水利水電工程巖體檢測技術的應用研究

董伯明

(廣東省惠州市水利水電工程質量檢測站，廣東 惠州 516001)

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水利水電工程巖體檢測技術的應用研究

董伯明

(廣東省惠州市水利水電工程質量檢測站，廣東 惠州 516001)

摘要：水電站是一個國家和地區電力供應的場所，近年來，在中國西部地區建設的水利工程由于山勢險峻需要很大的開挖量，隨之出現許多巖石工程和力學問題。為保障工程質量，需對工程全程實施控制和技術檢測。文章重點針對當前中國西南地區的水利建設工程中的巖體檢測技術的應用相關內容展開分析論述，從而不斷提升水利工程巖體檢測的技術應用水平，保障水利工程的質量安全。

關鍵詞：水利水電工程；巖體檢測；技術；應用；研究

0前言

水電站是一個國家和地區電力供應的場所，在中國西部地區建設的水利工程由于山勢險峻需要很大的開挖量，隨之出現許多巖石工程和力學問題。為保障工程質量，需對工程全程實施控制和技術檢測。隨著經濟快速發展，人們對電力的需求也在逐步上升，而水利水電工程巖體檢測技術的應用也得到了推廣。

近年來，在中國的西部地區，建設了諸多的水利工程，這些水利工程由于地形陡峭、山勢險峻，都具有很大的開挖量，所以會出現許多的巖石工程和力學問題。為了保證工程質量，就需要通過對工程全過程實施控制和技術檢測，文章重點以中國西南地區的水利工程為例，分析了水利工程建設中遇到的主要問題以及如何通過巖體檢測技術的應用來解決這些地質問題。

1水利水電工程建設中面臨的主要地質問題

1.1河谷高地的應力及應力所導致的破裂變形問題

從中國西南地區的河谷地形來看，河谷高地中存在應力場環境條件，在此基礎上，經過河谷河流的外界應力疊加從而形成二次應力場。所以中國西南地區的區域構造河谷深切，兩岸邊坡陡峭，會導致河谷下切過程中應力大力釋放，對水電站的項目選址造成了困難，也造成高壩建設時建基面選擇、繞壩滲漏以及高邊坡失穩等問題經常出現。

1.2區域構造穩定性、高地震烈度以及活斷層問題

從西南地區的地質情況進行分析，斷層地質較多，活動規模和強度較大，地震活動頻繁，所以外動力因素相對活躍的狀況導致場地區域結構穩定性較差，同時也會對建筑本身以及水電工程建設施工帶來影響。

1.3工程高邊坡相關的穩定問題

中國西南地區的臨河自然岸坡河谷可達上千米，所以就加大了巖體邊坡的地質穩定性控制的難度，對于巖石力學、計算分析理論以及實踐都是很大的挑戰。

2巖體檢測技術在水電水利工程中的應用

2.1工程檢測以及水電工程物探

文章就從中國西南地區水利水電站巖體技術檢測[1]的相關內容展開論述，文中結合了水利工程山洪溝洪水的具體特點，以及洪水對該地區水電站造成的危害進行論述研究。

因此，為了提高水利水電工程的巖體檢測技術水平，檢測技術人員有必要加強對巖體檢測技術的理論知識學習與研究，特別是對大型的水利水電站大壩的高邊巖體質量檢測以及大壩基礎巖體技術檢測進行研究分析，從而熟練掌握巖體檢測技術原理。

通常來講，水利水電巖體檢測時工程的檢測以及工程的物探方法是檢測中的重要使用方法，也是工程質量中無損檢測的重要應用技術。因此，水利水電工程檢測技術值得廣泛應用推廣，在具體的檢測時，要按照技術施工要求，結合當地的實際情況展開分析，從而根據巖體特點找到適合的檢測方法，以便保證施工技術檢測的安全性與穩定性。

2.2大壩基礎巖體質量檢測

當水利水電工程大壩的建基面開始施工后，要保證壩基巖體的穩定性，從而確保整個水利水電工程的巖體穩定，在水利水電壩基巖體開挖施工過程中，需要施工人員對壩基體的巖層進行指數檢測[2]分析，查明壩基的質量缺陷，巖體性質、地基特點以及巖體的松弛度等重要測量指標，可以了解壩基巖體的整個變化過程，從而不斷為大型水利水電工程壩基的質量安全指標的檢測提供科學的決策依據。

通常情況下，壩基巖體的爆破工程檢測施工需要多種工作相互配合，在施工檢測時要按照梯段以及壩基的開挖單元布置爆破檢測孔，對爆破檢測孔需要及時進行指標分類，類型可分為爆后孔和爆前孔兩種，在檢測中，采用對穿聲波檢測以及單孔聲波檢測法進行安全監測；首先要對爆破前后的爆破聲波進行不斷檢測，通過檢測準確得到水利水電壩基的爆破影響深度，此外注意觀察壩基巖體的質量在預應力作用下的前后變化，可對壩基爆破的深度以及影響力參數進行準確評估，經過調查論證，分析爆破對壩基巖體的破壞程度，根據具體破壞度確定施工監測技術方法。

但爆破時要對壩基壩體的預應力以及拱壩體結構設計要經過合理論證，不同高度、不同部位的水利水電工程壩體測量規模與設備不同，當挖掘機對大壩的基礎壩體開挖后，設計師要按照壩體的不同高度及深度、巖體的性質特點展開檢測孔的預置，物探時要根據鉆孔的變形模量以及聲波、鉆孔的全景實操圖示等進行測量，在建立壩體基礎巖層聲波與變形模量的模型關系后，需要對這幾項指標進行全面衡量分析，從而得到準確的波速標準，對整個壩體的結構進行總體指標的衡量。

當大壩壩體開始挖方施工后，壩基的巖體會隨著壩基的推移，松弛度會發生一定的變化，在壩基的地應力部分，由于壩基巖體卸荷度較強，因此會嚴重影響壩體的基礎巖層利用。

在研究壩基變形深度以及建基面巖體卸荷四彈變形時，通過不斷掌握和了解壩基巖體的聲波速率與壩體推移時間的遞減變化規律，對大壩的壩基巖體預應力引發的重力荷載分布變化以及巖體卸載的松弛度影響作用進行分析，檢測人員可在大壩基面設置安裝聲波檢測試長觀測孔，便于對水利大壩的基面松弛度展開分析研究。經過測試分析，大壩巖體基層的測試結果隨著測試實踐的發展在變化，巖層的預應力會嚴重影響大壩壩基的卸荷松弛度[2]。

除上述分析外，水利水電檢測技術中還需對固結灌漿技術進行評估論證，由于固結灌漿是大型水利水電工程基礎巖層保持完整性與穩定性的具體途徑，此種施工技術可提高整個壩體工程變形模量的完整性。壩基進行灌漿技術施工處理后，被灌巖體的整體穩定性以及防滲透性、巖體剛度和強度都會發生不同程度的變化，對于技術施工的效益要經過科學的手段予以保證，技術檢測指標結果可作為工程施工指導以及施工驗收、安全性預測評估以及今后水利水電安全運行的定性、定量測量分析依據。

2.3高邊坡巖體物探檢測

在西南地區大型的水利水電工程施工時，高邊坡巖體[3]的質量穩定性與可靠性問題已經受到廣泛關注，某些大型水利水電大壩會修建于高坡山谷地區，因此會遇到大量的邊坡施工，邊坡施工通常有兩種，一種是天然邊坡，另一種是人工邊坡。人工邊坡是指施工開挖而形成的施工邊坡，主要包括：①出口邊坡；②大壩壩肩開挖邊坡；③地面廠房邊坡；④引水渠道以及溢洪道路邊坡。

天然邊坡與人工邊坡不同，由于地質原因，工程未施工之前就天然存在，一種是水電站陡崖和邊坡，另一種是受到水電站水庫影響，遭受坍塌或滑坡等天然邊坡，對這類邊坡進行質量技術檢測時，要考慮邊坡開挖過程中，巖體會隨著表面荷載變化逐漸減小，邊坡洞室出入口會隨著預應力的變化發生變化，由于壩體邊坡會受到回彈變形的影響，所以壩體巖層的應力作用會隨著內部結構的不斷變化逐漸向縱深處轉移，當壩基巖體的縫隙越來愈大，在壩體邊坡出現新的裂縫，這就是典型的水利工程巖體松懈，所以要通過故障成因分析，加強技術檢測。

當工程施工人員對壩體進行開挖之后，導致邊坡以及壩體地下洞內的附近巖體出現嚴重的變形，受外力作用的變形會隨時間的逐步推移，變形程度也會越來越嚴重，這些細微的變化要引起施工人員密切關注，如果在技術測量時不能準確考慮上述影響因素，后續工程運行就會留下安全隱患，造成重大安全事故發生。

從問題具體成因分析，到水利水電工程巖體檢測技術的應用研究發現，巖體力學已經成為影響水利水電邊坡穩定性與安全性的重要因素，因此準確、科學對大壩巖體的力學體系[4]進行總結分析、論證、研究，是維護整個大型水利水電工程穩定安全運行的重要環節，同樣也是關鍵環節。

在對水利水電邊坡開挖施工中，施工測量師要嚴格按照一定的施工測量技術指標以及測量方案進行，要綜合考慮多方面的影響因素，還要結合當地的水利水電工程的具體特點、地質環境、水文狀況，采用錨索孔以及邊坡錨桿、施工洞室布探等加強技術檢測，還要通過鉆孔全景圖像以及聲波檢測、地震層析成像分析等技術手段，經過采集和整理水利水電工程項目的巖體聲波速率，不斷確定核對巖體的錨固類型，對壩體的松緊度情況、地質軟弱點以及巖層風化卸荷帶的布局以及整體縱向情況展開論證研討，經過假設求證，制定一套完整的施工監測技術方案壩體邊坡支護方案，在施工監測的同時，還要不斷對測量的數據進行分析調整，為后續的工作提供動態的參考依據。

3結語

綜上所述，從當前中國西南地區的水利水電施工建設的總體情況來看，其地質環境十分復雜，由于雨水比較充沛，因此地應力水平較高，在水利水電工程建設中面臨的主要地質問題有河谷高地的應力及應力所導致的破裂變形、區域構造穩定性、高地震烈度以及活斷層以及工程高邊坡相關的穩定問題。

從巖體檢測技術水平來看，在某種程度上已得到相應的提升，但是依然存在一定的不足之處，其測量的嚴謹性不能忽視，其中質量無損檢測技術中的主要技術就是工程的檢測以及工程的物探，在檢測中需要對大壩基礎巖體進行質量檢測和高邊坡巖體進行物探檢測。

因為水利水電工程功在當代，利在千秋，所以是一項造福人類的偉大工程與事業，中國西南地區水電站的建設大力發展，只有對巖體檢測技術進行不斷的深入研究，對新方法進行大力拓展和實踐，才能使工程中的難點得到大力解決，總之，做好巖體檢測工作有助于中國大型水利水電工程項目的穩定運行，也可以促進人們生活質量的有效提升。

參考文獻：

[1]許海燕,裴琳.水電水利工程巖體檢測技術的應用與發展[J].水電站設計,2012(01):70-76.

[2]劉金龍,韓業飛.水利水電工程巖體檢測技術的應用分析[J].黑龍江科技信息,2014(03):164.

[3]張瑞,劉柳.巖體檢測技術在水電水利工程中的應用探析[J].吉林水利,2014(04):26-27.

[4]朱建業.巖體工程地質力學在水電水利工程勘察中的應用[J].工程地質學報,2014(04):667-676.

文章編號：1007-7596(2016)02-0106-03

[收稿日期]2015-08-28

[作者簡介]董伯明(1984-)，男，工程師，從事水利檢測工作。

中圖分類號：TV223.1

文獻標識碼：B