聲波測試技術在金沙水電站壩基巖體檢測中的應用研究

摘 要：為了探索聲波測試技術在水電站壩基巖體檢測中的應用，以金沙水電站為例對聲波測試技術在水電站壩基巖體檢測中的應用過程進行了分析，旨在促進聲波測試技術在水電站壩基巖體檢測中的進一步應用。

關鍵詞：聲波測試；金沙水電站；壩基；巖體

隨著能源的過度消耗以及不可再生資源所造成的環境污染逐漸加重，發展清潔與可再生能源已經成為我國的重要發展戰略。水力發電不僅不需要消耗不可再生能源，同時也有利于生態環境的保護。因此，水力發電已經成為現階段我國大力倡導的發電模式。在建設水電站之前必須要對其選址進行勘察，選擇出有利地形與合適的基礎。

1 聲波測試在水電站壩基巖體檢測中的應用原理分析

聲波屬于能量波的一種重要類型，其也具有普通波的基本屬性，即其在介質中的傳播與傳播的介質之間存在著非常緊密的聯系，在不同的介質當中聲波的頻率、速度、振幅都有著一定的差別。聲波測試技術首先需要開鑿深井，從深井底部發出聲波源，在其他位置進行聲音檢測，從而得到聲音在巖體中的傳播速度、頻率以及振幅等性質。不同巖體由于在彈性性質方面存在著較大的差異，因此，所得到的聲波也存在著一定的差異，而這些差異則是對壩基巖體進行評價的主要依據。

聲波可以分為兩種不同的類型，一種被稱之為縱波，即傳播方向與質點的震動方向一致的聲波，另一種則被稱之為橫波，即傳播方向與質點震動方向垂直的聲波，但是不管是何種聲波，其在巖體中的折射依然符合折射定律的規定。根據折射定律的內容，如果直射角達到一定的角度，則其折射角也會增大，同時聲波將會進入到介質II中并在介質表面平行傳播，在巖體檢測當中將這種現象稱之為滑行波，在聲波測試中其實就是利用這種技術來對巖體的結構與物理力學性能進行檢測。

2 聲波測試技術在金沙江壩基巖體檢測中的具體應用

聲波測試技術在壩基巖體測試中的應用首先需要建立高程，并根據水電站設計確定垂直應力的作用范圍，即確定聲波檢測的實際范圍，在計算結束之后再進行實地檢測。在金沙江水電站壩基巖體檢測中在勘測區域中布置了多條縱向與橫向勘測線，橫向勘測線的間距為20m，縱向勘測線的間距為25m，橫向勘測線在壩踵及壩趾位置進行適當加密處理，即將橫向勘測線間距調整為15m，在勘測范圍內共計設計了左、中、右三排20個對跨孔并進行聲波測試，同時還在中排孔中進行巖芯采樣、鉆孔聲波以及孔內變形模量等試驗。此外，在金沙江水電站壩基巖體檢測中采用單孔聲波測試檢測縱向完整性，跨孔聲波檢測橫向完整性。聲波測試測試孔的要求為： 測試孔采用鉆機鉆孔，鉆孔要求為孔深9.0米，鉆孔徑91mm，測孔在炮孔底以下深度不小于3米，跨孔聲波測試孔孔距1.5～2.0米。聲波測井探頭收發源距0.5米、0.3米，接收間距0.2米，測點距0.2米，遇到異常情況，則加密測點。檢測孔按100㎡一組孔進行布置，每組3個孔。此外，在巖層變化處，也進行測試。

3 數據整理

3.1 數據變化規律

在聲波測試當中，需要利用聲波接受儀將聲波轉化為計算機可以讀的信號，通過對聲波信號的分析得到壩基巖體的物理力學性能，從而滿足實際工程需求，數據整理是在室內環境下完成的。由于壩基巖體本身的地質構造的差異性，單純采用單孔法無法有效檢測巖石的綜合情況，必須要采用單孔法與跨孔法相結合的方式對數據進行整理。

由于聲波的傳播屬于一種能量傳播，隨著傳播距離的擴大，其能量在傳播過程中也必然會發生耗散，但是在同一介質中其變化規律依然不會發生變化，如果聲波的振幅與頻率發生較大的變化則說明巖體的構造處于一種極不穩定的狀態當中。在金沙江水電站的聲波檢測中發現，在孔口1m范圍之內聲波的變化無明顯規律，但是聲波傳輸距離達到2.5m以后其傳播呈現出明顯的規律性，這說明金沙江水電站的壩基巖體地質構造相對較為穩定。

3.2 巖體質量判斷標準

我國現行的《水力發電工程地質勘察規范》對聲波檢測中的數值與地質情況的質量之間的對應關系有明確的規定，具體內容如下表1、2中所示。

3.3 測試數據繪制與解釋

在完成聲波測試之后，還需要將相關數據轉化為圖形，金沙江水電站采用了深度等值圖的方式進行數據繪制。在完成數據繪制之后還需要進行數據解釋，即分析壩基下的不良地質構造，為壩基選址提供依據。

4 結語

在本文當中筆者以金沙水電站為例對聲波測試技術在水電站壩基巖體測試中的應用進行了分析，并總結了對應的解決策略，希望能對廣大勘察人員有所啟發。

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作者簡介：鮑佚旻（1989-），男，湖北武漢人，工學學士學位，助理工程師，研究方向：水電站物探檢測。