1、,,巖 體 加 固 新 方 法 應(yīng) 用,黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院,RPDRI, YRCC,引 言,巖體的灌漿、地下水排水和錨固，統(tǒng)稱其為巖體加固。經(jīng)過工程加固的巖體，統(tǒng)稱為工程巖體。,引 言,經(jīng)過內(nèi)外動力作用后的天然巖體內(nèi)，形成了許多結(jié)構(gòu)面，以致于常不能滿足工程要求，使用優(yōu)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(jìn)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(yīng) 用,1 國內(nèi)外現(xiàn)行巖

2、體加固方法 2 優(yōu)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(nèi)外現(xiàn)行巖體加固方法,《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》《輾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》《水工預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計規(guī)范》《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》,1 國內(nèi)外巖體加固勘察設(shè)計現(xiàn)狀,對 巖體的灌漿、地下排水和錨固工程，以

3、及國外的巖體加固工程，都有大體相同的規(guī)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(shè)定的加固鉆孔的孔口間距與孔排距，都基本上是定數(shù)，大多在2～4m之間。,1 國內(nèi)外巖體加固勘察設(shè)計現(xiàn)狀,巖體內(nèi)分布的結(jié)構(gòu)面是三維的，多是陡傾角(＞60°)。用擬定巖體加固鉆孔參數(shù)的方法，其加固效果是很差的。,1 國內(nèi)外巖體加固勘察設(shè)計現(xiàn)狀,例如: 某大型水電站的壩基為多裂隙的石灰?guī)r，其透

4、水透漿的裂隙傾角，絕大多數(shù)為80°～85°。采用了垂直鉆孔進(jìn)行防滲帷幕灌漿。 灌后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：有97.73%的揭露點沒有發(fā)現(xiàn)水泥漿液痕跡；有92.77%的揭露點未發(fā)現(xiàn)化學(xué)漿液的痕跡。,1 國內(nèi)外巖體加固勘察設(shè)計現(xiàn)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(shù)陡于80°，采用垂直鉆孔且不考慮灌漿條件而進(jìn)行高壓灌漿，在沒有透漿裂隙(更沒

5、有巖溶)的泥(頁)巖層內(nèi)，造成每米灌漿耗灰量竟達(dá)10多噸的結(jié)果。(見照片),巖 體 加 固 新 方 法 應(yīng) 用,1 國內(nèi)外現(xiàn)行巖體加固方法 2 優(yōu)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(yōu)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(jié)構(gòu)面和不透水更不透漿的巖塊組成。巖體內(nèi)分布都有穿越相

6、對較多結(jié)構(gòu)面的矢量，可利用計算機(jī)搜索到這個矢量。將較優(yōu)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(dá)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(jié)構(gòu)面發(fā)育程度相對均質(zhì)區(qū)內(nèi)，以某一點為圓點向全方位輻射。,2 優(yōu)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(nèi)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(nèi)，可擬定

7、18條輻射線。這樣，我們可以組合出1296個比選矢量。,2 優(yōu)選巖體加固孔孔向,（二）矢量比選?弧面巖體,在透水透漿結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度相對均質(zhì)區(qū)內(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)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(yōu)選巖體加固孔孔向,（二）矢量比選?

8、效益系數(shù),每一比選矢量都可能遇到若干條透水透漿結(jié)構(gòu)面。以相臨同組兩結(jié)構(gòu)面的間距，與標(biāo)準(zhǔn)孔穿越相鄰?fù)M兩結(jié)構(gòu)面的間距相比，其比值為效益系數(shù)。效益系數(shù)是評價比選矢量穿越結(jié)構(gòu)面能力的唯一評價指標(biāo)。,2 優(yōu)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(shù)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(yōu)選巖體加固孔孔向,巖 體 加 固 新 方 法 應(yīng) 用,1 國

9、內(nèi)外現(xiàn)行巖體加固方法 2 優(yōu)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(nèi)的各類結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)約巖體加固工

10、作量，孔口間與孔排間的距離，應(yīng)小于各類結(jié)構(gòu)面在該方向上的分布長度。,透水透漿結(jié)構(gòu)面的形狀，有矩形、長方形、橢圓形、圓形等。 矩形、長方形結(jié)構(gòu)面多分布在硬軟（較軟）巖互層中的堅硬巖層內(nèi)。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(zhì)塊體巖體內(nèi)，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(jié)構(gòu)面形狀,3 加固鉆孔孔口間距

11、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(jié)構(gòu)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

12、口間距與孔排距方向上的分布長度,（1） 計算與優(yōu)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(jié)構(gòu)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

13、分布長度,（三）透水透漿結(jié)構(gòu)面在孔口間距與孔排距方向上的分布長度,4、透水透漿結(jié)構(gòu)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(jù)各類工程要求，選擇加固鉆孔穿透透水透漿結(jié)構(gòu)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(yīng) 用,1 國內(nèi)外現(xiàn)行巖體加固方法 2 優(yōu)選巖體加固鉆孔孔向 3 加固鉆孔

14、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(jìn)口閘群地基的固結(jié)灌漿、引水隧洞出口邊坡內(nèi)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(jié)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(jié)灌漿、地下廠房排水等工程中得到了應(yīng)用，取得了提高巖體加固

15、質(zhì)量、節(jié)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(yīng) 用,1 國內(nèi)外現(xiàn)行巖體加固方法 2 優(yōu)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

16、加固孔分析,一、黃河小浪底水利樞紐進(jìn)水閘群地基進(jìn)行60°鉆孔固結(jié)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(gòu)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(tǒng)方法，即與開挖面成垂直方向布