巖體加固新方法應用 黃河水利委員會勘測規劃設計研究院 RPDRI YRCC 引言 巖體的灌漿 地下水排水和錨固 統稱其為巖體加固 經過工程加固的巖體 統稱為工程巖體 引言 經過內外動力作用后的天然巖體內 形成了許多結構面 以致于常不能滿足工程要求 使用優選孔向 孔口間距和孔排距的巖體加固新方法 對天然巖體進行加固 可使其成為合乎工程要求的工程巖體 巖體加固新方法應用 1國內外現行巖體加固方法2優選巖體加固鉆孔孔向3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度4巖體加固新方法的用途5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 1國內外現行巖體加固方法 水利水電工程地質勘察規范 輾壓式土石壩設計規范 混凝土重力壩設計規范 水工隧洞設計規范 水工預應力錨固設計規范 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范 1國內外巖體加固勘察設計現狀 對巖體的灌漿 地下排水和錨固工程 以及國外的巖體加固工程 都有大體相同的規定 所有巖體加固鉆孔的孔向 都基本上是固定的 即孔向與地面或開挖面成垂直方向 設定的加固鉆孔的孔口間距與孔排距 都基本上是定數 大多在2 4m之間 1國內外巖體加固勘察設計現狀 巖體內分布的結構面是三維的 多是陡傾角 60 用擬定巖體加固鉆孔參數的方法 其加固效果是很差的 1國內外巖體加固勘察設計現狀 例如 某大型水電站的壩基為多裂隙的石灰巖 其透水透漿的裂隙傾角 絕大多數為80 85 采用了垂直鉆孔進行防滲帷幕灌漿 灌后經檢查發現 有97 73 的揭露點沒有發現水泥漿液痕跡 有92 77 的揭露點未發現化學漿液的痕跡 1國內外巖體加固勘察設計現狀 又如 某特大型水庫壩基為多裂隙砂巖與泥 頁 巖互層 砂巖中的透水透漿裂隙面的傾角 絕大多數陡于80 采用垂直鉆孔且不考慮灌漿條件而進行高壓灌漿 在沒有透漿裂隙 更沒有巖溶 的泥 頁 巖層內 造成每米灌漿耗灰量竟達10多噸的結果 見照片 巖體加固新方法應用 1國內外現行巖體加固方法2優選巖體加固鉆孔孔向3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度4巖體加固新方法的用途5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 2優選巖體加固孔孔向 一 原理天然巖體由透水或也透漿的各類結構面和不透水更不透漿的巖塊組成 巖體內分布都有穿越相對較多結構面的矢量 可利用計算機搜索到這個矢量 將較優矢量作為巖體加固鉆孔矢量 可最大限度地提高巖體加固效果 使其達到合乎工程要求的工程巖體 二 矢量比選 平面巖體 在透水透漿結構面發育程度相對均質區內 以某一點為圓點向全方位輻射 2優選巖體加固孔孔向 二 矢量比選 平面巖體 若每隔5 擬定一個輻射線 在全方位內可以有72個輻射線沿擬定的每一輻射線 擬切一個剖面 從0 90 傾角內 可擬定18條輻射線 這樣 我們可以組合出1296個比選矢量 2優選巖體加固孔孔向 二 矢量比選 弧面巖體 在透水透漿結構面發育程度相對均質區內 在平切豎井圓周剖面上 或從圓形隧洞橫切圓周剖面上 以垂直某一點位圓面的加固鉆孔為標準孔 向左和向右 向上和向下 每相隔10度為一比選矢量 這樣每層會有七個比選矢量 7層比選矢量 可以組合成48個不同方位不同傾角的比選矢量 照片二 2優選巖體加固孔孔向 二 矢量比選 效益系數 每一比選矢量都可能遇到若干條透水透漿結構面 以相臨同組兩結構面的間距 與標準孔穿越相鄰同組兩結構面的間距相比 其比值為效益系數 效益系數是評價比選矢量穿越結構面能力的唯一評價指標 2優選巖體加固孔孔向 二 矢量比選 選定矢量 在諸比選矢量中 在考慮施工方便的情況下 選取效益系數較大的矢量作為巖體加固的矢量 以最大限度地提高巖體加固鉆孔的加固效果 2優選巖體加固孔孔向 巖體加固新方法應用 1國內外現行巖體加固方法2優選巖體加固鉆孔孔向3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度4巖體加固新方法的用途5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度 一 原理天然巖體內的各類結構面 在三維方向上的分布 投影 長度不盡相同 巖體加固鉆孔的孔口間距與孔排距方向上的各類結構面的分布長度也不盡相同 為最大限度地提高巖體加固效果和節約巖體加固工作量 孔口間與孔排間的距離 應小于各類結構面在該方向上的分布長度 透水透漿結構面的形狀 有矩形 長方形 橢圓形 圓形等 矩形 長方形結構面多分布在硬軟 較軟 巖互層中的堅硬巖層內 裂隙面的長邊分布于堅硬巖層地層面上 裂隙面的短邊長 深 度 約等于堅硬巖性層的厚度 橢圓形 圓形裂隙面多分布于均質塊體巖體內 圓的直徑大小 決定于裂隙面的出露長度和弧形裂隙的拱高兩要素 二 透水透漿結構面形狀 3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度 計算那些與加固剖面線相交的裂隙 求其在剖面線方向上的分布長度 1 裂隙面走向線平行剖面線且傾向剖面線時 裂隙出露長度即為裂隙面在加固剖面線上的分布長度 2 裂隙面走向線垂直剖面線時 計算裂隙傾向深度在剖面線上的投影長度 3 裂隙面走向線與剖面線斜交時 計算裂隙傾向剖面線的那段裂隙的投影長度 三 透水透漿結構面在孔口間距與孔排距方向上的分布長度 1 平面巖體裂隙在剖面線上的分布長度 3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度 1 計算與優選孔向垂直方向上的投影長度 2 計算裂隙在豎軸方向上的投影長度 三 透水透漿結構面在孔口間距與孔排距方向上的分布長度 2 裂隙在豎井平剖面上和豎軸上的分布長度 1 計算裂隙在橫剖面方向上的水平分布長度 2 計算裂隙在縱剖面方向上的水平分布長度 3 計算裂隙在橫剖面方向上的垂直分布長度 3 裂隙在隧洞橫剖面上和縱軸方向上的分布長度 3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度 三 透水透漿結構面在孔口間距與孔排距方向上的分布長度 4 透水透漿結構面在孔口間距與孔排距方向上分布長度的累計頻率計算 將計算的各類分布長度 按長度大小 分類排出順序 而后按下表格式計算累計頻率 根據各類工程要求 選擇加固鉆孔穿透透水透漿結構面的保證率 累計頻率 3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度 巖體加固新方法應用 1國內外現行巖體加固方法2優選巖體加固鉆孔孔向3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度4巖體加固新方法的用途5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 小浪底水利樞紐的部分左岸防滲帷幕灌漿 引水隧洞進口閘群地基的固結灌漿 引水隧洞出口邊坡內排水隧洞的排水孔山西省垣曲后河水庫防滲帷幕灌漿吉林省延邊上溝水庫的壩基固結灌漿 防滲帷幕灌漿河南省南陽回龍抽水蓄能電站的部分壩基防滲帷幕灌漿 引水隧洞圍巖固結灌漿 地下廠房排水等工程中得到了應用 取得了提高巖體加固質量 節省工程投資60 400 的可喜成績 4巖體加固新方法的用途 巖體加固新方法應用 1國內外現行巖體加固方法2優選巖體加固鉆孔孔向3加固鉆孔孔口間距與孔排距方向上的分布長度4巖體加固新方法的用途5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 1 鉛直與傾斜防滲帷幕的比選加固鉆孔 5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 2 邊坡加固的比選加固鉆孔 5各類巖體加固情況及部分比選加固孔分析 一 黃河小浪底水利樞紐進水閘群地基進行60 鉆孔固結灌漿的情況 實例 二 河南省南陽回龍抽水蓄能電站 下庫左壩肩防滲帷幕灌漿 采用灌漿鉆孔傾角60 的灌漿情況 實例 三 河南省南陽回龍抽水蓄能電站 在花崗巖閃長巖巖體邊坡上 分布有大量的陡于80 傾角的構造裂隙 實例 四 河南省南陽回龍抽水蓄能電站 在大量分布陡于80 傾角的邊坡上 采用傳統方法