張自信

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項(xiàng)目背景

關(guān)峽水庫(kù)全壩基礎(chǔ)段均進(jìn)行帷幕灌漿，單排孔距1.5m，灌漿壓力為1.5MPa。由水庫(kù)正常蓄水位與壩基、左右壩肩基巖上部中等透水至弱透水帶交接位置判定，壩基防滲帷幕灌漿軸線沿壩基心墻軸線上游0.5m布置，并向左右岸壩頭以外山梁延伸，帷幕長(zhǎng)度從左至右總長(zhǎng)度為363m，心墻底部與壩基巖石之間現(xiàn)澆C20混凝土心墻基座，防滲軸線與壩軸線距離2m，左壩肩68m，右壩肩岸坡陡峭，設(shè)置3m×3m城門(mén)洞型灌漿平洞長(zhǎng)度為16.45m。帷灌深度深入5Lu線以下5m。

2 壓水試驗(yàn)應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)劣分析

在帷幕形成初期，壓水試驗(yàn)是檢查灌漿防滲效果的主要方法。該試驗(yàn)對(duì)巖土層基本不會(huì)產(chǎn)生大的擾動(dòng)，由于水壓力的影響，有一定概率產(chǎn)生抬動(dòng)變形破壞，但就巖層的整體性及試驗(yàn)機(jī)理而言，優(yōu)點(diǎn)在于：（1）無(wú)須考慮樣本的選擇性，不會(huì)因樣本選擇偏差導(dǎo)致結(jié)果的差異性；（2）樣本容量較大，對(duì)每一個(gè)孔段均需進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查，可保證較大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，容易發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)規(guī)律，對(duì)單孔及整個(gè)帷幕均有很好的指導(dǎo)效果；（3）快捷經(jīng)濟(jì)，由于壓水試驗(yàn)的機(jī)理簡(jiǎn)單，作為一種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)能很好地反映巖層滲透性的真實(shí)情況，具有較高的應(yīng)用實(shí)際價(jià)值，結(jié)果在試驗(yàn)完成后即可產(chǎn)生，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的比照及施工過(guò)程的影響較小。

壓水試驗(yàn)在透水性評(píng)價(jià)及防滲效果分析上的應(yīng)用也是有局限性的，邊界條件較為復(fù)雜，雖可通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算試驗(yàn)壓力P、巖體透水率q、滲透系數(shù)K等，但在計(jì)算相關(guān)參數(shù)時(shí)，不可避免地在計(jì)算模型和確定邊界條件上采用一些簡(jiǎn)化假設(shè)，就統(tǒng)計(jì)學(xué)而言，很難保證相關(guān)參數(shù)和實(shí)際狀態(tài)的符合性，做到對(duì)巖體滲透性的理想表征，而且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上也很難通過(guò)相關(guān)手段檢視該種符合性的概率問(wèn)題，該問(wèn)題的解決也將成為該試驗(yàn)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前景，即如何通過(guò)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析結(jié)合其他試驗(yàn)手段最大化地消除該隱蔽工程試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的差異性。存在單孔局限性，壓水試驗(yàn)?zāi)壳皟H能對(duì)孔深區(qū)間內(nèi)側(cè)向有限范圍的灌漿進(jìn)行檢視復(fù)核，不能與相鄰孔段的聯(lián)動(dòng)及整體性進(jìn)行比照分析，只有“一孔之見(jiàn)”。

3 壓水試驗(yàn)對(duì)可灌性的檢測(cè)

就水庫(kù)大壩而言，由于工程規(guī)模、地質(zhì)條件、使用功能、壩型的不同，對(duì)大壩地基防滲處理的要求也是不同的，具體來(lái)說(shuō)每個(gè)工程的施灌條件也是不一樣的。在帷幕灌漿正式施工前，為取得合理控制參數(shù)，試驗(yàn)位置的選擇，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和工程地質(zhì)情況進(jìn)行分析，對(duì)工程所處巖層進(jìn)行分區(qū)，確定試驗(yàn)地點(diǎn)，達(dá)到少而精、具有充分代表性的目的，該工程在左壩肩（0+132.22～0+139.72、0+194.38～0+230.38）布 設(shè)了85～89#試驗(yàn)孔位，進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，采用三點(diǎn)五段法壓水試驗(yàn)，工作模式采用小循環(huán)，驗(yàn)證壩基巖層的可灌性。選定有代表性的先導(dǎo)孔對(duì)于灌漿作業(yè)是極為重要的，裂隙沖洗及壓水試驗(yàn)的結(jié)果在一定程度上反映了巖體裂隙發(fā)育情況和透水性，得出單位注入量（吸漿量），進(jìn)而驗(yàn)證防滲帷幕的合理深度和分段灌漿壓力，為灌漿提供依據(jù)。目前就成孔質(zhì)量而言，壓水試驗(yàn)是作為終孔的主要依據(jù)。試驗(yàn)段各次序孔壓水試驗(yàn)透水率區(qū)間分布表如表1所示。

表1 試驗(yàn)段各次序孔壓水試驗(yàn)透水率區(qū)間分布表

試驗(yàn)段各次序孔壓水試驗(yàn)透水率頻率曲線圖如圖2所示。

從表1和圖2中的結(jié)果進(jìn)行分析，巖體透水率分布區(qū)間為10～100Lu，I序孔為62.5%、Ⅱ序孔為62.5%、Ⅲ序孔為43.8%，說(shuō)明裂隙還是較發(fā)育的，局部存在地質(zhì)不良的情況，如果進(jìn)行灌漿，將能起到較好的效果。

圖2 試驗(yàn)段各次序孔壓水試驗(yàn)透水率頻率曲線圖

4 P-Q曲線分析

根據(jù)J1檢查孔繪制的P-Q曲線圖，從流態(tài)和裂隙狀態(tài)兩個(gè)方面進(jìn)行分析。01段為層流，說(shuō)明裂隙狀態(tài)由于壓力較小，尚未發(fā)生明顯變化；02段為充填型，說(shuō)明裂隙狀態(tài)發(fā)生了變化，而且有部分小的堵塞產(chǎn)生，初步估計(jì)為細(xì)小顆粒導(dǎo)致的半封閉狀態(tài)；03～08段均為紊流型，呈現(xiàn)一種非線性的壓力流量關(guān)系，但裂隙狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生大的變化。在整個(gè)壓水試驗(yàn)過(guò)程中，壓水曲線也沒(méi)有出現(xiàn)擴(kuò)張和沖蝕，說(shuō)明在某一壓力狀態(tài)下，裂隙既沒(méi)有出現(xiàn)彈性擴(kuò)張，又沒(méi)有出現(xiàn)滲透性增大的情況，初步判定地質(zhì)條件除有少部分細(xì)顆粒存在，巖體基本處于半封閉狀態(tài)，而在這種狀態(tài)下進(jìn)行的灌漿，質(zhì)量是有保障的。J1檢查孔分段P-Q曲線如圖3所示。

圖3 J1檢查孔分段試段最大壓力P-壓入流量Q關(guān)系曲線

5 壓水試驗(yàn)對(duì)灌漿初期質(zhì)量的檢查

（1）檢查孔的作用主要是針對(duì)部分地質(zhì)情況較差、關(guān)鍵部位，可以有效檢查灌漿效果，同時(shí)利用檢查孔對(duì)部分薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)灌。以本工程為例，試驗(yàn)段布設(shè)1個(gè)檢查孔，并且每一塊10m心墻基座砼板布設(shè)1個(gè)檢查孔，同時(shí)保證每個(gè)單元有1個(gè)檢查孔。由于帷幕灌漿一般工程量較大，對(duì)所有的鉆孔進(jìn)行芯樣采取是不現(xiàn)實(shí)的，也沒(méi)有必要，因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)檢查孔取芯數(shù)量進(jìn)行界定。

（2）以J1檢查孔為例，在0.3MPa、0.6MPa、1MPa的設(shè)計(jì)壓力變化情況下，流量的變化基本上呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，而呂榮值卻沒(méi)有發(fā)生明顯變化，均在設(shè)計(jì)5Lu以下。灌漿效果主要取決于檢查孔水壓試驗(yàn)結(jié)果，但同時(shí)對(duì)芯樣進(jìn)行地質(zhì)分析綜合評(píng)定灌漿質(zhì)量。對(duì)J1檢查孔巖性進(jìn)行分析，以灰綠色砂巖或粉砂巖為主，間夾板巖及粉砂質(zhì)千枚巖，這從另一方面驗(yàn)證了巖體的滲透性與P-Q曲線分析結(jié)果一致。J1檢查孔單孔三點(diǎn)五段法壓水試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表4所示。

表4 J1檢查孔單孔三點(diǎn)五段法壓水試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)束語(yǔ)

帷幕灌漿技術(shù)作為一項(xiàng)隱蔽工程，根據(jù)壓水試驗(yàn)確定合理的控制參數(shù)，做好壓水試驗(yàn)對(duì)質(zhì)量控制關(guān)鍵工藝的檢測(cè)工作，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析能較好地檢查防滲效果。由于巖層可變性強(qiáng)，加之灌漿活動(dòng)與巖層間的作用機(jī)理難以準(zhǔn)確把握，故質(zhì)量事故的出現(xiàn)概率及可控性是較差的，所以重視和強(qiáng)化帷幕灌漿中的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)工作是很有必要的，而壓水試驗(yàn)作為主流的方法，就目前而言，是最常規(guī)和最可靠的技術(shù)檢測(cè)手段，在一定程度上保證了灌漿質(zhì)量，但如何與其他控制性灌漿效果評(píng)價(jià)方法合理結(jié)合，有待進(jìn)一步深入研究。