金沙水电站坝基岩体物探检测技术研究

在最近几年当中随着地球物理探测技术的发展，工程物探技术也实现了进一步飞速发展，并被广泛应用于工程实践当中。金沙江水电站坝基岩体工程相对较为复杂，同时探测要求相对较高，因此，物探检测在金沙江水电站的应用相对较为广泛，同时也较为复杂。基于此种情况，在本文当中以金沙江水电站为例对物探检测在水电站坝基岩体检测中的应用进行了全面的研究与分析，旨在推动物探检测的进一步发展以及物探检测技术的应用。

1  岩体物探检测技术的发展

自从上个世纪90年代开始我国水利工程建设逐渐发展起来，随之而来的是岩体物探检测技术也逐渐发展起来。1992年二滩水电站首次将超声波法、钻孔电视和坝基岩体固结灌浆质量检测技术应用于坝基岩体检测以及灌浆固结施工当中，在一定程度上保障了地基的工程质量。另外，在二滩水电站工程项目当中超声波物探检测也被应用于地下室洞群开挖施工当中，通过超声波测试能够形成地震层析声像，从而查明地下洞室周边的岩层松弛深度。

二滩水电站项目为物探检测在岩体质量检测中的应用奠定了必要的基础，而物探检测在水利工程中的应用则在三峡大坝项目当中得到了进一步拓展。在三峡水电站大坝工程当中为了探明大坝岩体质量，同时采用超声波与地震波进行物探检测，探明了大坝基础岩体的可利用深度、岩体质量以及不良地质空间的具体分布情况，并对建筑基础岩体质量进行复核。另外，三峡大坝工程还利用超声雷达探明了大坝基础范围内岩体的风化槽深度与具体走向，利用了地震CT、电磁波CT等方式查明了船闸位置隔离墩位置爆破卸载损伤带，明确了隔离墩的具体物理力学稳定性。在进行坝基岩体灌浆施工时则采用了单孔声波与穿透声波法对灌浆质量进行了检测与分析。

物探检测技术则在小湾水电站得到了进一步发展，小湾水电站工程全面采用了多种物探检测技术，例如单孔声波、穿透声波、全孔壁数字成像、载荷试验、钻孔变模量测试、地震CT等方法。另外，在爆破与开挖质量检测方面，物探检测技术的应用也相对较为广泛，并探明了不良地质条件的具体分布情况，从而为小湾水电站的建设工作奠定了必要的基础。小湾水电站还推动了物探检测技术的进一步发展，首次通过长期观测孔实现了对孔波速的长期观察，这对于坝基岩体的松弛过程以及具体深度探测提供了新的途径，在此之后这一技术被广泛应用于多个工程项目当中，并取得了较好的应用效果。

2  金沙江水电站坝基岩体质量物探检测

在大坝施工当中，当完成基建面开挖之后必须要确保大坝基础的稳定性才能确保大坝后期建设与使用的稳定性与安全性。在进行大坝基础施工时为了进一步探明坝基岩体质量，还需要对爆破之后的相关部位荷载卸载深度、岩体波速衰减以及松弛岩体随岩体质量的变化情况进行研究与分析，从而正确评估坝基岩体的真实情况。金沙江水电站在进行坝基岩体质量检测时综合采用了多种方法，从而有效提升了整体的检测真实性，在下文当中将对具体检测进行进一步的详细分析。

2.1  爆破松弛检测

爆破松弛检测是坝基岩体物探检测的重要内容，也是影响坝基稳定性的重要因素。在实际坝基施工过程当中，往往需要进行爆破施工，从而对岩体造成一定的损伤，因此，爆破检测是确定坝基岩体是否可用的关键所在。金沙江水电站爆破检测采用开挖单元布置爆破孔，同时被分为爆前孔与爆后孔两种，具体检测则采用单孔超声法，具体检测内容包含岩体爆破影响深度、爆破参数以及应力释放前的岩体质量变化情况。在坝基开挖最后一层爆破时，通过同一孔位距建基面1m部位的岩体爆前、爆后波速的衰减率，判断基础表面受爆破影响的程度，若衰减率大于10%，判断为爆破破坏，为制定爆破技术方案和设计参数提供依据。

2.2  孔内电视检测

在进行坝基设计以及大坝施工之前通过钻孔取芯获得坝基岩体工程质量信息是一种较为常用的方法，但是传统钻孔取芯方法成本相对较高、一次取芯成功率也相对较低，另外也无法确保样芯能够完全不受损坏。而孔内电视则可以有效解决这一问题，孔内电视是一种利用、图像来实现对岩体质量评价的检测方法，该方法的检测成本相对较低，同时也并不需要较高的人力成本才能实现，因此，从总体上来说具有较大的优势，在实际工程检测中具有较为广泛的应用。金沙江水电站部分坝基岩体位置检测条件复杂，难度较大，因此在该工程当中采用了大量的孔内电视检测方法进行检测，并取得了较好的效果。传统孔内电视成像是以光学成像为主要方式，所获得的图像质量不高，而超声波成像法的进一步发展则有效解决了这一问题。超声波成像发在孔内电视中的应用主要是以超声波反射信号作为成像依据的一种程向荣方法，通过超声波能够实现对孔避的逐点扫描，并通过扫描结果直接转化为屏幕光信号。孔内电视的工作原理如下所示：通过压电陶瓷晶体来产生超声波，所产生的超声波会沿着探头管道的轴线单向传播，并通过凹面镜进行反射聚焦处理，从而达到提升超声强度的目标。最后被聚焦的超声波会传播到钻孔孔壁位置并发生发生，沿着原来的路径回归于压电陶瓷晶体，并被接受。在这一过程当中压电陶瓷晶体则可以实现对相关信号的记录与传输，地面主机对相关信号进行分析之后即可得到所需要的数据。

2.3  建基面工程岩体质量复测

在实际施工过程中国还需要对基建的工程岩体质量进行复测，从而确定是否能够满足设计要求，由于施工干扰以及施工进度要求，岩体质量复测往往并不能采用现场承压板进行复测，因此，采用声波测试进行检测。由于前期测量岩体变形模量时已经建立了声波波速与变形模量之间的关系，因此，只需要通过声波波速就可以直接获得岩体质量，复测较为简单便捷，在此不再进行赘述。

2.4  固结灌浆检测

固结灌浆是坝基施工中的一种常用手段，对于部分岩体性能存在一定缺陷，但是并不是完全无法利用的岩体可以采用固结灌浆进行加固处理，从而提升整体的完整性与力学性能，既满足了坝基使用性能要求，也避免了大范围开挖要求。但是在固结灌浆施工时由于灌浆流向较为复杂，无法实现对灌浆流向的精确控制，因此，对固结灌浆实际效果进行检测也是十分必要的。基于此种情况，通过物探检测技术对坝基岩体进行检测也是十分必要的。在坝基基础施工阶段，结合现场施工及灌浆工艺流程，采用声波、钻孔变模及钻孔全景图像等方法，系统开展坝基岩体固结灌浆质量检测。灌前检测一般利用Ⅰ序孔，灌后检测利用检查孔，通过灌浆前后岩体波速及变模提高情况，建立钻孔变模与钻孔声波相关关系，提出各岩级固结灌浆效果声波检测评价标准，综合评价坝基岩体固结灌浆效果，达到了施工现场快速检测的目的。

3  结语

水电站是最重要的基础设施，做好水电站施工对于社会经济发展与人们的生活质量保障都具有非常重要的意义。物探检测技术则是保障水电站施工质量的重要保障，在本文当中以金沙江水电站为例对物探检测技术在坝基岩体质量检测中的应用进行了研究与分析，旨在推动物探检测技术的进一步发展以及物探检测技术在坝基岩体质量检测中应用范围的拓展。