聲波檢測試驗在馬鹿塘水庫壩體填筑質(zhì)量控制中的應(yīng)用

(云南省紅河州水利水電勘察設(shè)計研究院， 云南 蒙自 661100)

聲波檢測試驗在馬鹿塘水庫壩體填筑質(zhì)量控制中的應(yīng)用

王憲志

(云南省紅河州水利水電勘察設(shè)計研究院， 云南 蒙自 661100)

漿砌石重力壩施工中對于壩體填筑質(zhì)量的檢測和控制一直是比較困難的問題。本文以馬鹿塘水庫壩體填筑質(zhì)量控制為例，介紹了砌體質(zhì)量現(xiàn)場檢測方法，分析了聲波測試成果，證明聲波物探檢測配合現(xiàn)場天然容重試驗可以方便快捷地應(yīng)用于壩體填筑質(zhì)量控制，是物探技術(shù)在地質(zhì)勘察領(lǐng)域中的擴展和延伸。

聲波試驗； 天然容重試驗； 壩體填筑質(zhì)量

聲波物探是以地下巖土層(或被檢測體)的物性差異為基礎(chǔ)，通過儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍(大小、形狀、埋深等)，并可測定巖土體的物性參數(shù)，達到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。它是地質(zhì)科學(xué)中一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學(xué)科，它又是工程勘察的重要方法之一，從某種程度上講，它的應(yīng)用與發(fā)展已成為衡量地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標志。

1 引 言

馬鹿塘水庫工程位于云南省金平縣城北東部山區(qū)，距縣城16.5km。工程勘察區(qū)，屬藤條江流域金平河左岸支流白馬河上游頻河上，水庫設(shè)計總庫容175.0萬m3，為漿砌石重力壩，最大壩高55.5m。

2 砌體質(zhì)量現(xiàn)場檢測方法

由于現(xiàn)場天然容重試驗操作繁瑣，耗工耗時，檢測成本較高又容易影響施工進度。而在已保證石料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，砌體孔隙率會間接反映出砌體的密實度和天然容重。如果砌體孔隙大，砂漿不飽和，則天然容重低。砌體孔隙小，砂漿飽和，則天然容重高。聲波試驗是檢測砌體孔隙率較為合適的方法之一。

先在大壩布置3組天然容重試驗點，分別為K1、K2和K3，高程及位置詳見圖1。通過測試，K1試點的天然容重為2.23g/cm3，K2試點的天然容重為2.31g/cm3，K3試點的天然容重為2.36g/cm3。測試已知K1、K2和K3位置的聲波值并對照壩體其余部位的聲波值，可以從平面及深度間接反映出該部位砌體的孔隙率，從而進一步反映出該部位的砌體天然容重。K1試點的聲波縱波速值為Vp=1255.2m/s，K2試點聲波縱波速值為Vp=1210.7m/s，K3試點聲波縱波速值為Vp=1293.6m/s。

根據(jù)設(shè)計要求，天然容重大于2.35g/cm3視為填筑質(zhì)量合格，經(jīng)過內(nèi)插值法換算，天然容重為2.35g/cm3的部位對應(yīng)的聲波波速為1278m/s。通過對以往工程大量聲波測試數(shù)據(jù)的整理，結(jié)合本工程進行回歸分析后推導(dǎo)了兩個聲波值近似換算為天然容重的公式，分別為：

當(dāng)聲波值小于1278時：γ=[0.494×lg(Vp)]2

式中Vp——聲波縱波速值，m/s。

3 聲波測試成果分析

在壩體不同部位布置了7個聲波測試孔，孔口高程及位置詳見圖1。

圖1 壩體聲波檢測孔平面布置

通過測試，已滿足要求的點位有76個，占總點位97個的78.4%。通過換算得到的天然容重值與經(jīng)過補充的天然容重試驗復(fù)核基本一致，說明推導(dǎo)的2個聲波值近似換算為天然容重的公式具有一定的可靠性(見圖2)。

圖2 波速與天然容重對應(yīng)關(guān)系

4 質(zhì)量控制與監(jiān)測

4.1 壩體穩(wěn)定

根據(jù)抗剪斷公式：

式中K1——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

f′——抗剪斷摩擦系數(shù)；

c′——抗剪斷黏聚力，kPa；

A——滑裂面面積，m2；

∑W——作用于計算截面以上壩體全部荷載對滑裂面的法向分值，kN；

∑P——作用于計算截面以上壩體全部荷載對滑裂面的切向分值，kN。

經(jīng)計算，在基本荷載組合工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K1=3.03≥規(guī)范允許值3.0，滿足規(guī)范要求。2012年3月30日～7月4日，對壩體進行歷時3個月的沉降、位移監(jiān)測。測量成果見下表。

馬鹿塘水庫壩體觀測點測量成果表

從表中可以看出，由于壩體填筑質(zhì)量的控制，壩體穩(wěn)定性良好，聲波檢測結(jié)果是有效的。

4.2 滲漏

由于近幾年云南干旱少雨，截至2013年2月，馬鹿塘水庫蓄水高程2020.1m，庫容100萬m3，雖未達到正常蓄水位2027.60m，但壩面一直未出現(xiàn)滲水點，說明通過壩體填筑質(zhì)量的控制，砌體的孔隙率和密實度達到了設(shè)計要求，壩體不存在滲漏通道，聲波檢測結(jié)果是有效的。

5 結(jié) 語

漿砌石重力壩填筑后天然容重的高低，關(guān)系到整個壩體壩基的抗滑穩(wěn)定安全，在施工過程中能夠?qū)崟r掌握壩體天然容重，控制填筑質(zhì)量尤為重要。傳統(tǒng)的現(xiàn)場天然容重試驗操作繁瑣，耗工耗時，檢測成本較高又容易影響施工進度。而測試漿砌石體的聲波波速，通過換算后可掌握壩體的密實度和天然容重，為聲波物探檢測發(fā)展拓寬了新思路。

1 許平, 賀振華，等. 碳酸鹽巖地層密度與縱波速度關(guān)系研究[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2010, 32(6):391-394.

2 韓來聚, 李祖奎，等. 碳酸鹽巖地層巖石聲學(xué)特性的試驗研究與應(yīng)用[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2004, 23(14):2444-2447.

3 李月, 劉立，等. 地基層狀巖石縱波波速與密度相關(guān)性試驗研究[J]. 四川建筑科學(xué)研究, 2009, 35(1):125-127.

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5 紅河州水利水電勘察設(shè)計研究院. 金平縣馬鹿塘水庫初步設(shè)計報告[R]. 蒙自:紅河州水利局, 2006.

ApplicationofAcousticDetectionTestinginMalutangReservoirDamFillingQualityControl

WANG Xian-zhi

(YunnanHongheWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Mengzi661100,China)

Detection and control of dam building quality in masonry gravity dam construction are always difficult. Malutang Reservoir Dam Filling Quality is adopted as an example in the paper for introducing the masonry quality site detection method and analyzing acoustic testing results. It is proved that acoustic detection can be combined with site natural bulk density test for quickly and easily controlling dam filling quality. Such method belongs to expansion and extension of geophysical techniques in the field of geological exploration.

acoustic test; natural bulk density test; dam filling quality

TV697.3

A

1005-4774(2014)03-0059-03