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1、毕业论文题 目 灵丘县上沿河水电站帷幕灌浆压水实验专 业 勘查技术与工程 层 次 专升本 年 级 2009级 目 录引言11概况2-41.1工程概况1.2工作量概况1.3施工工艺1.4目的与要求2施工依据43场地工程地质条件4-53.1地形地貌3.2岩土构成和岩性特征3.3地下水4资料处理54.1透水率及渗透系数4.2单位注入量5结论及建议6参考文献7灵丘县上沿河水电站帷幕灌浆压水实验 摘 要：帷幕灌浆是在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低
2、渗透水流对闸坝的扬压力。钻孔压水试验是测定裂隙岩体的单位吸水量，并以其换算求出渗透系数，用以说明裂隙岩体的透水性和裂隙性及其随深度的变化情况，为论证坝基和库区岩体的完整性和透水程度，以及制定防渗措施和基础处理方案等提供重要依据。灵丘县上沿河水电站工程地质条件复杂, 采用帷幕灌浆的方法对岩层进行处理以满足水库对防渗要求。岩层主要为奥陶系石灰岩组成，未揭露。主要介绍了基岩帷幕灌浆试脸的钻孔、灌桨施工方法及其灌浆效果分析。为基岩帷幕灌桨积累了经验, 可供同类大型工程帷幕灌装时参考。关键词：帷幕灌浆;压水实验;渗透系数引言钻孔压水试验是工程地质勘察中最常用的原位渗透试验之一，其主要目的是测定岩体的透水
3、性，为岩体渗透特性的评价提供基本数据。目前在国内水利水电钻孔压水试验方法中，流量数据观测采用流量表，压力数据观测采用压力表。流量表和压力表均布置在孔外，试验压力的得出需综合考虑多方面因素并经过繁琐的计算，且在各个操作环节中人工误差和设备误差较为明显，得出的数据不够精确。特别是在干深孔中，只能通过提升压力阶段来完成压水试验，而根据压水规范的规定可知，三级压力的值宜分别为0.3 MPa、0.6 MPa和1.0 MPa。压力过高容易产生地层抬动，不能准确的反应地层的实际渗透情况。而双管循环法不用考虑压力损失问题，可以完成深孔三级压力五个阶段的压水试验，但是需要下两套管子，对小口径金刚石钻孔不适用，且
4、操作过程复杂费时，钻孔较深时尤其如此。该项目是灵丘县上沿河水电站帷幕灌浆施工，本工程由山西省水利设计部门按场地要求进行设计，并交予我山西煤炭地质勘察院相关部门组织进行水利水电工程地质勘察及帷幕灌浆施工的工作。参与了现场先导孔及检查孔的施工、野外钻孔地质资料的编录、钻孔压水实验、资料计算整理及编制。先导实验孔采用自上而下分段卡塞进行压水试验，采用单点法进行检验，灌浆压力为0.3MPa，压力值为灌浆压力的80%，若该值大于1 MPa时，采用1 MPa。先导孔的目的：探明施工段附近的地质情况，确定施工段合理的灌浆参数。因此应按适当的间距沿灌浆轴线布置先导孔，施工时先进行先导孔施工以取得合理的施工参数
5、，用以指导其它孔段的施工。1.概况1.1工程概况上沿河水电站位于山西省灵丘县红石塄乡上沿河村，为唐河流域梯级开发的第二级，是一引水径流式电站。本工程区距灵丘县城约11km，沿整个工区有S203省道通过，对外交通十分便利。1.2工作量概况受建设单位委托，先完成该5个先导实验孔的钻孔工作，期间采用自上而下分段卡塞进行压水试验，采用单点法进行检验，压力值为灌浆压力的80%；完成压水实验工作后进行灌浆施工。帷幕灌浆试验工作量统计表先导孔（I序孔）I序孔II序孔III序孔检查孔个个个个个526323241.3施工工艺1.3.1钻孔施工工艺： 使用GY-150型钻机，砼面用91金刚石钻头开孔，基岩使用91
6、金刚石钻头回转式钻进取芯。钻孔时采用清水钻进。1.3.2帷幕灌浆试验施工工艺（1）帷幕孔的灌浆次序灌浆施工次序的原则是逐渐缩小孔距，即钻孔逐渐加密。逐渐加密的优点是：浆液逐渐挤密压实，可以促进灌浆帷幕的连续性；能够逐序升高灌浆压力，有利于浆液的扩散和提高浆液结石的密实性；根据各次序孔的单位注入量和透水率的分析，可起到反映灌浆情况和灌浆质量的作用，为增、减灌浆孔提供论据；减少邻近孔串浆现象，有利于施工。本次灌浆试验根据设计意图采用单排孔帷幕，其施工次序是：首先钻灌第I次序孔，然后钻灌第II次序孔，最后钻灌第三次序孔。（2）灌浆施工方法本工程设计要求帷幕灌浆试验孔孔向全部采用铅直孔。孔深控制在基岩
7、下25.0m，并达到设计帷幕线底线，由于混凝土盖板厚度不同，孔深也不同，孔深一般在25.0m30.0m。采用自上而下孔口封闭式分段灌浆，段长为5.0m，具体情况可适当减小段长或增加，原则上不得大于10.0m，具体方法将孔口设置孔口封闭器，自上而下分段钻进，逐段灌浆不待凝。灌下段时上段自行复灌。射浆管距离孔底一般不大于0.5m。I序孔（为导孔）孔径75mm，开孔孔位与设计孔位的偏差不得大于10cm。孔底偏差不得大于12cm。孔内残留岩芯或沉淀物厚度不得大于20cm，岩芯取获率弱风化岩要求大于80%，局部岩石破碎或断层部位钻孔岩芯取获率可适当降低。普通的帷幕灌浆孔不留岩芯，孔径为56 mm，孔位偏
8、差与I序孔同，不大于10cm。洗孔：洗孔冲洗所用的压力可较灌浆压力稍大，但必须保证岩层或混凝土盖板不发生抬动。钻孔冲洗后立即连续进行压水、灌浆试验，因故中断时间超过2h，则在灌浆前重新进行钻孔的冲洗。要求用清水冲洗，使返水水清，冲洗时间至少20min。正式压水：先导孔、检查孔采用单点法压水，具体做法为：压水压力采用0.3Mpa。在注入率保证稳定后，进行5-6次注入率的测量。每2或4min测读一次流量，当试验结果符合下列标准之一时，压水试验工作结束，并取最终流量值做为计算值。当流量大于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的10%。当流量小于5L/min时，连续四次读数，其
9、最大值与最小值之差小于最终值的15%。连续四次读数，当流量均小于0.5L/min。简易压水：帷幕灌浆施工时的I、II、III序普通灌浆孔均做简易压水。简易压水可在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为0.3MPa。压水20min，每2或4min测读一次压入流量，取最后值作为计算流量，其成果仍以透水率表示。灌浆： 本次灌浆帷幕为基岩下8.0m，将基岩分为上下两段。上段灌浆段段长为2.0m，压力采用0.5Mpa；下段段长为6.0m，压力采用0.7Mpa。上段钻灌结束后，不待凝继续钻灌下一段，上一灌浆段自行复灌。帷幕灌浆浆液浓度按由稀浆到浓浆顺序逐级变换。开灌水灰比采用5：1，后根据灌注量情况改为3：
10、1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，水灰比不变。当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，变浓一级。注入率大于30L/min时，根据情况越级变浓。本次帷幕灌浆结束标准确定在第一段0.5Mpa、第二段0.7MPa压力下，注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，灌浆即可结束。灌浆试验区中所进行的试验性灌浆，即作为将来正式帷幕灌浆的一个组成部分，检查孔检查试验区已达到设计帷幕灌浆标准，试验区范围内不再进行第二次灌浆。封孔：封孔采用机械压力封孔
11、法，全孔灌浆完毕后，下入铁管到钻孔孔底部，用灌浆泵经铁管向孔内泵入水灰比为0.5：1的浓水泥浆，水泥浆由孔底逐渐上升，将孔内余浆或积水顶出，直到孔口换出浓浆为止。混凝土盖板薄处浅孔可采用人工捣实法封孔。1.4目的与要求1.4.1查明该水电站坝基渗漏原因及位置（与基岩接触面渗漏）；1.4.2对岩石透水性作出评价；1.4.3给出下列指标参数：岩石的渗透系数、渗流量。1.4.4确定相应区域的灌浆参数进行该水电站帷幕灌浆施工。2.施工依据 委托方提供的坝址帷幕灌浆剖面图（1）水利水电工程钻探规程（DL501392）（2）堤防工程地质勘察规程（DL501392）（3）水利水电工程地质手册(SL/T 18
12、8-96)（4）水利水电工程钻孔压水试验规程（SL25-92）（5）水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL 62-94）（6）水工建筑物水泥灌浆施工技术规范(DL/T5148-2001)3.工程地质条件（5#先导孔为例）3.1地形地貌左右岸同为裸露裸露基岩，旅游景点桃花溶洞位于右岸，地形起伏过大，属太行山余脉，该5#先导孔位于坝体A区（灌浆平洞），平洞长20米，宽3米，高3.5米，其洞底标高为797.80。3.2岩土构成及岩性特征根据野外钻探，在钻孔深度范围内，场地自上而下揭露的地层分别为：（a）、砼：主要为混凝土构成，（b）、帷幕灌浆基岩为奥陶系马家沟组（O12）石灰岩：上部以灰色为住，矿物成
13、分以方解石为主，隐晶质结构，中厚层状构造，弱风化，节理裂隙较发育，破裂面由铁质浸染褐黄色。下部呈青灰色，岩体完整，锤击声清脆，致密坚硬未揭穿。3.3地下水地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水，三种类型的地下水水力联系密切。4.资料处理4.1透水率及渗透系数根据压水试验成果，在该试验孔施工过程中，由于钻孔揭露地层，上部基岩裂隙较发育，透水率较大，根据公式透水率q=流量Q(压力P.L段长)，其中透水率最大值q为102.4Lu，基岩透水率q值在15.390.4Lu。段 次12345透水率（Lu）102.490.468.043.215.3表（a）4.2单位注入量根据灌浆施工成果，在该施工工程
14、中，遵循水灰比变换规律，透水率越大，单位注入量越大，根据公式：单位注入量（Kg/m） =水泥用量（Kg）段长（m），其中单位注入量最大值146.8 Kg/m，其他108.4 Kg/m133.79 Kg/m。段次段长m注入量L水泥用量Kg单位注入量Kg/m灌浆压力MPa131499.12344.8114.930.3251706.61542108.40.3351741.36642.5128.50.3451867.12734146.80.354.751737.37635.5133.790.3合计注入水泥量：2564.25 Kg (注：计算灌浆段长度时，混凝土部分不计在内)表（b）5.结论及建议5.1
15、灵丘县上沿河水电站帷幕灌浆工程5#试验孔达到了预期的目标，对随后的施工起到了重要的指导意义。5.2使用GY-150型地质钻机金刚石清水钻进, 在基岩层进行施工是可行的, 能够满足施工需要。在压水试验过程中，当出现回流时，应尽量详细记录有关情况（包括回流时间、回流量等），以便积累资料。5.3采用试验中的施工工艺和灌浆方法, 对本工程中的基岩裂隙进行处理是有效的。5.4对于坝基接触面破碎带的位置灌浆段长适当减小，段长应不大于2m为宜，以下灌浆段长为5m，实际施工应满足设计要求；根据岩芯分析及压水试验成果，混凝土与基岩接触面埋深较浅，灌浆水灰比遵循由稀到从5:1、3:1、1:1、0.8:1、0.6:
16、1到0.5:1的原则变换。5.5注意检查孔内在灌浆施工过程中所遇到的问题，基岩缝隙在浆液的冲击下缝隙度可能在一定程度上变宽。5.6坝体A区灌浆孔间距暂以初步设计为准，该帷幕孔终孔未达到透水率不大于5Lu，应加深一段（5m），需经监理方同意。5.7封孔：采用全孔灌浓浆封孔法，再用干性水泥封填密实抹平孔口。致谢时光匆匆如流水，三年时间过去了，转眼便是毕业时节，成人函授毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!说心里话，以水电站帷幕灌浆压水试验为题材进行研究时，还是颇有顾虑的，最大的难题在于自己对水利水电方面
17、缺乏足够的了解，面对那么多水利水电资的规范茫茫然不知从何处下手，几经酝酿思索，最终确定该题目，由此才展开此论文的撰写工作。本论文是在我的指导老师李巨文老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，李老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持。值得一提的是，冯老师宅心仁厚，闲静少言，对学生认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷。毕竟“经师易得，人师难求”，希望借此机会向冯老师表示最衷心的感谢！此外，本文最终得以顺利完成，也是与其他老师、同事的帮助分不开的，虽然他们没有直接参与我的论文指导，但在开题时也给我提供了不少的意见，
18、提出了一系列可行性的建议，在此向他们表示深深的感谢！最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对工程勘查与技术长的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！参考文献1 李茂芳 水文地质压水试验.-北京：水利电力出版社2 SL 31-2003水利水电工程钻孔压水试验规程中国水利水电出版社3 SDJ19-78水利水电工程地质勘察资料内业整理规程中国水利水电出版社，2002年4 SL55-2005中小型水利水电工程地质勘察规范中国水利水电出版社
19、5 朱 平 钻孔压水试验介绍-水文地质工程地质1957年08期6 谭志林 大坝芯样测试与压水试验 人民长江，1999年7 刘正峰水文地质手册2010年5月 银声音像出版社8 陈崇希 林敏 地下水动力学 武汉：中国地质大学出版社1999年9 DL/T5148-2001水工建筑物水泥灌浆施工技术规范附件清单附件1 5#先导实验孔帷幕灌浆成果一览表附件2 5#先导实验孔压水实验记录表附件3 5#先导实验孔帷幕灌浆施工记录表附录A（标准的附录）灌浆工程压水试验附录A（标准的附录）灌浆工程压水试验A01 压水试验的设备和仪表。在一般情况下可使用灌浆施工所用的设备和仪表，但应保持足够的精度和适宜的标值范围
20、。A02 压水试验的方法。灌浆工程一般使用一级压力的单点法，灌浆试验或先导孔可采用三级压力无个阶段的无点法。A03压水试验的压力。可根据工程具体情况和地质条件参照表A1选用适当的压力值。检查孔各孔段压水试验的压力应不大于灌浆施工时该孔段所使用的最大灌浆压力的80%。A04压入流量的稳定标准。在稳定的压力下每3min5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。A05压水试验成果的表示。压水试验的成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。在1Mpa压力下，每米试段长度每分钟注入水量为1L
21、时，q=1Lu。表A1压水试验压力值选用表A06 单点法压水试验的成果的计算方法。单点法压水试验的成果按式A1计算：q=Q/PL式中：q试段透水率，Lu；Q压入流量，L/min；P作用于试段内的全压力，Mpa；L试段长度，m。计算成果取两位有效数字。A07 五点法压水试验成果计算和表示的方法。1、以压水试验三级压力中的最大压力值（P）及相应的压入流量(Q)及公式A1求算透水率。2、根据五个阶段的压水试验资料绘制PQ曲线，并参照表A2确定PQ曲线类型。3、五点法压水试验的成果用透水率和PQ曲线的类型表示。例如，2.3(A)、8.5(D)等，2.3和8.5为试段的透水率(Lu)；(A)和(D)表示
22、该试段PQ曲线为A(层流)型和D(冲蚀)型。A08 压水试验全压力的组成和计算。1、压力表安设在孔口处的进水管上（图A1），按式A2计算压水试验压力。压力表安设在空口的回水管上（图A2），按式A3计算压水试验压力。2、压力起算零线的确定。当地下水位在试段以上时，压力起算零线为地下水位线。当地下水位在试段以下时，压力起算零线为通过试段中点的水平线。当地下水位在试段以内时，压力起算零线为通过地下水位以上的试段的中点的水平线。见图A3。图中x=（L-1）/2，s=H+x。A09地下水位的观测和确定。一个单元工程内的灌浆工程开始前可利用先导孔测定地下水位，当连续两次测得水位下降速度均小于5cm/min时，以最后的观测值作为本单元工程的地下水位值。孔口有涌水时应测定涌水压力。
