关键词：坝基岩体；固结灌浆；声波测井；地震CT；成果分析1前言
当坝基岩体存在破碎或局部的不连续架空裂隙时，破坏了岩体的均一性，不利于建坝。为了改善基础岩石的力学性能，增强坝基整体性，减少沉陷变形，需要对坝基岩体进行灌浆处理。利用物探弹性波测试技术，对坝基岩体灌浆质量进行全面检测，为坝基岩体灌后质量的评价和利用提供科学依据。该技术作为工程质量检测的重要手段，以其简便、快速、经济等优点，受到工程技术人员的青睐和重视，并在工程质量检测中，通过对岩土体的原位对比测试，了解岩土体结构性状，计算岩土体的动力学参数，以便对工程质量进行分析和评价，得到愈来愈广泛的应用，使其在工程质量检测中不断得到总结、完善、提高和发展。
2工程概况
黄河沙坡头水利枢纽位于黄河干流上，南依香山山脉北麓，北邻腾格里沙漠南缘，东北部为卫宁盆地。行政隶属宁夏回族自治区中卫县。坝址距中卫县城约20km，北距包兰铁路2.5km；区内交通以陆路为主较方便。该枢纽是一项以灌溉、发电为主的综合利用工程。总库容0.26亿m3，总装机容量11.6万kW，灌溉面积8.95万hm2。
枢纽主要由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高37.6m；副坝位于黄河左岸Ⅰ级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长1km以上。此外，左岸还分布有导流明渠、交通桥、水源地等。
3坝区地质情况简介
区内地势南西高而北东低，相对高差500～1000m。黄河自西向东流经坝址区，河谷呈不对称“U”形谷。坝址左岸地势相对平缓，为黄河Ⅰ级阶地，岸边有美利渠与黄河平行展布，副坝和水源地则位于腾格里沙漠南缘；右岸为香山山脉北麓，岸边有羚羊角渠与黄河平行展布，羚羊角渠南侧地形较陡，且冲沟发育。坝址区附近有石炭系、第三系、第四系地层发育。
主坝坝基地层岩性为石炭系(C)灰质泥岩、杂色泥岩、炭质页岩，夹有砂岩、灰岩透镜体。受多期构造运动影响，岩体中隐微裂隙发育，多呈鳞片状。
右坝肩灌浆区所涉及的地层岩性主要为砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩等。岩层倾向南东，倾角较大。
副坝、导流明渠、交通桥及水源地部位分布着厚层第四系松散堆积物，上部为风积砂，下部则为厚层砂砾石层；基岩为第三系上新统临夏组(N2l)的棕红色、紫红色砂质粘土岩，局部夹有砾岩。
4物探方法
(1)声波测井：以岩土体的弹性特征为基础，通过测定岩土体的声波传播速度及其它声学特点（如声波传播幅度、频率及衰减等）的不同，达到研究地层特性的目的。
实测工作在钻孔内进行，且由下而上逐点测试，测试点间距0.2m。
声波测井流程为Ⅰ序(选择G2、G4孔)、Ⅱ序(选择G6、G8孔)、Ⅲ序(G9、G10孔)灌浆孔的灌前测试和灌后及J1检查孔测试，具体布置见图1；
(2)地震波CT技术：以岩土体的弹性特征为基础，通过测定孔间岩土体的地震波传播速度，进行地震波CT成像分析，达到对孔间岩土体的研究和评价之目的。
坝址右坝肩岩体灌浆区地震波CT测试是在W1和W2钻孔中进行的。每次序CT剖面测试时，首先在W1孔0.0～24.0m激发，在W2孔0.0～20.0m段接收，然后互换在W2孔0.0～24.0m激发，在W1孔0.0～20.0m段接收。激发震源为雷管，激发间距为1.0m，接收道间距2.0m。
W1～W2钻孔间岩体地震波CT测试流程为Ⅰ序孔灌前、Ⅱ序孔灌后(龄期15d)、Ⅲ序孔灌后(龄期18d)波速对穿测试。5资料解释与成果分析
5.1声波测井
根据野外实测数据，分别按（1）、（2）式计算两接收换能器间岩体的纵波速度Vp、灌浆波速提高率R(记录点为两接收换能器的中点)。
(1)岩体纵波速度Vp：
式中Vp为岩体的纵波速度(m/s)；L为两接收换能器间距(m)；△t为两接收换能器间声波旅行时差(s)；
(2)灌浆波速提高率R：
式中R为灌浆波速提高率；Vp1为灌浆前岩体纵波速度(m/s)；Vp2为灌浆后岩体纵波速度(m/s)。
由野外实测获得的声波速度，经统计分析可求得不同灌序的测试孔在灌前、灌后的声速参数统计值见表1。 为了解岩体声速值的灌后情况，将灌前、灌后声速成果，按不同波速段进行百分概率统计出灌前、灌后岩体声速频态曲线，见图2。由表1知：各序孔灌后岩体声速平均值相对灌前均有较大提高，灌后岩体波速离差系数也相对灌前较小，通过灌浆处理，岩体的声波速度升高，且离散度变小，说明岩体强度提高，整体性变得均一（尤其对多裂隙低波速岩体更为明显）。
由图2知：各序孔灌后岩体声速频态曲线相对灌前均向高速段明显偏移，且灌后岩体声速频态曲线相对灌前岩体声速频态曲线既规整又圆滑（尤其是低波速段岩体更为显著）。
综合分析灌浆孔及检查孔声波检测成果可知，每序孔灌后波速与灌前波速相比均有提高。平均提高率为11.5～25.7，最大提高率达52。J1检查孔测试结果与其较近的G9、G10孔相比，整体波速提高也较明显；
5.2地震波CT测试
在外业实测的地震波CT原始记录上，读取每一炮点的每一接收道的直达波初至时间。应用“WYS97工程CT软件”进行处理，从而获得W1～W2间每一成像单元的波速值，然后利用SURFER等值线处理软件，绘制出Ⅰ序孔灌前、Ⅱ序、Ⅲ序孔灌后W1～W2间波速等值线图，见图3。
处理时，采用直射线联合迭代法，岩体空间成像网格单元划分为0.5m×0.5m，迭代次数一般为15～20次，计算残差小于3.0。
结合W1～W2钻孔间岩体地质情况，分析Ⅰ序孔灌前W1～W2钻孔间岩体波速等值线(见图3(a))分布规律可知，岩体的波速及其等值线形状主要由岩性和岩层倾向控制。孔深小于3.0m，岩性主要是泥岩和页岩，其岩体平均波速值较低，其值为1560m/s；孔深大于3.0m，岩性主要为砂岩夹页岩、泥质粉砂岩等，其岩体平均波速值均相对较高，其值为2230～2820m/s。波速大于2600m/s的封闭等值线形状主要是由W1孔向W2孔倾斜分布，与岩性[1][2]下一页
