灌后3個檢查孔不是同一鉆孔。

3 成果分析

3.1 壓水試驗成果分析

根據表1得出，鉆孔壓水透水率穩(wěn)定值為0.34 Lu，小于設計防滲標準灌漿后帷幕體的透水率小于3 Lu。滿足評價標準，判定為合格。

表1 單點法壓水試驗記錄表

3.2 鉆孔數字成像成果分析

根據表2得出，灌后深度0～6.2 m，共有節(jié)理12條，縫寬0.026～0.262 cm；填充良好，填充率100%，判定為合格。

3.3 單孔聲波成果分析

根據表3得出，灌前薄弱段1.4～1.8，2.80～3.0，4.2～4.4 m，灌后都有明顯提升，縱波速度值均達到4 km/s以上，達到設計標準，反應出強度明顯提升。灌前穩(wěn)定段，灌后波速未出現明顯下降，反應出灌漿壓力合適，沒有強度降低的情況出現。

根據規(guī)程規(guī)范，灌后全孔段均不存在小于標準值3.5 km/s的測試值。

對灌前灌后進行分析對比，灌后波速平均值提升4.95%，判定為合格。

表2 鉆孔數字成像成果表

4 成果結論

1）通過壓水試驗方法能夠直觀反應出在設計標準壓力下，灌漿后巖體的透水率情況，證明了此次灌漿能夠達到固結巖體的作用，并取得良好的效果。

2）通過鉆孔數字成像法能夠直觀的反應出巖體中裂縫的充填情況，充填的裂縫顏色表現為水泥漿的亮灰色，此次灌漿試驗填充率達到100%。

3）通過單孔聲波法能夠直觀反應出巖體在灌前灌后縱波速度的變化，灌前薄弱段，波速有明顯提升；灌前穩(wěn)定段，波速未出現明顯下降，反應出灌漿壓力合適，沒有強度降低的情況出現。

通過3種物探方法檢測，評定此次固結灌漿單元合格，達到設計標準。

5 結語

在傳統(tǒng)的以灌漿資料為基礎的灌漿質量評價基礎上，引進物探方法取得了更直觀、更明確的資料，對影響灌漿質量的透水率、裂縫填充情況、縱波速度變化三方面給出了明確的物理結果，能直觀反映出灌漿前后巖體的強度和滲透性的變化。物探方法可以作為灌漿評價方法的一種強有力的補充。

表3 灌漿單孔聲波檢測成果表

［1］中國水利電力物探科技信息網編著.工程物探手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2011.

［2］曾憲強，毋光榮，郭玉松主編.水利水電工程物探技術［M］.鄭州：黃河水利出版社，2003.