錦屏一級(jí)壩基巖體質(zhì)量爆破開(kāi)挖損傷評(píng)價(jià)*

楊靜熙舒建平劉忠緒何 剛郭松峰祁生文

（①中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都 610072）

（②四川中水成勘院工程勘察有限責(zé)任公司 成都 610072）

（③中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國(guó)科學(xué)院頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100029）

錦屏一級(jí)壩基巖體質(zhì)量爆破開(kāi)挖損傷評(píng)價(jià)*

楊靜熙①舒建平①劉忠緒①何 剛②郭松峰③祁生文③

（①中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都 610072）

（②四川中水成勘院工程勘察有限責(zé)任公司 成都 610072）

（③中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國(guó)科學(xué)院頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100029）

錦屏一級(jí)水電站大壩為雙曲拱壩，設(shè)計(jì)壩高305m，拱壩建基巖體以Ⅱ、Ⅲ1級(jí)巖體為主，開(kāi)挖過(guò)程中巖體質(zhì)量受爆破開(kāi)挖影響發(fā)生程度不等的損傷。為定量評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量損傷等級(jí)，利用開(kāi)挖爆破檢測(cè)成果，采用開(kāi)挖后巖體松弛深度、松弛巖體開(kāi)挖前后單孔聲波衰減率作為巖體質(zhì)量損傷分級(jí)評(píng)價(jià)的指標(biāo)，探索一種快速檢測(cè)、評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量損傷等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，完成壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷的分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià)，提出不同損傷等級(jí)處理的建議，并評(píng)價(jià)處理效果。

錦屏一級(jí)水電站 建基巖體 爆破開(kāi)挖 質(zhì)量損傷 檢測(cè) 評(píng)價(jià)

0 引 言

巖石壩基巖體開(kāi)挖過(guò)程中，經(jīng)常采用爆破方法，由此產(chǎn)生的爆破沖擊和震動(dòng)效應(yīng)，在壩基淺表部都會(huì)形成一定厚度的巖體損傷層，從而導(dǎo)致壩基巖體質(zhì)量的損傷。這種損傷會(huì)造成巖體力學(xué)參數(shù)的降低，特別是巖體的抗壓強(qiáng)度和變形模量等。因此，正確、合理評(píng)價(jià)和確定壩基巖體的損傷程度及其損傷范圍，可為壩基的加固處理設(shè)計(jì)提供有益的地質(zhì)依據(jù)（蔣伯杰等，2004）。

爆破開(kāi)挖對(duì)巖體質(zhì)量的損傷研究一直是個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外已有的研究主要是從爆破應(yīng)力波與被爆破巖體的相互作用過(guò)程以及損傷模型的選取、本構(gòu)關(guān)系的添加、材料參數(shù)的確定、損傷判定的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，輔以適當(dāng)?shù)臄?shù)值模擬方法，來(lái)研究爆破對(duì)巖石和巖體的損傷機(jī)理、損傷過(guò)程，以達(dá)到通過(guò)改進(jìn)爆破工藝來(lái)降低爆破損傷程度與影響范圍的目的（Rubin et al.，1991；Ahrens et al.，1993；盧文波等，2004；熊海華等，2005）。在損傷力學(xué)的發(fā)展中，描述損傷通常采用的是損傷變量，而損傷變量可以通過(guò)測(cè)量損傷因子來(lái)得到，但目前損傷因子的確定只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)獲得，常常用于巖石爆破理論研究，不能用于巖石壩基大開(kāi)挖的實(shí)踐（楊小林等，2000；曾新華，2003；張志呈等，2006）。

近年來(lái)我國(guó)水電水利工程建設(shè)中，部分巖石壩基開(kāi)挖后，除采用聲波波速觀測(cè)方法來(lái)對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)外，還根據(jù)聲波波速測(cè)試成果，對(duì)爆破開(kāi)挖后壩基巖體松弛情況進(jìn)行分析、研究，劃分壩基巖體爆破松弛圈并評(píng)價(jià)松弛圈巖體質(zhì)量情況，再據(jù)此為建基面的加固處理提供地質(zhì)依據(jù)，但沒(méi)有進(jìn)行爆破開(kāi)挖對(duì)壩基巖體質(zhì)量損傷的評(píng)價(jià)與等級(jí)劃分（韋傳恩，2006；明峰，2011）。

本文依據(jù)錦屏一級(jí)高拱壩壩基開(kāi)挖工程實(shí)踐，從對(duì)壩基加固處理的需要出發(fā)，研究爆破開(kāi)挖對(duì)巖體質(zhì)量損傷的等級(jí)劃分，探索一種快速檢測(cè)、評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量損傷等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)開(kāi)挖后壩基巖體質(zhì)量損傷程度，為建基面加固處理的精細(xì)化設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 錦屏一級(jí)水電站工程簡(jiǎn)介

作為雅礱江干流下游河段控制性水庫(kù)梯級(jí)電站，錦屏一級(jí)水電站總裝機(jī)容量360萬(wàn)千瓦，電站主要由攔河壩、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)、右岸泄洪洞及地面出線場(chǎng)等組成。壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高305m，為已建和在建同類(lèi)型世界第一高壩。工程于2005年9月正式開(kāi)工，2014年8月24日水庫(kù)第一次蓄水至正常蓄水位1880m，目前工程運(yùn)行良好。

左岸1730m高程以上壩基地質(zhì)條件較差，總體以Ⅲ2、Ⅳ2級(jí)以及Ⅴ級(jí)巖體為主，對(duì)壩基變形穩(wěn)定不利，采用了大體積混凝土墊座進(jìn)行置換，因此這部分地基已屬于墊座后坡，不屬于拱壩壩基了。

左岸1730m以下、河床、右岸壩基地層巖性全部為大理巖，右岸低高程1條寬約1.5～3m的煌斑巖脈；壩基主要斷層有規(guī)模較大的f2、f13、f14、f18斷層和一些規(guī)模較小的小斷層；微風(fēng)化、無(wú)卸荷為主，僅右岸高高程偏下游壩趾區(qū)域、河床偏右岸區(qū)域局部為弱卸荷。

壩基巖體質(zhì)量總體好，以Ⅱ級(jí)為主、Ⅲ1級(jí)次之，各占全部壩基的66.94％、26.65％；Ⅲ2、Ⅳ級(jí)巖體出露面積小、分布零星（圖1）（周鐘等，2010）。

錦屏一級(jí)右岸建基面于2007年5月開(kāi)始從1885m高程開(kāi)挖，左岸建基面于2008年11月開(kāi)始從1730m高程開(kāi)挖。開(kāi)挖梯段在1600m高程以上為10m一個(gè)梯段、以下為5m一個(gè)梯段，1580m高程一次開(kāi)挖到位。全部壩基于2009年8月開(kāi)挖完成，大壩混凝土于2009年11月開(kāi)始澆筑。

建基面爆破開(kāi)挖檢測(cè)成果顯示，巖體松弛深度一般約1～2.5m、最大可達(dá)4.6m，松弛帶巖體單孔聲波衰減率一般約10％～25％、最大可達(dá)59.4％。

2 壩基開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷分析

目前水電工程建基巖體損傷的評(píng)價(jià)主要根據(jù)開(kāi)挖后聲波衰減率確定（周鐘等，2010），鑒于錦屏一級(jí)水電站工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，本文采用開(kāi)挖后聲波衰減率和巖體松弛深度來(lái)建立一種快速檢測(cè)、評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量損傷等級(jí)的劃分和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合巖體完整性變化成果來(lái)驗(yàn)證損傷等級(jí)劃分的合理性，最終完成開(kāi)挖后壩基巖體質(zhì)量損傷程度的綜合評(píng)價(jià)。

2.1 壩基開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷檢測(cè)布置

巖體質(zhì)量檢測(cè)工作主要為爆破前后聲波檢測(cè)，檢測(cè)孔布置為：順壩中心線方向布置3列，左右岸高程1600m以上每7.5m高差布置1排，高程1600m以下，左岸每5m高差、右岸每2.5m高差布置1排，高程1580m河床壩基水平排距為7.5m；鉆孔深度在壩中心線入建基面20m，在中心線上下游側(cè)在爆前入建基面深度10m，爆后加深到20m，鉆孔方向?yàn)榇怪苯ɑ妫▓D2）。

圖1 壩基巖體質(zhì)量分級(jí)分區(qū)圖Fig.1 The classification of rock mass quality at the dam site

2.2 巖體質(zhì)量損傷檢測(cè)成果分析

根據(jù)施工期布置壩基檢測(cè)項(xiàng)目及所取得資料成果的系統(tǒng)性、壩基全覆蓋原則，選取了開(kāi)挖后巖體松弛深度、單孔聲波衰減率、巖體完整性系數(shù)衰減率測(cè)試成果來(lái)對(duì)壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷情況進(jìn)行分析研究。

2.2.1 巖體松弛深度

開(kāi)挖前后巖體由于損傷松弛，聲波必然產(chǎn)生變化。利用開(kāi)挖前后獲得的巖體單孔聲波曲線進(jìn)行對(duì)比分析或爆后聲波曲線形態(tài)分析，可以判斷開(kāi)挖后巖體松弛深度。例如對(duì)于孔YBP1847B1、YBP1765B1、YBP1855B1，可以發(fā)現(xiàn)爆破前后聲波波速分別在孔深1.8m、2.2m、2.4m處接近或者相同，據(jù)此判斷3孔損傷深度分別為1.8m、2.2m、2.4m，（圖3）。

圖2 壩基巖體質(zhì)量損傷檢測(cè)布置示意圖Fig.2 The layout of rock mass quality detection at the dam site

壩基共進(jìn)行了219孔的爆破前后聲波檢測(cè)，其中爆破前后均有檢測(cè)的有181孔，僅有爆后檢測(cè)的有38孔。按上述方法先確定每個(gè)孔的松弛深度，繪制全壩基巖體松弛深度等值云圖（圖4）。從圖中可以看出：①左岸高程1730～1580m范圍內(nèi)壩基松弛深度0.8～3.5m；②右岸高程1885～1580m范圍內(nèi)壩基松弛深度0.4～4.6m，大部分為0.6～2.2m，最深4.6m，在壩趾位置，高程約1645m；③河床壩基松弛深度1～4.2m，大部分為1.0～2.2m，左側(cè)相對(duì)較淺，普遍1.4m左右，右側(cè)相對(duì)較深，普遍1.6m左右，最深4.2m，位置在壩下游作側(cè)部位。

圖3 開(kāi)挖前后壩基巖體松弛深度示意圖（圖中虛線以上為損傷巖體）Fig.3 The excavation damaged depth of the rock mass at the dam site（the rock masses above the dotted lines are damaged）

按爆破前后檢測(cè)鉆孔所在巖級(jí)統(tǒng)計(jì)各巖級(jí)巖體松弛深度。發(fā)現(xiàn)：①Ⅱ級(jí)巖體松弛深度一般在0～3.5m范圍，主要集中在0.5～2.5m之間，占檢測(cè)孔總數(shù)的93.9％；②Ⅲ1級(jí)巖體松弛深度在1～＞4m范圍，主要集中在1～2.5m之間，占總數(shù)的89.8％；③Ⅲ2級(jí)巖體松弛深度在0.5～3.5m范圍，主要集中在1～2.5m之間，占總數(shù)的83.4％；④Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體松弛深度全部集中在0.5～2.0m范圍，各占33.33％；⑤不分巖級(jí)，壩基巖體松弛深度一般在1～2.5m之間，占總數(shù)的80.8％。

2.2.2 巖體單孔聲波衰減率

壩基爆破前后均檢測(cè)取得數(shù)據(jù)的檢測(cè)孔有181孔。按上節(jié)確定的各孔松弛深度統(tǒng)計(jì)，爆破前后巖體單孔聲波等值線圖（圖5）。從圖5中可以看出：①左岸壩基巖體爆前平均聲波波速約2500～6250m·s－1，其中1730～1580m高程范圍壩基巖體波速一般為4500～6000m·s－1，爆后壩基巖體平均聲波1750～6000m·s－1，其中1730～1580m高程范圍內(nèi)壩基巖體波速一般為3000～5500m·s－1；②右岸壩基巖體爆前平均聲波波速約2750～6500m·s－1，爆后平均聲波波速1750～6000m·s－1；③河床壩基爆前平均聲波波速約4000～6000m·s－1，爆后平均聲波波速約3750～5750m·s－1。

圖4 壩基開(kāi)挖后巖體松弛深度云圖Fig.4 The excavation damaged depth of the rock mass at the dam site

圖5 壩基爆破開(kāi)挖前后巖體單孔聲波云圖Fig.5 The single-hole acoustic wave velocity contours of rock masses before and after excavation in the dam site（a）Before（b）After excavationa.爆破前；b.爆破后

圖6 壩基開(kāi)挖后巖體單孔聲波衰減率云圖Fig.6 The single-hole acoustic attenuation contour of the rock masses after excavation at the dam site

利用爆破前后聲波檢測(cè)成果計(jì)算得到壩基巖體的爆破前后巖體單孔聲波衰減率（圖6）。從圖中可以看出壩基爆破松弛巖體聲波波速衰減率分布規(guī)律為：①左岸巖體聲波波速衰減率一般為5％～25％，最大可達(dá)40.4％，位于壩上游側(cè)部位，高程1645m；②右岸巖體聲波波速衰減率一般為1.1％～20％，其中高程1730m以上1.2％～10％，以下1.1％～20％，最大可達(dá)59.4％，位于壩中心部位，高程1810m；③河床巖體聲波波速衰減率一般為6.0％～18.6％。

按鉆孔所在巖級(jí)統(tǒng)計(jì)，可得各巖級(jí)巖體單孔聲波衰減率。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：①Ⅱ級(jí)巖體聲波衰減率以＜15％為主、占比約57.14％，其次是15％～30％、占比約29.52％；②Ⅲ1級(jí)巖體同樣以＜15％為主、占比約54.32％，其次是15％～30％、占比約32.10％；③Ⅲ2級(jí)巖體以＜10％和10％～30％、＞30％為主，占比分別為26.67、33.33、40.0％；④Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體以25％～35％為主、占比41.08％，＜10％次之、占比29.41％；⑤不分巖級(jí)巖體以＜25％為主、占比85.46％。

2.2.3 巖體完整性系數(shù)降低率

完整程度是影響巖體質(zhì)量的一個(gè)重要因素，因此通過(guò)對(duì)爆破前后巖體完整性系數(shù)的對(duì)比可以初步判斷巖體損傷情況。

依據(jù)壩基取得的181孔爆破前后巖體單孔聲波數(shù)據(jù)，先計(jì)算得到松弛深度內(nèi)巖體爆破前后巖體完整性系數(shù)，再計(jì)算得到各孔開(kāi)挖后巖體完整性系數(shù)衰減率。按鉆孔所在巖級(jí)統(tǒng)計(jì)，各巖級(jí)巖體完整性系數(shù)降低率（表1）。

表1 壩基開(kāi)挖后各級(jí)巖體完整性系數(shù)降低率統(tǒng)計(jì)表Table 1 The reduction rate of rock mass integrity index after excavation

從表1中可見(jiàn)：①Ⅱ級(jí)巖體完整性系數(shù)衰減率從＜10％到＞60％均有分布，主要集中在＜30％以下、占比60.9％；②Ⅲ1級(jí)巖體主要分布為10％～40％、占比87.8％；③Ⅲ2級(jí)巖體大多＜20％、占比55.5％；④Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體全部＜10％；⑤不分巖級(jí)巖體完整性系數(shù)衰減率主要分布在＜40％以下、占比80.0％。

2.2.4 巖體質(zhì)量損傷總體情況

建基面開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷總體情況（表2）。壩基爆破開(kāi)挖后的松弛深度0.4～4.2m不等，平均1.6m；損傷造成的巖體單孔聲波衰減率0.3％～59.4％不等，平均14.4％；損傷造成巖體完整性變差，巖體完整性系數(shù)降低率0.6％～83.5％，平均為25.7％。

從評(píng)價(jià)因素和巖級(jí)來(lái)分析：松弛深度最大4.2m、平均最大1.9m均出現(xiàn)在Ⅲ1級(jí)巖體，與其完整性較好、爆破開(kāi)挖后易損傷密切相關(guān)，而Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體最大松弛深度1.8m、平均1.1m都為最小，與其本身性狀差、開(kāi)挖后損傷普遍小有關(guān)；單孔聲波衰減率最大59.4％、最大平均15.0％均出現(xiàn)在Ⅱ級(jí)巖體，對(duì)比松弛深度，Ⅱ級(jí)巖體呈現(xiàn)出松弛深度小、但聲波衰減大的特點(diǎn)，同樣Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體本身波速低，開(kāi)挖后衰減仍然比較小，最大僅衰減了1.8％；Ⅱ、Ⅲ1、Ⅲ23個(gè)級(jí)別巖體的完整性系數(shù)降低率最大值、平均值都差不多，僅Ⅲ1級(jí)巖體的最大值略小，而Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體同前2個(gè)評(píng)價(jià)因素一樣，完整性系數(shù)降低率最大值、平均值都在5％以下。

表2 壩基開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷綜合統(tǒng)計(jì)表Table 2 The rock mass damage induced by excavation at the dam site

2.3 巖體質(zhì)量損傷程度劃分及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究

針對(duì)錦屏一級(jí)大壩受力特點(diǎn)、不同高程對(duì)建基巖體的要求，根據(jù)壩基開(kāi)挖后巖體損傷呈現(xiàn)的松弛深度較小、但巖體聲波衰減較多的特點(diǎn)，將壩基開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷程度劃分為嚴(yán)重、中等和輕微3個(gè)等級(jí)，各等級(jí)工程地質(zhì)特性（表3）。

表3 巖體質(zhì)量損傷工程地質(zhì)特性表Table 3 The engineering geological characteristics of rock mass damage

在比較了壩基開(kāi)挖過(guò)程中可能取得快速檢測(cè)項(xiàng)目及成果，綜合考慮快速檢測(cè)、快速評(píng)價(jià)對(duì)壩基開(kāi)挖工程的意義，本文選取巖體松弛深度、單孔聲波衰減率2個(gè)指標(biāo)來(lái)建立壩基開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表4）。實(shí)際運(yùn)用中兩個(gè)指標(biāo)只要滿足一個(gè)，就可就高進(jìn)行損傷等級(jí)劃分。

2.4 開(kāi)挖巖體質(zhì)量損傷評(píng)價(jià)

2.4.1 巖體質(zhì)量損傷分級(jí)單指標(biāo)評(píng)價(jià)

利用巖體松弛深度和聲波衰減率兩個(gè)指標(biāo)中的一個(gè)對(duì)壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷分級(jí)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)情況（表5）。不分巖級(jí)綜合評(píng)價(jià)，按松弛深度和聲波衰減率分別統(tǒng)計(jì)，輕微損傷分別為73.40％、75.15％，中等損傷分別為23.15％、21.21％，嚴(yán)重?fù)p傷分別為3.45％、3.64％，兩者差不多，說(shuō)明了分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的合理性。

表4 壩基巖體質(zhì)量損傷等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 The categorization of rock mass damage

表5 壩基巖體質(zhì)量損傷單指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表Table 5 The single index grading evaluation of rock mass damage

按巖級(jí)分析：①Ⅱ級(jí)巖體以松弛深度＜2.0m的輕微損傷占94.57％、≥3.0m的嚴(yán)重?fù)p傷占1.55％，聲波衰減率＜20％的輕微損傷占71.70％、聲波衰減率≥40％的嚴(yán)重?fù)p傷占4.72％，與錦屏一級(jí)壩基呈現(xiàn)的松弛深度小、但聲波衰減較多的總體規(guī)律一致；②Ⅲ1級(jí)巖體呈現(xiàn)的規(guī)律與Ⅱ級(jí)巖體有點(diǎn)相反，松弛深度＜2.0m的輕微損傷占61.02％、松弛深度≥3.0m的嚴(yán)重?fù)p傷占6.78％，聲波衰減率＜20％的輕微損傷占83.67％、沒(méi)有聲波衰減率≥40％的嚴(yán)重?fù)p傷，呈現(xiàn)出松弛深度大、但聲波衰減率較小的規(guī)律；③Ⅲ2級(jí)巖體松弛深度、聲波衰減率2個(gè)指標(biāo)相差不大；④Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體本身完整性差，開(kāi)挖后松弛深度和聲波衰減率都不大，全部為輕微損傷。

2.4.2 巖體質(zhì)量損傷分級(jí)分區(qū)綜合評(píng)價(jià)

按表4中質(zhì)量損傷等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一個(gè)鉆孔巖體質(zhì)量損傷等級(jí)進(jìn)行確定，并以此繪制全壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷等級(jí)分區(qū)圖（圖7）。

從圖7可以看出：壩基爆破開(kāi)挖造成的巖體損傷以輕微損傷為主，占59.61％；中等損傷主要出現(xiàn)在上游側(cè)靠近壩踵的位置，下游側(cè)及中心線附近只有少量分布，占33.99％；嚴(yán)重?fù)p傷僅零星出現(xiàn)，分布在中心線及其兩側(cè)的不同高程，僅占6.40％。

從表中可見(jiàn)：Ⅱ、Ⅲ1級(jí)巖體屬良好和總體較好的建基巖體，爆破開(kāi)挖后輕微損傷都在50％以上，中等損傷在20％～40％，嚴(yán)重?fù)p傷都在10％以下；Ⅲ2級(jí)巖體為經(jīng)處理后可利用建基巖體，爆破開(kāi)挖后輕微損傷在55％以上，中等損傷較Ⅲ1級(jí)略少，嚴(yán)重?fù)p傷稍多、占16.67％；Ⅳ及Ⅴ級(jí)巖體為不可利用巖體，本身完整性差，全部為輕微損傷。

根據(jù)壩基爆破開(kāi)挖巖體損傷分級(jí)分區(qū)成果，計(jì)算不同損傷等級(jí)巖體完整性系數(shù)（KV），對(duì)損傷巖體的工程地質(zhì)性狀進(jìn)行復(fù)核。通過(guò)對(duì)開(kāi)挖前后巖體完整性系數(shù)的對(duì)比分析，可以得到如下規(guī)律：

圖7 壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷等級(jí)云圖Fig.7 The rock mass damage grade contour after excavation at the dam site

（1）一方面是在同等損傷的情況下，巖體質(zhì)量越好損傷程度越大，其完整性系數(shù)降低幅度越大，從高巖級(jí)到低巖級(jí)，降低的幅度基本呈逐漸減小的趨勢(shì)。如輕微損傷的Ⅱ級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的大于0.72降低到0.52～0.64，降低了約0.08～0.2以上；輕微損傷的Ⅲ1級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的0.48～0.72降低到0.43～0.52，降低了約0.05～0.2；而輕微損傷的Ⅲ2級(jí)和Ⅳ、Ⅴ級(jí)巖體完整性系數(shù)基本未變。中等損傷的Ⅱ級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的大于0.72降低到0.36～0.45，降低了約0.27～0.36以上；中等損傷的Ⅲ1級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的0.48～0.72降低到0.34～0.47，降低了約0.14～0.25；中等損傷的Ⅲ2級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的0.34～0.55降低到0.42～0.47，降低了約0.08。嚴(yán)重?fù)p傷的Ⅱ級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的大于0.72降低到0.24～0.33，降低了約0.39～0.48；嚴(yán)重?fù)p傷的Ⅲ1級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的0.48～0.72降低到0.28～0.35，降低了約0.20～0.37；嚴(yán)重?fù)p傷的Ⅲ2級(jí)巖體完整性系數(shù)由開(kāi)挖前的0.34～0.55降低到0.28～0.38，降低了約0.06～0.17。

（2）另一方面是同一級(jí)巖體隨爆破開(kāi)挖損傷程度的增加，巖體完整性系數(shù)的降低幅度逐漸加大。如Ⅱ級(jí)巖體完整性系數(shù)開(kāi)挖前一般大于0.72，開(kāi)挖后輕微、中等、嚴(yán)重?fù)p傷巖體完整性系數(shù)分別降至0.52～0.64、0.36～0.45、0.24～0.33，分別降低了0.08～0.2、0.27～0.36、0.39～0.48。

3 建基巖體加固處理措施

嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)域由于零星分布且單塊面積小，無(wú)法針對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的加密灌漿處理。針對(duì)嚴(yán)重?fù)p傷巖體在建基面淺表部普遍已有明顯松弛甚至松動(dòng)的特點(diǎn)，嚴(yán)格要求對(duì)已松動(dòng)巖塊進(jìn)行仔細(xì)挖撬清除，然后再采用固結(jié)灌漿的方案進(jìn)行處理，灌漿孔間排距和孔深與所在壩段的固結(jié)灌漿參數(shù)一致。如右岸22＃、23＃壩段1805～1820m高程壩中之間區(qū)域，灌漿孔間排距1m×1m，孔深25m。

中等損傷區(qū)域，主要分布在上游側(cè)靠近壩踵的部位，下游側(cè)及中心線附近只有少量分布。中等損傷巖體在建基面淺表部有較明顯的松弛，無(wú)明顯松動(dòng)，采用適當(dāng)加密灌漿的方案進(jìn)行處理。如左岸10＃壩段1615～1625m高程壩下區(qū)域，灌漿孔間排距由系統(tǒng)設(shè)計(jì)的3m×3m加密至1.5m×1.5m，孔深20m；右岸15＃壩段1580～1585m高程壩中到壩下區(qū)域，灌漿孔間排距由系統(tǒng)設(shè)計(jì)的2m×2m加密至1m×1m，孔深25m。

輕微損傷區(qū)域分布在整個(gè)壩基。輕微損傷巖體在建基面淺表部松弛不明顯，一般采用常規(guī)灌漿加固處理即可。如左岸1710～1730m高程5＃、6＃壩段，右岸1850～1885m高程25＃、26＃壩段，按系統(tǒng)固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)進(jìn)行灌漿，灌漿孔間排距2m×2m～3m×3m，孔深20～25m，未做加密處理。

對(duì)固結(jié)灌漿效果進(jìn)行了包括單孔聲波、透水率等指標(biāo)的檢查。固結(jié)灌漿（加密補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿）后檢查結(jié)果顯示，嚴(yán)重、中等、輕微損傷巖體平均單孔聲波由灌前的3700m·s－1、4580m·s－1、5275m·s－1提高到灌后的4050m·s－1、4785m·s－1、5410m·s－1，平均分別提高了約9.5％、4.5％、2.6％，透水率灌后全部小于1Lu，全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

大壩混凝土于2009年10月開(kāi)始澆筑，2012年11月導(dǎo)流洞下閘水庫(kù)蓄水，2014年7月全部6臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2014年8月水庫(kù)蓄水第一次到達(dá)高程1880m的正常蓄水位。期間大壩各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示大壩運(yùn)行良好，說(shuō)明壩基處理效果好，達(dá)到規(guī)程規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論與討論

本文根據(jù)錦屏一級(jí)壩基開(kāi)挖爆破檢測(cè)工作成果，初步探討、研究了壩基開(kāi)挖后巖體質(zhì)量損傷等級(jí)劃分和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，得出了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）在不增加檢測(cè)試驗(yàn)工作量的條件下，利用壩基開(kāi)挖爆破檢測(cè)成果，采用開(kāi)挖后巖體松弛深度和巖體單孔聲波衰減率來(lái)快速檢測(cè)、評(píng)價(jià)壩基巖體質(zhì)量損傷程度是可行的、經(jīng)濟(jì)適用的。

（2）開(kāi)挖后壩基巖體質(zhì)量損傷程度與開(kāi)挖前巖體質(zhì)量級(jí)別密切相關(guān)。開(kāi)挖前巖體質(zhì)量級(jí)別越高巖體就越完整、越緊密，開(kāi)挖后的質(zhì)量損傷程度越高，在開(kāi)挖前應(yīng)多采用深預(yù)裂來(lái)釋放地應(yīng)力、預(yù)先卸荷，開(kāi)挖時(shí)采用小藥量、小梯段爆破，減輕爆破開(kāi)挖對(duì)巖體質(zhì)量的損傷。

（3）Ⅱ、Ⅲ1級(jí)巖體中嚴(yán)重?fù)p傷的完整性系數(shù)分別為0.24～0.33、0.28～0.35，與開(kāi)挖前的Ⅳ1級(jí)巖體相當(dāng)；中等損傷的完整性系數(shù)分別為0.36～0.45、0.34～0.47，與開(kāi)挖前的Ⅲ2級(jí)巖體基本相當(dāng)；輕微損傷的完整性系數(shù)分別為0.52～0.64、0.43～0.52，與開(kāi)挖前的Ⅲ1級(jí)巖體相當(dāng)。因此對(duì)嚴(yán)重?fù)p傷、中等損傷巖體采用專(zhuān)門(mén)的加固處理是必要的，對(duì)輕微損傷巖體采用常規(guī)的加固處理就可以了。

（4）錦屏一級(jí)爆破損傷檢測(cè)一般在壩基開(kāi)挖完成后7～10d完成，對(duì)超高拱壩，隨著壩高的增加，意味著大部分壩基開(kāi)挖后到砼澆筑前將持續(xù)的時(shí)間普遍較長(zhǎng)，如錦屏一級(jí)右岸1800～1790m高程梯段壩基在2008年1月開(kāi)挖完成后到2012年6月混凝土澆筑，共持續(xù)了近4a半時(shí)間，到澆筑時(shí)巖體的損傷實(shí)際上除了爆破損傷外還包含一部分隨時(shí)間卸荷松弛的損傷，比本文爆破前后聲波檢測(cè)成果確定的損傷要大一些。因此，如果能取得澆筑前較短時(shí)間內(nèi)的聲波檢測(cè)成果，與爆破前聲波成果對(duì)比來(lái)確定巖體質(zhì)量的總損傷更準(zhǔn)確一些。

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ASSESSMENT OF ROCK MASS QUALITY W ITH BLAST-INDUCED DAMAGE AT THE DAM SITE OF JINPING IHYDROPOWER STATION

YANG Jingxi①SHU Jianping①LIU Zhongxu①HE Gang②GUO Songfeng③QIShengwen③
（①Chengdu Engineering Corporation Limited，Power China，Chengdu 610072）
（②Sichuan Hydropower Engineering Investigation Co．，Ltd．，Chengdu 610072）
（③Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering，Institute of Geology and Geophisycs，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029）

JinpingⅠhydropower station is a double-curvature arch dam，the designed height of which is 305m. The foundation rock masses aremainly assigned to classⅡ，Ⅲ1.The rock masses are damaged in different degrees during the blasting excavation.For assessing the degree of rock mass damage quantitatively，the detection results of blasting excavation are used，in which rockmass relaxation depth and single-hole sonic attenuation of the relaxation rock after excavation are applied as an indicator to classify the degree of rock mass damage.A rapid detection method and classification standard of rock mass damage are proposed.Evaluation of rock mass damage after dam excavation is completed and treatment suggestion is proposed for the rock mass under different degree damage.

JinpingⅠhydropower station，F(xiàn)oundation rock mass，Blasting excavation，Quality damage，Detection，Assessment

TU452

：A

10.13544／j.cnki.jeg.2016.06.035

2015－09－06；

2015－12－16.

楊靜熙（1968－），男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事水電水利工程地質(zhì)勘察工作.Email：2817482585＠qq.com