西南某水电站抗力体煌斑岩脉复合灌浆试验研究

2013-07-12李小波孙云

四川水力发电 2013年1期

李小波，孙云

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 概述

西南某水电站坝型为混凝土双曲拱坝，坝高305 m，装机容量360万kW。该水电站工程规模大，混凝土双曲拱坝对两岸抗力体岩体质量要求较高，但其左岸坝肩抗力体中发育煌斑岩脉、f5断层等软弱结构面，岩脉厚度一般为2～4 m，局部达5 m，煌斑岩脉普遍呈弱～强风化，工程地质性状差，为软弱岩带，对拱坝变形稳定极为不利。为确保大坝的安全运行，必须对其进行工程处理。

2 煌斑岩脉的工程地质特征

试验区揭示煌斑岩脉总体特征:产状N60°～70°E，SE∠70°～80°，上盘面起伏，下盘面较平顺，脉体宽2～2.5 m，脉体内同向裂隙发育，煌斑岩呈弱～强风化，以碎裂结构为主。两侧为断层接触，上盘断层带宽20～50 cm，局部宽70～90 cm，由碎裂岩组成，松弛，见10～20 cm 糜棱角砾岩条带，下盘断层带宽5～10 cm，主要由糜棱角砾岩条带组成。

3 水泥化学复合灌浆可灌性分析

3.1 水泥浆材可灌性分析

首先对煌斑岩脉进行了水泥浆材灌浆，各序孔单位注灰量及频率统计结果见表1。Ⅰ序孔单位注灰量(CⅠ)为617 kg/m，Ⅱ序孔(CⅡ)为176 kg/m，Ⅲ序孔(CⅢ)为138 kg/m，即CⅠ＞CⅡ＞CⅢ;单位注灰量≤100 kg/m 的频率，随灌序的增进而递增，递增量明显，Ⅰ序孔≤100 kg/m 的频率(MⅠ)为14%，Ⅱ序孔(MⅡ)为48%，Ⅲ序孔(MⅢ)为61%，即MⅠ＜MⅡ＜MⅢ。

由此可见，各序孔单位注灰量随灌序的增进而递减明显，单位注灰量≤100 kg/m 的频率随灌序的增进而递增，且递增较明显。试验表明:煌斑岩水泥浆材可灌性强。

表1 岩体单位注入量及频率统计表

3.2 化学浆液可灌性分析

在采用水泥浆材灌浆的基础上，进行了化学浆液灌浆，各序孔单位注浆量及频率统计结果见表2。Ⅰ序孔单位注浆量(CHⅠ)为123 L/m，Ⅱ序孔(CHⅡ)为40L/m，即CHⅠ＞CHⅡ;单位注浆量≤50 L/m 的频率，Ⅰ序孔(MHⅠ)为21%，Ⅱ序孔(MHⅡ)为40%，即MHⅠ＜MHⅡ。

由此可见，各序孔单位注浆量随灌序的增进而递减较明显，单位注浆量≤50 L/m 的频率随灌序的增进而递增，且递增较明显。试验表明:煌斑岩化学灌浆可灌性强。

表2 岩体单位注浆量及频率统计表

4 复合灌浆效果分析

为检查灌浆效果，获取灌浆后的岩体强度、变形模量、完整性、透水性等指标，进行了压水试验、单孔声波测试、孔内变形模量、室内岩石强度试验。

4.1 岩体透水性

对煌斑岩脉复合灌浆前后进行了常规压水试验，其透水率分段统计情况见表3。

表3 复合灌浆前后透水率分段统计表

从复合灌浆透水率分段统计表可以得出以下结论:①灌前透水率部分q=30～100 Lu，部分大于100 Lu，属中等～强透水;②水泥灌后透水率多小于1 Lu，少量为1～3 Lu，属微～弱透水;③化学灌浆后透水率均小于1 Lu，属微透水;④复合灌浆显著改善了煌斑岩的渗透性，提高了岩体抗渗能力。

4.2 声波检测

对煌斑岩脉复合灌浆前后进行了单孔声波测试，其声波波速分段统计情况见表4。

表4 复合灌浆前后声波波速分段统计表

从复合灌浆声波波速分段统计表可以得出以下结论:①水泥灌浆前后声波波速平均值变化较小，由灌前的3172 m/s 提高到3388 m/s，提高幅度仅7%，可见水泥灌浆对煌斑岩脉声波提高较小;②化灌后声波波速平均值变化较大，由灌前的3388 m/s 提高到4353 m/s，提高幅度达28%，声波波速主要集中在3500～5000 m/s，局部高达5000 m/s 以上;③复合灌浆对提高破碎、风化较强的煌斑岩完整性、均一性效果明显。

4.3 孔内变形模量

煌斑岩脉复合灌浆前后进行了孔内变形模量测试，变形模量分段统计情况见表5。

表5 复合灌浆前后孔内变形模量分段统计表

从复合灌浆前后孔内变形模量分段统计表可以得出以下结论:①煌斑岩脉水泥灌浆后孔内变形模量提高幅度较大，由灌前的0.72 GPa 提高到1.44 GPa，提高幅度为100%，表明经水泥灌浆后，煌斑岩及周边岩体裂隙得到了水泥浆的有效充填，煌斑岩的抗变形能力增强较大，但量值仍然较小;②化学灌浆后，孔内变形模量平均值变化较大，由灌前的1.44 GPa 提高到3.26 GPa，提高近1.3倍，表明复合灌浆提高弱～强风化煌斑岩脉的抗变形能力效果显著。