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大坝基础帷幕灌浆体爆破安全允许标准

futao 爆破拆除 2019-06-10 978 0
川渝拆除17713551981

大坝基础帷幕灌浆体爆破安全允许标准

1大坝帷幕灌浆体的性能力学指标

三峡工程坝基从总体看,工程地质条件较好。岩基主要为前震旦纪闪云斜长花岗岩,各种岩石的物理力学指标差异不大,强度高、较均一完整。微风化及新鲜岩体湿抗压强度80~100MPa,变形模量30GPa,透水性弱。不过存在以下地质问题:①风化壳较厚;

②局部断裂发育;③局部岩体透水性较大。解决这3个问题的加固和防渗的主要手段是灌浆。岩体经过灌浆固结之后,岩体的缝隙经水泥浆(采用水泥灌浆时,还有其他方法进行灌浆)充填固结,使非连续作的岩体形成一个整体,在外力作用一下,经灌浆固结后的岩体发生的是整体变形,使得岩体弹性有很大提高(灌浆前岩体受力时,其内部的裂隙产生错动或闭合,岩体变形相对较大,弹性模量较低)。长江科学院在三峡右岸导流明渠钻了

3个试验孔,做了灌前、灌后的静弹模测试,实测资料表明,岩体灌浆后的弹性模量总体比灌浆前岩体的弹性模量要大,有盖重固结灌浆后,测孔岩体弹模平均提高6.1MPa,具体见表6.1和表6.2。

表6.1三峡坝址右岸导流明渠地段有盖重固结灌浆孔灌浆前后岩石弹性模量试验数据表(1997年)

表6.1三峡坝址右岸导流明渠地段有盖重固结灌浆孔灌浆前后岩石弹性模量试验数据表(1997年)

表6.2三峡美Ⅲ坝线C区MMA灌浆前后有关指标的变化

表6.2三峡美Ⅲ坝线C区MMA灌浆前后有关指标的变化

1979年7月至1980年8月针对弱风化带的利用在美Ⅲ坝线5号平洞用三种材料进行过固结灌浆试验,在代表弱风化带下部岩体的C区,通过灌浆,岩体透水性减弱,声波参数及变形参数提高到微新岩体水平,通过灌浆补强,弱风化带下部可以作为高坝基础,灌浆效果见表6.2中的“效果”栏。

三峡工程实际施工是采用湿磨细水泥高压灌浆,为配合三峡工程主体建筑物基础灌浆试验工程施工,长江科学院受三峡工程开发总公司委托进行了三峡工程主体建筑物基础灌浆高压下浆材性能试验研究,试验成果见表6.3。此外,还进行了单轴抗压、三轴及中型抗剪强度试验,试验结果见表6.4,试验成果与历年起伏粗糙结构面抗剪(初剪)强度均值f=1.02,c=0.77MPa相比,f(峰值)增加了45%,c值增加了134%,其抗剪o-

关系式为:x=0.81o+0.70,抗剪断o-r关系式为:x=1.48o+1.80。以上成果表明,采用湿磨水泥灌浆可以提高岩石弱面的力学特性。

表6.3湿磨水泥性能试验结果(w:C=1:1)

表6.3湿磨水泥性能试验结果(w:C=1:1)

表6.4湿磨水泥灌浆前后岩石力学试验结果

表6.4湿磨水泥灌浆前后岩石力学试验结果

注括号内为灌浆缝与端面倾角。

2爆破振动对帷幕灌浆体的影响6.4.2.1帷幕灌浆体爆破破坏机理

围堰拆除爆破时,爆破动荷载以波动的形式通过保留的围堰传入堰底基岩,再由基岩传入灌浆体。从表6.2可知,灌浆前后声波值相差8%,灌浆前后密度相差很小,灌浆使得原有节理裂隙得到充填,使基岩形成一个整体,其抗震性能得到提高。爆破对帷幕的影响是对灌入裂隙内的起胶结作用的浆体产生破坏作用,主要是剪切作用对裂隙面产生破坏。

从灌浆体受爆破作用而破坏的机理分析中得到,动力破坏主要有以下3种类型:

(1)灌浆体与大坝基础混凝土交界面被拉坏或剪坏,使其粘接强度降低。

(2)灌浆体与三峡基岩交界面被拉坏或剪坏,使其粘接强度降低。

(3)灌浆体直接被破坏。

2.2破坏的可能性判别

(1)爆破振动在灌浆体中产生的动应力估算。由于帷幕灌浆区岩体的弹模及重度较周围岩体高,因此应力波从岩体中传入帷幕灌浆区,应力有所加强。假定应力波从岩体中正入射到灌浆区,则人射后的灌浆区应力及速度可按式(6.4)、式(6.5)估算:

0。=T0w=Tp。VaC(6.4)n=(paCw/oaCg)

T=2/(1+n)

式中2o、C。——未灌浆岩体的重度及声波值,kg/m3及m/s;

2a、C。——灌浆后岩体的重度及声波值,kg/m3及m/s;V。——未灌浆岩体的质点振动速度值,m/s;oa—未灌浆岩体内的应力值,MPa;a。——灌浆后岩体的应力值,MPa。

(2)灌浆体爆破安全判别指标。以前本着从严要求的目的,对维幕灌浆的爆破安全控制标准采用新浇大体积混凝土的爆破安全控制标准,即允许质点振动速度为1.2cm/s。《水电水利工程爆破施工技术规范》(DL/T5135-2001)规定7~28d龄期坝基灌浆的爆破安全允许标准为2~2.5cm/s。本工程坝基帷幕灌浆龄期远大于28d,其抗振能力应更强。

对于基础帷幕灌浆,采用质点振动速度作为安全爆破控制标准,从破坏类型来看主要是剪切破坏,帷幕灌浆的抗剪强度为:[c]=0.42MPa。三峡坝基岩体质量验收标准为:

声波速度不得低于5000m/s,岩石重度为2700kg/m3。灌浆后声波速度为5272m/s、横波速度为4000m/s,岩体重度为2800kg/m3,计算出其允许质点为5.3cm/s。

受爆破荷载作用,动力提高系数大于1.3,坝基帷幕本身受压力作用,因此其抗剪断应力值有所提高,其允许振速可达6.9cm/s以上。大朝山电站出口尾水岩坎爆破拆除试验中,实测防渗帷幕顶部混凝土层振速达8cm/s(非距爆区最近处),1号、2号堰体正式爆破时,3号堰顶实测振速达11cm/s,均未见帷幕发生渗漏,可见防渗帷幕的爆破安全允许值可提高。

通过对实测资料和防渗帷幕的抗震特性分析,依据现行的行业标准,提出大坝基础帷幕灌浆体爆破安全振速设计值为2.5cm/s,校核值为5cm/s。


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