高混凝土重力壩建基巖體超前信息分析及優(yōu)化研究.pdf

1、水電工程前期勘探工作大多集中在兩岸壩肩，而壩高最高、荷載最大的河床或深厚覆蓋層下壩基巖體，僅通過少量的鉆孔有所揭示，無法直觀觀察，更談不上開展現(xiàn)場試驗；通過壩基地段較為分散的有限的點上的勘探，多數(shù)是在定性判斷的基礎上，選擇了建基面位置；至施工圖階段，依照招標設計文件，就一挖到底，直接開挖至設計建基面位置。因而，建基巖體的利用是否合理，建基面位置選擇是否最優(yōu)等等，留下了較多的懸念。
　　 針對高混凝土重力壩建基巖體工程地質評價中的

2、上述問題，在開挖至設計建基面之前的中間階段——“前開挖”階段，借助大面積施工場面、大規(guī)模施工設備，采用新的檢測方法、技術手段，對壩基巖體開展超前信息分析，獲得巖體的各項工程地質信息，尤其是在施工過程中對尚未開挖的壩基深部巖體及時進行檢測、分析，對開挖面以下壩基巖體作精確預報、評價，并及時反饋各項信息，開展設計調整，動態(tài)分析、評價建基巖體工程地質特性，并最終服務于建基巖體質量的合理評價及建基面位置的優(yōu)化選擇。
　　 本文以金沙江龍

3、開口水電站為研究對象，開展了全面的建基巖體超前信息分析工作，介紹了整套超前信息分析的方法和技術，最終工程巖體得到了充分的合理利用，并優(yōu)化了建基面。研究內容包括：
　　 （1）控制性軟弱層帶的超前信息分析及追蹤檢驗針對龍開口水電站壩基開挖過程中揭露的規(guī)模較大的軟弱層帶，在現(xiàn)場詳細調查的基礎上，開展超前信息分析，并隨著施工的進程隨時進行追蹤檢驗，對控制性軟弱層帶對建基巖體的影響進行了預測、評價，判斷軟弱層帶至建基面位置后寬度變窄、規(guī)

4、模變小，無需調整建基面開挖深度。開挖至建基面后揭露情況與超前分析成果一致。
　　 （2）緩傾角結構面的超前信息分析及原地判別超前分析、判斷建基巖體深部是否存在連續(xù)性的規(guī)模較大的緩傾角弱面；對已局部揭露的緩傾弱面在巖體深部的分布特征及范圍開展超前信息分析。
　　 對緩傾角硬性結構面開展原地判別，在精細的現(xiàn)場結構面實測的基礎上，研究了一種對建基巖體具有實際意義的面連通率的計算方法，并對緩傾硬性結構面對壩基巖體穩(wěn)定的影響進行了

5、分析。
　　 （3）對建基巖體質量開展超前信息分析，并采用多種方法對巖體質量進行評價，借助三維實體模型對巖體質量進行直觀展示，超前對建基巖體質量進行分析、判斷，對質優(yōu)巖體予以保留，對質差巖體作好工程處理預案，整個施工地質工作均處于一個動態(tài)的過程。經(jīng)開挖至建基面后再次檢驗，超前分析成果準確，建基巖體質量滿足要求。
　　 （4）介紹了多個現(xiàn)場巖體力學試驗新技術，并應用于工程實際：
　　 ①自載式地基變形試驗以導師及研

6、究組開發(fā)的自載式地基變形試驗，論述試驗方法和過程，經(jīng)多個工程實際應用，評價試驗成果的可靠性，并由296個試驗樣本建立的變形模量-聲波波速關系式：Ln(E0)=3.098* Ln(Vp)-23.53，相關系數(shù)高，且有一定的安全裕度，具有普遍應用意義。依照關系式對龍開口水電站深部建基巖體變形模量進行了分析，并在開挖至建基面后再次開展變形試驗，與超前分析成果基本一致。
　　 ②自載式現(xiàn)場大剪試驗對傳統(tǒng)大剪試驗進行改進，介紹導師及研究組

7、開發(fā)的可在任意地段開展的大剪試驗方法，論述試驗方法和技術手段，尤其對于河床壩基勘探階段無法開展現(xiàn)場大剪試驗的地段，在施工階段采用新開發(fā)的試驗技術，快速獲得強度參數(shù)，作為整個工程評價、驗收資料系統(tǒng)的重要補充。
　　 ③軟弱層帶原位條件下變形模量預測研究介紹導師及研究組新開創(chuàng)的不揭去軟弱層帶上覆較完整巖體的整體多層介質變形試驗方法和獲得各層介質變形模量的理論公式，在現(xiàn)場開展了相應的對比試驗，又采用有限元進行了反演分析，以多種方式對原

8、位條件軟弱層帶變形模量開展預測研究。由試驗成果對龍開口水電站壩基軟弱層帶進行了推算，判斷具有較高的變形模量。
　　 （5）建立建基巖體超前信息分析體系，對超前信息分析方法和過程進行了闡述；以整個體系當中多種信息的綜合、多項因素的聯(lián)動、多個過程的運轉，對龍開口水電站河床建基巖體進行了超前信息分析，并確定了建基面優(yōu)化位置，最大優(yōu)化深度13m，減少基礎開挖和大壩混凝土工程量約30 萬方，節(jié)省工程投資達億元以上，具有顯著的經(jīng)濟效益。