声波检测试验在马鹿塘水库坝体填筑质量控制中的应用

(云南省红河州水利水电勘察设计研究院， 云南 蒙自 661100)

声波检测试验在马鹿塘水库坝体填筑质量控制中的应用

王宪志

(云南省红河州水利水电勘察设计研究院， 云南 蒙自 661100)

浆砌石重力坝施工中对于坝体填筑质量的检测和控制一直是比较困难的问题。本文以马鹿塘水库坝体填筑质量控制为例，介绍了砌体质量现场检测方法，分析了声波测试成果，证明声波物探检测配合现场天然容重试验可以方便快捷地应用于坝体填筑质量控制，是物探技术在地质勘察领域中的扩展和延伸。

声波试验； 天然容重试验； 坝体填筑质量

声波物探是以地下岩土层(或被检测体)的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)，并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是工程勘察的重要方法之一，从某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。

1 引 言

马鹿塘水库工程位于云南省金平县城北东部山区，距县城16.5km。工程勘察区，属藤条江流域金平河左岸支流白马河上游频河上，水库设计总库容175.0万m3，为浆砌石重力坝，最大坝高55.5m。

2 砌体质量现场检测方法

由于现场天然容重试验操作繁琐，耗工耗时，检测成本较高又容易影响施工进度。而在已保证石料质量的基础上，砌体孔隙率会间接反映出砌体的密实度和天然容重。如果砌体孔隙大，砂浆不饱和，则天然容重低。砌体孔隙小，砂浆饱和，则天然容重高。声波试验是检测砌体孔隙率较为合适的方法之一。

先在大坝布置3组天然容重试验点，分别为K1、K2和K3，高程及位置详见图1。通过测试，K1试点的天然容重为2.23g/cm3，K2试点的天然容重为2.31g/cm3，K3试点的天然容重为2.36g/cm3。测试已知K1、K2和K3位置的声波值并对照坝体其余部位的声波值，可以从平面及深度间接反映出该部位砌体的孔隙率，从而进一步反映出该部位的砌体天然容重。K1试点的声波纵波速值为Vp=1255.2m/s，K2试点声波纵波速值为Vp=1210.7m/s，K3试点声波纵波速值为Vp=1293.6m/s。

根据设计要求，天然容重大于2.35g/cm3视为填筑质量合格，经过内插值法换算，天然容重为2.35g/cm3的部位对应的声波波速为1278m/s。通过对以往工程大量声波测试数据的整理，结合本工程进行回归分析后推导了两个声波值近似换算为天然容重的公式，分别为：

当声波值小于1278时：γ=[0.494×lg(Vp)]2

式中Vp——声波纵波速值，m/s。

3 声波测试成果分析

在坝体不同部位布置了7个声波测试孔，孔口高程及位置详见图1。

图1 坝体声波检测孔平面布置

通过测试，已满足要求的点位有76个，占总点位97个的78.4%。通过换算得到的天然容重值与经过补充的天然容重试验复核基本一致，说明推导的2个声波值近似换算为天然容重的公式具有一定的可靠性(见图2)。

图2 波速与天然容重对应关系

4 质量控制与监测

4.1 坝体稳定

根据抗剪断公式：

式中K1——抗滑稳定安全系数；

f′——抗剪断摩擦系数；

c′——抗剪断黏聚力，kPa；

A——滑裂面面积，m2；

∑W——作用于计算截面以上坝体全部荷载对滑裂面的法向分值，kN；

∑P——作用于计算截面以上坝体全部荷载对滑裂面的切向分值，kN。

经计算，在基本荷载组合工况下，抗滑稳定安全系数K1=3.03≥规范允许值3.0，满足规范要求。2012年3月30日～7月4日，对坝体进行历时3个月的沉降、位移监测。测量成果见下表。

马鹿塘水库坝体观测点测量成果表

从表中可以看出，由于坝体填筑质量的控制，坝体稳定性良好，声波检测结果是有效的。

4.2 渗漏

由于近几年云南干旱少雨，截至2013年2月，马鹿塘水库蓄水高程2020.1m，库容100万m3，虽未达到正常蓄水位2027.60m，但坝面一直未出现渗水点，说明通过坝体填筑质量的控制，砌体的孔隙率和密实度达到了设计要求，坝体不存在渗漏通道，声波检测结果是有效的。

5 结 语

浆砌石重力坝填筑后天然容重的高低，关系到整个坝体坝基的抗滑稳定安全，在施工过程中能够实时掌握坝体天然容重，控制填筑质量尤为重要。传统的现场天然容重试验操作繁琐，耗工耗时，检测成本较高又容易影响施工进度。而测试浆砌石体的声波波速，通过换算后可掌握坝体的密实度和天然容重，为声波物探检测发展拓宽了新思路。

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4 陈钢花, 王永刚. Faust公式在声波曲线重构中的应用[J]. 勘探地球物理进展, 2005, 28(2):125-129.

5 红河州水利水电勘察设计研究院. 金平县马鹿塘水库初步设计报告[R]. 蒙自:红河州水利局, 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