水利水电工程岩体检测技术的应用研究

董伯明

(广东省惠州市水利水电工程质量检测站，广东 惠州 516001)



水利水电工程岩体检测技术的应用研究

董伯明

(广东省惠州市水利水电工程质量检测站，广东 惠州 516001)

摘要：水电站是一个国家和地区电力供应的场所，近年来，在中国西部地区建设的水利工程由于山势险峻需要很大的开挖量，随之出现许多岩石工程和力学问题。为保障工程质量，需对工程全程实施控制和技术检测。文章重点针对当前中国西南地区的水利建设工程中的岩体检测技术的应用相关内容展开分析论述，从而不断提升水利工程岩体检测的技术应用水平，保障水利工程的质量安全。

关键词：水利水电工程；岩体检测；技术；应用；研究

0前言

水电站是一个国家和地区电力供应的场所，在中国西部地区建设的水利工程由于山势险峻需要很大的开挖量，随之出现许多岩石工程和力学问题。为保障工程质量，需对工程全程实施控制和技术检测。随着经济快速发展，人们对电力的需求也在逐步上升，而水利水电工程岩体检测技术的应用也得到了推广。

近年来，在中国的西部地区，建设了诸多的水利工程，这些水利工程由于地形陡峭、山势险峻，都具有很大的开挖量，所以会出现许多的岩石工程和力学问题。为了保证工程质量，就需要通过对工程全过程实施控制和技术检测，文章重点以中国西南地区的水利工程为例，分析了水利工程建设中遇到的主要问题以及如何通过岩体检测技术的应用来解决这些地质问题。

1水利水电工程建设中面临的主要地质问题

1.1河谷高地的应力及应力所导致的破裂变形问题

从中国西南地区的河谷地形来看，河谷高地中存在应力场环境条件，在此基础上，经过河谷河流的外界应力叠加从而形成二次应力场。所以中国西南地区的区域构造河谷深切，两岸边坡陡峭，会导致河谷下切过程中应力大力释放，对水电站的项目选址造成了困难，也造成高坝建设时建基面选择、绕坝渗漏以及高边坡失稳等问题经常出现。

1.2区域构造稳定性、高地震烈度以及活断层问题

从西南地区的地质情况进行分析，断层地质较多，活动规模和强度较大，地震活动频繁，所以外动力因素相对活跃的状况导致场地区域结构稳定性较差，同时也会对建筑本身以及水电工程建设施工带来影响。

1.3工程高边坡相关的稳定问题

中国西南地区的临河自然岸坡河谷可达上千米，所以就加大了岩体边坡的地质稳定性控制的难度，对于岩石力学、计算分析理论以及实践都是很大的挑战。

2岩体检测技术在水电水利工程中的应用

2.1工程检测以及水电工程物探

文章就从中国西南地区水利水电站岩体技术检测[1]的相关内容展开论述，文中结合了水利工程山洪沟洪水的具体特点，以及洪水对该地区水电站造成的危害进行论述研究。

因此，为了提高水利水电工程的岩体检测技术水平，检测技术人员有必要加强对岩体检测技术的理论知识学习与研究，特别是对大型的水利水电站大坝的高边岩体质量检测以及大坝基础岩体技术检测进行研究分析，从而熟练掌握岩体检测技术原理。

通常来讲，水利水电岩体检测时工程的检测以及工程的物探方法是检测中的重要使用方法，也是工程质量中无损检测的重要应用技术。因此，水利水电工程检测技术值得广泛应用推广，在具体的检测时，要按照技术施工要求，结合当地的实际情况展开分析，从而根据岩体特点找到适合的检测方法，以便保证施工技术检测的安全性与稳定性。

2.2大坝基础岩体质量检测

当水利水电工程大坝的建基面开始施工后，要保证坝基岩体的稳定性，从而确保整个水利水电工程的岩体稳定，在水利水电坝基岩体开挖施工过程中，需要施工人员对坝基体的岩层进行指数检测[2]分析，查明坝基的质量缺陷，岩体性质、地基特点以及岩体的松弛度等重要测量指标，可以了解坝基岩体的整个变化过程，从而不断为大型水利水电工程坝基的质量安全指标的检测提供科学的决策依据。

通常情况下，坝基岩体的爆破工程检测施工需要多种工作相互配合，在施工检测时要按照梯段以及坝基的开挖单元布置爆破检测孔，对爆破检测孔需要及时进行指标分类，类型可分为爆后孔和爆前孔两种，在检测中，采用对穿声波检测以及单孔声波检测法进行安全监测；首先要对爆破前后的爆破声波进行不断检测，通过检测准确得到水利水电坝基的爆破影响深度，此外注意观察坝基岩体的质量在预应力作用下的前后变化，可对坝基爆破的深度以及影响力参数进行准确评估，经过调查论证，分析爆破对坝基岩体的破坏程度，根据具体破坏度确定施工监测技术方法。

但爆破时要对坝基坝体的预应力以及拱坝体结构设计要经过合理论证，不同高度、不同部位的水利水电工程坝体测量规模与设备不同，当挖掘机对大坝的基础坝体开挖后，设计师要按照坝体的不同高度及深度、岩体的性质特点展开检测孔的预置，物探时要根据钻孔的变形模量以及声波、钻孔的全景实操图示等进行测量，在建立坝体基础岩层声波与变形模量的模型关系后，需要对这几项指标进行全面衡量分析，从而得到准确的波速标准，对整个坝体的结构进行总体指标的衡量。

当大坝坝体开始挖方施工后，坝基的岩体会随着坝基的推移，松弛度会发生一定的变化，在坝基的地应力部分，由于坝基岩体卸荷度较强，因此会严重影响坝体的基础岩层利用。

在研究坝基变形深度以及建基面岩体卸荷四弹变形时，通过不断掌握和了解坝基岩体的声波速率与坝体推移时间的递减变化规律，对大坝的坝基岩体预应力引发的重力荷载分布变化以及岩体卸载的松弛度影响作用进行分析，检测人员可在大坝基面设置安装声波检测试长观测孔，便于对水利大坝的基面松弛度展开分析研究。经过测试分析，大坝岩体基层的测试结果随着测试实践的发展在变化，岩层的预应力会严重影响大坝坝基的卸荷松弛度[2]。

除上述分析外，水利水电检测技术中还需对固结灌浆技术进行评估论证，由于固结灌浆是大型水利水电工程基础岩层保持完整性与稳定性的具体途径，此种施工技术可提高整个坝体工程变形模量的完整性。坝基进行灌浆技术施工处理后，被灌岩体的整体稳定性以及防渗透性、岩体刚度和强度都会发生不同程度的变化，对于技术施工的效益要经过科学的手段予以保证，技术检测指标结果可作为工程施工指导以及施工验收、安全性预测评估以及今后水利水电安全运行的定性、定量测量分析依据。

2.3高边坡岩体物探检测

在西南地区大型的水利水电工程施工时，高边坡岩体[3]的质量稳定性与可靠性问题已经受到广泛关注，某些大型水利水电大坝会修建于高坡山谷地区，因此会遇到大量的边坡施工，边坡施工通常有两种，一种是天然边坡，另一种是人工边坡。人工边坡是指施工开挖而形成的施工边坡，主要包括：①出口边坡；②大坝坝肩开挖边坡；③地面厂房边坡；④引水渠道以及溢洪道路边坡。

天然边坡与人工边坡不同，由于地质原因，工程未施工之前就天然存在，一种是水电站陡崖和边坡，另一种是受到水电站水库影响，遭受坍塌或滑坡等天然边坡，对这类边坡进行质量技术检测时，要考虑边坡开挖过程中，岩体会随着表面荷载变化逐渐减小，边坡洞室出入口会随着预应力的变化发生变化，由于坝体边坡会受到回弹变形的影响，所以坝体岩层的应力作用会随着内部结构的不断变化逐渐向纵深处转移，当坝基岩体的缝隙越来愈大，在坝体边坡出现新的裂缝，这就是典型的水利工程岩体松懈，所以要通过故障成因分析，加强技术检测。

当工程施工人员对坝体进行开挖之后，导致边坡以及坝体地下洞内的附近岩体出现严重的变形，受外力作用的变形会随时间的逐步推移，变形程度也会越来越严重，这些细微的变化要引起施工人员密切关注，如果在技术测量时不能准确考虑上述影响因素，后续工程运行就会留下安全隐患，造成重大安全事故发生。

从问题具体成因分析，到水利水电工程岩体检测技术的应用研究发现，岩体力学已经成为影响水利水电边坡稳定性与安全性的重要因素，因此准确、科学对大坝岩体的力学体系[4]进行总结分析、论证、研究，是维护整个大型水利水电工程稳定安全运行的重要环节，同样也是关键环节。

在对水利水电边坡开挖施工中，施工测量师要严格按照一定的施工测量技术指标以及测量方案进行，要综合考虑多方面的影响因素，还要结合当地的水利水电工程的具体特点、地质环境、水文状况，采用锚索孔以及边坡锚杆、施工洞室布探等加强技术检测，还要通过钻孔全景图像以及声波检测、地震层析成像分析等技术手段，经过采集和整理水利水电工程项目的岩体声波速率，不断确定核对岩体的锚固类型，对坝体的松紧度情况、地质软弱点以及岩层风化卸荷带的布局以及整体纵向情况展开论证研讨，经过假设求证，制定一套完整的施工监测技术方案坝体边坡支护方案，在施工监测的同时，还要不断对测量的数据进行分析调整，为后续的工作提供动态的参考依据。

3结语

综上所述，从当前中国西南地区的水利水电施工建设的总体情况来看，其地质环境十分复杂，由于雨水比较充沛，因此地应力水平较高，在水利水电工程建设中面临的主要地质问题有河谷高地的应力及应力所导致的破裂变形、区域构造稳定性、高地震烈度以及活断层以及工程高边坡相关的稳定问题。

从岩体检测技术水平来看，在某种程度上已得到相应的提升，但是依然存在一定的不足之处，其测量的严谨性不能忽视，其中质量无损检测技术中的主要技术就是工程的检测以及工程的物探，在检测中需要对大坝基础岩体进行质量检测和高边坡岩体进行物探检测。

因为水利水电工程功在当代，利在千秋，所以是一项造福人类的伟大工程与事业，中国西南地区水电站的建设大力发展，只有对岩体检测技术进行不断的深入研究，对新方法进行大力拓展和实践，才能使工程中的难点得到大力解决，总之，做好岩体检测工作有助于中国大型水利水电工程项目的稳定运行，也可以促进人们生活质量的有效提升。

参考文献：

[1]许海燕,裴琳.水电水利工程岩体检测技术的应用与发展[J].水电站设计,2012(01):70-76.

[2]刘金龙,韩业飞.水利水电工程岩体检测技术的应用分析[J].黑龙江科技信息,2014(03):164.

[3]张瑞,刘柳.岩体检测技术在水电水利工程中的应用探析[J].吉林水利,2014(04):26-27.

[4]朱建业.岩体工程地质力学在水电水利工程勘察中的应用[J].工程地质学报,2014(04):667-676.

文章编号：1007-7596(2016)02-0106-03

[收稿日期]2015-08-28

[作者简介]董伯明(1984-)，男，工程师，从事水利检测工作。

中图分类号：TV223.1

文献标识码：B