单孔声波检测在陶岔渠首枢纽工程中的应用

奚建猛 裴 磊

一、工程概况

陶岔渠首枢纽工程主要由左、右岸混凝土重力坝、引水闸和电站等三部分组成。其中，闸坝顶高程176.6m，轴线长265m，共分15个坝段；引水闸坝段布置在渠道中部右侧，采用3孔闸，孔口尺寸为7m×6.5m（宽高）；电站布置采用河床径流式电站，电站厂房型式为灯泡贯流式，安装2台25MW发电机组，装机总容量为50MW。

前期勘探资料表明，该枢纽工程区内地表多为第四系覆盖，基岩主要出露奥陶系中统第二岩组（O22）、第三岩组（O23）及白垩——下第三系（K～E）；工区受多期构造作用的影响，褶皱、断裂较为发育；该区岩溶发育程度属中等发育地区，为一覆盖型岩溶区。地表岩溶形态以石芽、溶沟为主，偶见溶洞、落水洞；钻孔揭露的岩溶形态以溶隙为主，其次为溶洞、溶孔，见少量规模较大的溶洞，未见现代岩溶管道系统，其中奥陶系中统第三岩组（O23）灰岩层厚质纯岩溶发育程度较为明显。

二、岩体质量检测目的

主要检测目的是查明建基岩体勘探深度范围的岩土岩溶、断层破碎带、软弱结构体、洞隙等异常地质体的位置、空间分布；了解建基岩体爆破卸荷松弛层厚度，确定可利用岩体的高程等；评价和复核建基岩体质量是否达到设计要求的物理力学指标，对建基岩体质量在空间范围里分级，确定需处理的范围与深度。

三、陶岔渠首枢纽工程岩体质量检测

1.检测方法

陶岔渠首枢纽工程的主要检测部位位于挡泄水建筑物、电站厂房、引水闸等部位；检测范围包括挡泄水建筑物、电站厂房和引水闸等建基面。

钻孔声波检测，是指利用检层法（扣板法）和跨孔法在钻孔中测定各类岩土弹性波速，用以确定与波速有关的岩土参数。本工程利用单孔声波检测法来评价和复核岩体声波值，对建基岩体质量在纵向范围里进行分级，并利用单孔声波了解建基岩体爆破卸荷松弛层厚度。单孔声波是以人工激振的方法向介质发射声波，在一定距离上接收受介质物理特性调制后的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等参数解决工程问题。

2.检测程序

检测工作前先根据工程特性及其地质特性做出检测方案与工作布置，再根据施工单元分解，与工程进度同步。

（1）为保证建基面岩体物探检测工作不影响浇筑工期，监理工程师提前半天通知检测单位进点测试，并与施工地质素描和现场地质鉴定同步进行。

（2）建基岩体部分或局部不满足验收标准时，同地质人员一起划定需要进一步整修或处理的范围。凡经过再处理的范围，需复测且要达到验收标准。

3.现场检测要求

（1）声波检测采用的声波仪应具有数字采集和存储功能，最小采样间隔为0.1μs，采样长度不小于1024点，频响范围 10～500kHz，声时检测精度0.1μs。

（2）检测工作开始前应对声波探头进行标定，标定方法为在注水的专用厚壁金属钢管或水池中标定，应保证不同仪器不同探头的一致性，同时还应对电缆标记进行校对复核等。

（3）单孔声波应在无金属套管、有水耦合的钻孔中测试，漏水严重的钻孔，采取分段封堵措施进行逐段测试，封堵措施无效孔段使用干孔换能器。

（4）单孔声波探头采用一发双收装置，发射与两个接收换能器距离分别为0.3m和0.5m。

（5）现场检测应先用直径和重量略大于检测探头的重物进行探孔。

（6）单孔声波检测宜从孔底向孔口检测，点距不大于0.2m，电缆深度标识准确，检测时每10个点应校对一次。

（7）当孔壁较破碎或钻孔较深时，应加大发射源功率，或采用具有前置放大功能的接收探头。

（8）建基岩体松弛层厚度、不良地质体空间位置及可利用岩体高程的检测精度应符合设计和施工的要求。

4.仪器设备检查和使用要求

应按仪器设备的检验周期和技术指标对仪器进行定期检验，每次检验的结果应有记录。现场工作前，应对仪器进行检查，在同一测区观测的多台同类仪器应在同一测点上采用相同观测装置和观测方式进行一致性对比。外业工作时，若出现仪器设备不正常，应排除故障并经检查正常后才能继续工作。

四、检测资料要求

现场采集声波原始波形保持清晰，易于判读。在检测中，检查观测应不少于总检测的5%，检测结束后，应对检测资料进行严格检查，对不合格的资料应立即进行重测。绘制单孔声速曲线图，并结合地层岩性绘制成果图，按工程部位及地质条件进行综合分析。根据岩体声波速度等检测成果，结合前期物探检测成果与地质资料，综合分析与统计，通过对岩体质量评价，确定松弛深度，分析岩溶、破碎带、结构面等不良地质体的发育情况。

五、岩体质量检测意义

工程施工建设过程中，对建基基础进行物探检测，全面收集完整的资料，评价建筑物建基岩体质量，是消除基础隐患，保证工程质量，确保工程安全，为工程验收提供基础资料必不可少的措施。

物探检测数据可对建基岩体质量建立定量、半定量的判据，为施工地质人员提供鉴定评据。

物探检测成果直接指导建筑物基础验收及处理，对不能满足建筑物要求的基础部位及时采取进一步清理整修的措施，确保基础质量。

物探检测成果对基础开挖爆破影响提供定量的界定范围，作为开挖爆破质量判据之一。

利用物探检测成果查明建基岩体不良地质体的空间分布，包括岩溶、破碎带、结构面的展布等，为设计、施工处理提供依据。

通过检测对比分析建基岩体的性状，评定建基岩体的等级，同时为工程竣工验收提出完善的检测资料，建立工程历史档案,为工程运行管理或可能的缺陷修补提供备查资料。

通过声波测井取得主坝坝基岩体结构、软硬岩体分布规律，了解孔内软弱夹层、构造破碎带分布情况，以便验证和补充钻探资料。

测定岩体的纵、横波速度，并求得泊松比、动弹性模量等参数，为坝基岩体质量评价提供依据■