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1 工程概況

黃河沙坡頭水利樞紐工程為國家2000年西部大開發十大項目之一，位于寧夏回族自治區中衛縣境內，其上游12.1km為擬建的大柳樹水利樞紐，下游122km為已建成的青銅峽水利樞紐。工程區距自治區首府銀川市200km，距中衛縣城20km。地處黃河上游干流上，南依香山山脈北麓，北鄰騰格里沙漠南緣，是一座以灌溉、發電為主的綜合利用水利樞紐工程。
該樞(shu)紐由主壩(ba)(ba)(ba)和副壩(ba)(ba)(ba)兩(liang)部分組成，其中主壩(ba)(ba)(ba)為混凝(ning)土閘壩(ba)(ba)(ba)，最大壩(ba)(ba)(ba)高(gao)37.8m，壩(ba)(ba)(ba)長338.45m，壩(ba)(ba)(ba)頂高(gao)程(cheng)1242.6m；副壩(ba)(ba)(ba)位于(yu)黃河左岸階(jie)地(di)上(shang)，為土石壩(ba)(ba)(ba)，最大壩(ba)(ba)(ba)高(gao)15.1m，壩(ba)(ba)(ba)長529.2m。水庫正常蓄水位1240.5m，總庫容0.26億m3，總裝機容量12.03萬kW，多年(nian)年(nian)平均(jun)發電(dian)量6.06億kW·h，設計灌溉(gai)面(mian)積87.7萬畝。

2 物探任務與要求

黃河沙坡頭水利樞紐工程的物探工作始于1996年，至2003年底全部結束。期間歷經了可行性研究階段、初步設計階段和技施設計階段。各階段工作時間及任務要求如下：
⑴ 可行性研究階段物探工作于1996年進行，主要任務是通過巖體波速測試和聲波測井，劃分巖性并了解巖體動彈性參數。
⑵ 初步設計階段物探工作于2000年進行，物探任務與要求為：
① 通過聲波測井取得主壩壩基、交通橋基礎巖體結構、軟硬巖體分布規律，了解孔內軟弱夾層、構造破碎帶分布情況，以便驗證和補充鉆探資料。
② 測定巖體的縱、橫波速度，并求得泊松比、動彈性模量等參數。為壩基巖體質量評價提供依據。
③ 通過綜合物探方法查明副壩壩基地層結構及古河道分布情況。
④ 查明導流明渠、交通橋地層結構及古渠道分布情況。
⑤ 通過對灌漿前、后巖體波速測試，評價灌漿試驗效果。
⑶ 技施設計階段物探工作于2002～2003年進行，物探任務與要求為：
① 通過對壩基巖體進行地震波測試，了解基礎巖體的彈性波參數，為工程基礎巖體評價、驗收提供依據。
② 對固結灌漿的基礎巖體進行聲波檢測，通過灌漿前、后巖體波速的變化情況，評價固結灌漿效果。
③ 通過對壩基混(hun)凝土墊層進行回彈檢測，了解并查明混(hun)凝土墊層與基巖(yan)面的膠(jiao)結狀況(kuang)。

3 地形及地質簡況

3.1 地形地貌

壩址區內地勢(shi)南西高而北東低(di)，相對高差500～1000m。黃河自(zi)西向東流(liu)經(jing)壩址區，河谷呈(cheng)不對稱(cheng)“U”形(xing)谷。壩址左(zuo)岸(an)(an)地勢(shi)相對平坦，為黃河Ⅰ級階(jie)地，岸(an)(an)邊(bian)有美利渠(qu)與黃河平行(xing)展布；右岸(an)(an)為香山(shan)山(shan)脈北麓，岸(an)(an)邊(bian)有羚(ling)羊角渠(qu)與黃河平行(xing)展布，羚(ling)羊角渠(qu)南側地形(xing)較陡(dou)，且(qie)沖溝發育。

3.2 地質簡況

壩址區附近有石炭系、第三系、第四系地層發育。
主壩(ba)壩(ba)基(ji)為石(shi)炭系下統(tong)前黑山組(C1q)、臭(chou)牛(niu)溝組(C1c)、中(zhong)統(tong)靖遠組(C2j)和第三系上(shang)(shang)新統(tong)臨夏(xia)組(N2l) 地層(ceng)(ceng)。壩(ba)區位于窯上(shang)(shang)復式(shi)倒轉(zhuan)向(xiang)斜(xie)的正(zheng)常(chang)翼，巖(yan)(yan)層(ceng)(ceng)遭受(shou)構(gou)造(zao)破壞劇烈，層(ceng)(ceng)間擠壓帶、小型褶皺、揉皺，小斷層(ceng)(ceng)以及節理(li)、劈理(li)發育，泥巖(yan)(yan)呈(cheng)(cheng)大小不(bu)等的菱形塊體(ti)，炭質頁巖(yan)(yan)則呈(cheng)(cheng)鱗片狀(zhuang)(zhuang)，并(bing)具有(you)失水(shui)干裂解體(ti)，再遇(yu)水(shui)泥化的特點，使(shi)壩(ba)基(ji)巖(yan)(yan)體(ti)成為典型的極(ji)軟巖(yan)(yan)。巖(yan)(yan)層(ceng)(ceng)沿走(zou)向(xiang)和傾(qing)向(xiang)均呈(cheng)(cheng)舒緩波狀(zhuang)(zhuang)，總體(ti)產(chan)狀(zhuang)(zhuang)：走(zou)向(xiang)NE45°～EW，傾(qing)向(xiang)SE或S，傾(qing)角33°～70°。

副(fu)壩、導流(liu)明渠、交通橋及水(shui)源地部(bu)位(wei)分布著厚(hou)層(ceng)第(di)四系松散堆積物，表層(ceng)為風積砂，深部(bu)則為厚(hou)層(ceng)砂礫(li)石層(ceng)；基巖為第(di)三(san)系上新統臨夏組(N2l)的棕(zong)紅色、紫紅色砂質粘(zhan)土(tu)巖，局部(bu)夾(jia)有礫(li)巖。

4 物探方法與技術
根據不同勘查(cha)階段的任務要求，物(wu)探主(zhu)要開展了聲(sheng)波(bo)(bo)法(fa)、地(di)震波(bo)(bo)法(fa)、地(di)質雷達法(fa)、電(dian)阻率法(fa)工作。具體方法(fa)有(you)：單孔聲(sheng)波(bo)(bo)測井、聲(sheng)波(bo)(bo)對穿、地(di)震波(bo)(bo)相遇(yu)法(fa)、地(di)震波(bo)(bo)CT、瑞(rui)利面波(bo)(bo)法(fa)、高密度電(dian)阻率法(fa)、地(di)質雷達等。

⑴ 聲波法：包括單孔聲波和聲波對穿。它是彈性波測試方法之一，其理論基礎建立在固體介質中彈性波的傳播特性上，采用頻率主要為1k～30kHz和50k～1000kHz兩個頻段。該方法以人工激振的方法向介質發射聲波，在一定距離上接收受介質物理特性調制后的聲波，通過觀測和分析聲波在不同介質中的傳播速度、振幅、頻率等參數解決工程問題。本工程使用儀器為SD—1型聲波檢測儀，單孔聲波由下而上逐點測試，點距為0.2m。聲波對穿由下而上水平同步逐點測試，點距為0.1m。
⑵ 地震波法：包括地震波相遇法、地震波CT和面波法。其理論基礎與聲波法相同，采用頻率范圍為1～n×100Hz。該方法利用人工激發的地震波在彈性性質不同的地層內傳播規律，研究與巖土工程有關的地質、構造和巖土體的物理力學特性，可對工程場地和人工建筑物的適應性進行評價。本工程使用儀器為R24型工程地震儀，地震波相遇法采用4～12道接收，檢波點間距1.0m。地震波CT采用二邊對比觀測系統，激發點間距1.0m，接收點間距2.0m。面波法采用雙邊激發，12道接收，檢波點間距2.0m。
⑶ 高密度電法：以巖土體的電性特征為基礎，通過儀器觀測和分析研究即可取得地下地質結構的變化規律，以此解決巖土工程問題。本工程使用儀器為WDJD－1型多功能電測儀，選用溫納爾裝置，基本點距為2～3m，電極隔離系數為9～16。
⑷ 地質(zhi)雷(lei)達法：通(tong)過地面的發射天(tian)線(T)向地下(xia)發射高頻(pin)電(dian)(dian)(dian)磁波(bo)(bo)(主頻(pin)為數十(shi)數百(bai)乃(nai)至數千(qian)兆赫)，當(dang)它遇到地下(xia)地質(zhi)體或(huo)介質(zhi)分(fen)界面時發生(sheng)反射，并返回(hui)地面，被(bei)放(fang)置在(zai)地表(biao)的接收天(tian)線(R)接收，并由(you)主機(ji)記錄下(xia)來，形成雷(lei)達剖面圖(tu)。由(you)于電(dian)(dian)(dian)磁波(bo)(bo)在(zai)介質(zhi)中(zhong)傳播時，其路徑、電(dian)(dian)(dian)磁波(bo)(bo)場強度(du)以(yi)及波(bo)(bo)形將隨所通(tong)過介質(zhi)的電(dian)(dian)(dian)磁特(te)性及其幾何形態而(er)發生(sheng)變(bian)化。因此，根(gen)據接收到的電(dian)(dian)(dian)磁波(bo)(bo)特(te)征，既波(bo)(bo)的旅(lv)行時間(jian)(亦稱雙程走時)、幅度(du)、頻(pin)率和波(bo)(bo)形等，通(tong)過雷(lei)達圖(tu)像的處理和分(fen)析，可確定地下(xia)界面或(huo)目標體的空間(jian)位置或(huo)結構特(te)征。本工程使(shi)用儀(yi)器為RAMAC/GPR雷(lei)達系統，實(shi)測(ce)采用剖面法，且收發天(tian)線的連(lian)線方(fang)向與(yu)測(ce)線方(fang)向平(ping)行，分(fen)別選用主頻(pin)50MHz和250MHz兩種天(tian)線進行測(ce)試，記錄點(dian)距0.2～0.5m。

5 物探成果概述

在可行性研(yan)究(jiu)階(jie)段(duan)、初步設計階(jie)段(duan)、技施(shi)設計階(jie)段(duan)共提交物(wu)探測試成果報告7份，取得了一(yi)定(ding)的技術效(xiao)果。

5.1 可行性研究階段

通過對壩址區附(fu)近的鉆孔(kong)聲(sheng)波(bo)(bo)測試(shi)和右岸PD01平硐硐壁巖(yan)體的地震波(bo)(bo)測試(shi)初步掌(zhang)握了壩基巖(yan)體的彈性(xing)特征(zheng)及不同巖(yan)性(xing)巖(yan)體的波(bo)(bo)速(su)分布的基本規律。主要成果為：

⑴ 鉆孔內(nei)基巖(yan)(yan)(yan)巖(yan)(yan)(yan)體波(bo)速主要受巖(yan)(yan)(yan)性(xing)控制：第三(san)系上新統(tong)(tong)臨(lin)夏組砂(sha)質粘土巖(yan)(yan)(yan)的波(bo)速均(jun)值為2100m/s,而(er)礫(li)巖(yan)(yan)(yan)、砂(sha)礫(li)巖(yan)(yan)(yan)的波(bo)速均(jun)值為2900m/s；石炭系下統(tong)(tong)泥巖(yan)(yan)(yan)、炭質頁巖(yan)(yan)(yan)的波(bo)速均(jun)值為2560m/s,泥質灰巖(yan)(yan)(yan)、砂(sha)巖(yan)(yan)(yan)的波(bo)速均(jun)值為3500m/s，灰巖(yan)(yan)(yan)的波(bo)速均(jun)值為4000m/s。

⑵ PD01平硐巖(yan)(yan)性(xing)(xing)主要是石(shi)炭系泥巖(yan)(yan)、頁巖(yan)(yan)等(deng)，巖(yan)(yan)體(ti)裂隙發育，實測(ce)巖(yan)(yan)體(ti)彈性(xing)(xing)參(can)數為：縱波速度(du)1500～2500m/s，橫波速度(du)520～1200m/s，動彈性(xing)(xing)模量1.69～8.10GPa，表(biao)明(ming)該平硐巖(yan)(yan)體(ti)強度(du)較低。

⑶ 斷(duan)層破碎帶與泥巖(yan)、炭(tan)質(zhi)頁(ye)巖(yan)等(deng)低(di)波速(su)巖(yan)體間無明顯的波速(su)差異(yi)，而與灰巖(yan)、砂巖(yan)等(deng)高波速(su)巖(yan)體間的波速(su)差異(yi)明顯。

⑷ 該壩址(zhi)所(suo)測巖體波速與巖體風化分帶(dai)的關(guan)系不甚明(ming)顯。

5.2 初步設計階段

5.2.1地層結構

利(li)用地(di)質(zhi)雷達、高(gao)密度電阻率法(fa)、瑞利(li)面波法(fa)等(deng)綜(zong)合(he)(he)物探方法(fa)，并結(jie)(jie)合(he)(he)鉆孔資料，基本查明了導流明渠、副(fu)壩、交(jiao)通橋、水源地(di)的地(di)層結(jie)(jie)構以(yi)及(ji)古(gu)(gu)渠道(dao)(dao)、古(gu)(gu)河道(dao)(dao)的分布規律(lv)。主(zhu)要成果如下：

⑴ 導流明渠、副(fu)壩、交通橋(qiao)、水源地的(de)地層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)可分為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)結構。表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要由風(feng)積砂(sha)等第(di)四系(xi)松散(san)堆積物(wu)組成，局部出現(xian)薄(bo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)耕(geng)植土，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)1～12m，電阻(zu)率(lv)(lv)一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)500～1200Ω·m，面波(bo)(bo)(bo)速(su)度一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)150～200m/s；中(zhong)部巖(yan)性為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)砂(sha)卵礫石，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)8～26m，電阻(zu)率(lv)(lv)一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)200～500Ω·m，面波(bo)(bo)(bo)速(su)度一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)200～350m/s；下部為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)基(ji)巖(yan)，巖(yan)性為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)第(di)三系(xi)砂(sha)質粘(zhan)土巖(yan)，該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)作為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)壩基(ji)巖(yan)體，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)大于500m，電阻(zu)率(lv)(lv)一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)80～200Ω·m，面波(bo)(bo)(bo)速(su)度一般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)450～650m/s。

⑵ 古(gu)渠(qu)(qu)(qu)道(dao)主要分布(bu)在美(mei)(mei)利(li)渠(qu)(qu)(qu)北側，在平面上共有三條(tiao)展(zhan)布(bu)，主要規律為(wei)(wei)：位于導流明渠(qu)(qu)(qu)進水口(kou)附(fu)近為(wei)(wei)一(yi)條(tiao)；交通(tong)橋上游(you)20m至主壩下(xia)游(you)100m之間分為(wei)(wei)三條(tiao)；主壩下(xia)游(you)100m處至導流明渠(qu)(qu)(qu)出水口(kou)附(fu)近，最(zui)北側的兩(liang)條(tiao)古(gu)渠(qu)(qu)(qu)道(dao)合并為(wei)(wei)一(yi)條(tiao)，而鄰近美(mei)(mei)利(li)渠(qu)(qu)(qu)的那條(tiao)古(gu)渠(qu)(qu)(qu)道(dao)與美(mei)(mei)利(li)渠(qu)(qu)(qu)平行(xing)向下(xia)游(you)繼續延伸。由于這些(xie)古(gu)渠(qu)(qu)(qu)道(dao)都由粉細砂充填(tian)，所(suo)以物探(tan)異常解(jie)釋的渠(qu)(qu)(qu)底(di)深度一(yi)般為(wei)(wei)5～10m（古(gu)渠(qu)(qu)(qu)道(dao)附(fu)近正(zheng)常沉(chen)積地層的表層風積砂厚度較薄，一(yi)般小(xiao)于3m）。

⑶ 古河(he)道主要分布(bu)在左岸副壩區，其最大深度(du)不(bu)小于30m。上(shang)覆(fu)地層(ceng)為(wei)砂卵礫石，層(ceng)厚(hou)10～30m，且由導(dao)流明渠往北(bei)逐漸變厚(hou)，下伏基巖(yan)為(wei)第三系(xi)砂質(zhi)粘土巖(yan)。

5.2.2聲波測井

通過對鉆孔巖(yan)體(ti)的聲波測(ce)試，較全面地查(cha)明了壩址區內不同(tong)巖(yan)體(ti)的聲波變化規律：

⑴ 第三系(N2l)地層中，砂質粘土巖的巖體縱波平均速度為2120m/s,動彈性模量平均值6.37GPa；礫巖的巖體縱波平均速度為2400m/s，動彈性模量平均值為9.66GPa。
⑵ 石炭系(C)地層中，泥巖、頁巖、炭質頁巖、灰質泥巖、泥質粉砂巖、長石石英砂巖等巖體的縱波平均速度為2130～2410m/s,動彈性模量平均值為6.78～12.96GPa；泥質灰巖、灰巖、砂巖等巖體的縱波平均速度為3020～3690m/s,動彈性模量平均值為16.70～28.93GPa。
⑶ 斷層破碎帶的(de)縱波(bo)平均(jun)速度為2150m/s，動彈性模量平均(jun)值為6.91GPa。

5.2.3巖體地(di)震波測試

通過分析右岸PD02平硐硐壁巖體和左岸02#靜載荷試驗場地的地震波測試成果，得出下列基本結論：
⑴ 巖體彈性波參數均相對較低，縱波速度一般為1000～2500m/s，巖體動彈性模量一般為1.1～9.6GPa。
⑵ 巖體泊松比（μ）與巖體縱波速度（Vp）具有較好的相關性，相關關系為：
μ=0.4629-0.00006Vp ；  相關系數R=0.97 ………………………（1）
⑶ 巖體縱波速度各向異性差異不顯著，各向異性系數一般小于1.2。
⑷ 受開挖擾動卸(xie)荷的影響，在垂直方向上巖體(ti)具有兩層速(su)度結構(gou)，表(biao)層地(di)震縱波速(su)度僅(jin)為400m/s，埋深約為0.6～0.7m。

5.2.4右岸(an)灌漿試驗檢測

綜合分析灌漿前后巖體的聲波和地震波測試結果可知：
⑴ 壩基巖體具有一定的可灌性，灌漿后巖體強度得到一定的改善。
⑵ 地震波CT測試效果優于單孔聲波測井的測試效果，既跨孔透射法優于單孔聲波測井。
⑶ 地震波(bo)CT測(ce)試，更能客觀地評價灌(guan)漿試驗的灌(guan)漿效果。灌(guan)漿前后(hou)整體波(bo)速提高率一般為(wei)5～12%。

5.3 技施設計階段

5.3.1壩基(ji)巖體地震波測試

為提供樞紐工程壩基建基面巖體彈性波參數的建議值，我單位于壩基開挖工作前期，在擬開挖的壩基巖體上，模擬現場施工條件，進行了壩基巖體地震波測試的試驗工作。總結出了不同開挖方式對壩基巖體擾動的影響程度、原狀巖體經開挖暴露后縱波速度隨時間的變化規律、物探工作的測試方法、測試時機及壩基巖體的開挖方式，并提交了建基面巖體波速驗收標準的建議值。
在壩(ba)基開挖施(shi)工(gong)期間，采用試(shi)(shi)驗時確定的(de)(de)測試(shi)(shi)方法(fa)——地(di)震波相遇時距曲(qu)線觀測系統，以(yi)基巖面巖體(ti)基本未擾動為(wei)原則，在人(ren)工(gong)撬挖的(de)(de)保護層(ceng)上(shang)進行了(le)(le)大量(liang)的(de)(de)地(di)震波測試(shi)(shi)工(gong)作(zuo)。測線總長度累計15967m。取得了(le)(le)豐富的(de)(de)壩(ba)基巖體(ti)的(de)(de)彈性波參(can)數，為(wei)壩(ba)基巖體(ti)的(de)(de)評價、驗收提供了(le)(le)定量(liang)指標(biao)。壩(ba)基巖體(ti)地(di)震縱(zong)波速度的(de)(de)變化規(gui)律基本上(shang)反(fan)映了(le)(le)壩(ba)基巖體(ti)分(fen)布的(de)(de)規(gui)律。

5.3.2安裝間(jian)、北干電站、河床(chuang)電站、隔墩壩基礎巖體固結灌漿聲波檢(jian)測(ce)

根據初設階段灌漿試驗的檢測成果，并結合灌漿區內巖體親水性強的特點，確定了壩基巖體固結灌漿物探檢測采用鉆孔聲波透射法進行。
通過(guo)分析安裝間～隔(ge)墩壩(ba)的17對(dui)鉆孔灌漿前后(hou)(hou)聲波透射(she)的測試(shi)結(jie)果(guo)表(biao)明，雜色(se)泥巖(yan)(yan)、灰質泥巖(yan)(yan)灌漿后(hou)(hou)的波速總體平均提(ti)高(gao)率為6.3%，此結(jie)果(guo)與初設階段的測試(shi)結(jie)果(guo)基本(ben)一致；砂(sha)巖(yan)(yan)條帶灌漿后(hou)(hou)波速總體平均提(ti)高(gao)率為10.1%，說明砂(sha)巖(yan)(yan)條帶的灌漿效果(guo)相(xiang)對(dui)較顯著。

5.2.3壩基巖(yan)體混凝土墊層回彈檢(jian)測(ce)

壩基巖體混凝土墊層回彈檢測的目的是了解并查明混凝土墊層與基巖面的膠結狀況。回彈儀主要用于檢測混凝土強度，該工程中使用回彈儀（型號為HT—3000）檢測混凝土墊層與基巖面的膠結狀況是其應用范圍的拓展。檢測的基本原理如下：
當混凝土墊層與基巖膠結緊密或膠結良好時，混凝土與壩基巖體形成一個整體，此時在混凝土表面測試的回彈值應為混凝土強度的真實反映；當混凝土墊層與基巖之間膠結不良或膠結面出現架空時，由于混凝土的約束力降低而使回彈時產生顫動，造成回彈能量損失，從而導致在混凝土表面測試的回彈值低于正常混凝土強度的真實回彈值。由此，可根據實測混凝土表面回彈值的變化規律，來定性地判斷混凝土墊層與基巖的膠結狀況。
參照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T23—2001)及回彈儀的率定結果并結合工程實際情況，C20混凝土(齡期大于28天)的實測回彈平均值應不小于25.0。而實測回彈平均值小于25.0的測區是由于混凝土墊層與基巖間膠結不良或脫空所至。檢測結果表明：
基礎巖(yan)體(ti)為雜(za)色泥(ni)巖(yan)、灰質泥(ni)巖(yan)的(de)壩段，實測(ce)回(hui)彈平均值小(xiao)于(yu)25.0的(de)測(ce)區約占測(ce)區總數的(de)28.0%。說(shuo)明(ming)混凝土(tu)墊(dian)層與(yu)基巖(yan)間脫空現象較明(ming)顯(xian)；而(er)在南干電站，基礎巖(yan)體(ti)主要為砂巖(yan)。實測(ce)回(hui)彈平均值小(xiao)于(yu)25.0的(de)測(ce)區僅占該(gai)部位(wei)測(ce)區總數的(de)3.8%，說(shuo)明(ming)混凝土(tu)墊(dian)層與(yu)砂巖(yan)的(de)膠結狀況相對較好。

6 總結

可行性研究階段、初步設計階段的物探成果在技施設計階段均得到驗證，如5.2.1中的地層結構空間變化規律已在基礎開挖后得到證實，其開挖結果與物探解釋成果基本一致，取得了較好的應用效果，發揮了物探的應有作用。
縱觀可行性研究階段(duan)、初步(bu)設計(ji)階段(duan)和技施設計(ji)階段(duan)的(de)物探成果(guo)及(ji)其工(gong)作量，黃河(he)沙(sha)坡頭水利樞紐壩址區的(de)主要工(gong)程地質問(wen)題是建基(ji)巖(yan)體(ti)的(de)質量問(wen)題，所以在工(gong)程建設的(de)每個(ge)階段(duan)都進行了(le)大量的(de)基(ji)礎巖(yan)體(ti)彈性波測試，使得測試成果(guo)得到進一步(bu)加強(qiang)。下面僅就壩基(ji)巖(yan)體(ti)的(de)質量特(te)征(zheng)進行總結。

6.1 壩(ba)基(ji)巖體彈(dan)性特征

⑴ 壩基巖體彈性波普遍偏低，主要是因為巖體主要由泥、頁巖等泥質巖類組成，且巖體中破裂結構面發育，巖體破碎所致。
⑵ 實測壩基巖體地震縱波速度一般為1000～2500m/s，巖體動彈性模量一般為1.10～9.60GPa。巖體泊松比與巖體縱波速度具有較好的相關性，相關關系見（1）式。
⑶ 受巖石結構、微裂隙、劈理、層理發育影響，致使巖體波速值各向差異不顯著。壩基巖體彈性波測試結果表明：雜色泥巖、薄層灰質泥巖、厚層灰質泥巖、炭質頁巖、砂巖的平行地層走向和垂直地層走向的地震縱波速度比值分別為1.04、1.08、1.06、1.07、1.03。
⑷ 壩(ba)基巖(yan)體同一巖(yan)性(xing)的(de)聲波(bo)速(su)度(du)(du)比地(di)震(zhen)波(bo)速(su)度(du)(du)一般高約20%～40%。地(di)震(zhen)波(bo)主頻約為n×100Hz，屬低(di)頻范圍，而聲波(bo)主頻約為10k～20kHz，屬高頻范圍，雖然兩(liang)者(zhe)均屬于(yu)彈(dan)性(xing)波(bo)的(de)范疇(chou)，但由于(yu)兩(liang)者(zhe)的(de)震(zhen)源擾動(dong)機制、波(bo)源頻率、測(ce)段長度(du)(du)的(de)不同以(yi)及測(ce)試巖(yan)體具有的(de)低(di)通濾波(bo)作用的(de)影響(xiang)，使得同一巖(yan)性(xing)的(de)聲波(bo)速(su)度(du)(du)高于(yu)地(di)震(zhen)波(bo)速(su)度(du)(du)。

6.2 壩基(ji)巖體卸(xie)荷特(te)征

⑴ 爆破開挖、機械開挖對壩基巖體擾動明顯。經爆破開挖和機械開挖后，表層的縱波速度一般為400～700m/s，影響深度為0.2～0.6m。
⑵ 原狀巖體經開挖暴露后，縱波速度有隨時間延長而降低的趨勢，在11小時內縱波速度值下降5%左右。
⑶ 壩基邊坡巖體較建基面巖體卸荷影響相對較大，一般邊坡巖體地震縱波速度略低于建基面巖體地震縱波速度。如雜色泥巖、薄層灰質泥巖、厚層灰質泥巖邊坡的實測地震縱波速度平均值分別為1430m/s、1380m/s、1840m/s，而其建基面的實測地震縱波速度平均值分別為1510m/s、1460m/s、1910m/s。
⑷ 開(kai)挖(wa)方(fang)式(shi)和(he)暴露時(shi)間直接(jie)影響巖體卸荷程(cheng)度和(he)彈性波速，因(yin)此(ci)采取有效的開(kai)挖(wa)方(fang)式(shi)，減少對基礎的擾(rao)動，并及(ji)時(shi)保護對工程(cheng)來講(jiang)非常重(zhong)要。

7 體會

物探工作是各個設計階段工程勘察的重要組成部分。隨著我國水利水電事業的快速發展，類似工程今后可能還會遇到。通過黃河沙坡頭水利樞紐的工程實踐，頗有體會：
⑴ 要充分理解《規范》和《任務書》對每一勘探階段所要求的精度和深度，扎實做好每一勘探階段的基礎工作。筆者認為，黃河沙坡頭水利樞紐物探工作的布置、資料解釋比較合理，起到了前期成果指導后期工作，后期成果補充、驗證前期工作的效果。
⑵ 努力提高自身的技術水平，加大物探新方法、新技術的投入。如在重要壩段或地質條件復雜壩段，進行地震波CT測試，這樣既可加強技術效果，又可提高經濟效益。
⑶ 加大試(shi)驗工(gong)(gong)作力度，不要想當(dang)然，盲目地確定工(gong)(gong)作方法以(yi)及技術參數。該水利樞紐工(gong)(gong)程，在初設階(jie)段(duan)和技施階(jie)段(duan)均進行了(le)大量的(de)試(shi)驗工(gong)(gong)作，效果(guo)較好。

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