[发明专利]基于微震监测的大坝坝肩潜在渗流通道识别方法

说明书

本发明提供了一种基于微震监测的大坝坝肩潜在渗流通道识别方法，步骤如下：①圈定监测区域，布置传感器和爆破孔；②于不同时间点分别在各爆破孔中进行爆破，记录各次爆破产生的弹性波的起跳时刻，计算岩体平均等效波速；③通过微震监测系统对监测区域进行监测，测定监测区域产生的微震事件的震源位置及微震发生时刻，作出震源位置空间分布图，当微震事件的震源位置在监测区域的某一或某些局部区域聚集且呈现条带状或面状分布时，则相应的局部区域中即存在潜在渗流通道。本发明的方法可更准确地识别水电站蓄水过程中和蓄水期间出现的潜在渗流通道，有利于更好地保障水电站的安全建设与安全运营。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，特别涉及一种基于微震监测的大坝坝肩潜在渗流通道识别方法。

背景技术

水电站是将水能转化为电能的综合工程设施，水电站枢纽包括挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物等，其中挡水建筑物和厂房枢纽是水电站重要组成部分。据统计，国内外的水电站事故大多是拦水建筑物事故，也就是拦水大坝系统出现了问题。拦水大坝包括混凝土重力坝、拱坝、土石坝、堆石坝、拦河闸等。拱坝作为一种经济性和安全性都很好的大坝，在国内外得到了广泛地应用，例如国内的白鹤滩拱坝、二滩拱坝，国外的拉西瓦坝等。目前，中国西部越来越多的水电站采用大型特高拱坝作为拦水建筑物，这也对拱坝坝肩围岩的稳定性提出了很高的要求。

建设在深山峡谷中的拱坝坝肩多为裂隙岩体，国内外针对裂隙岩体的渗流特性和加固处理有许多研究成果。对于裂隙岩体渗流的估计和计算，大多通过实验模型和数值计算模拟出裂隙岩体中的渗流情况，但是大多数情况下难以与实际工程情况吻合。对于裂隙岩体的加固处理，多通过帷幕灌浆、弱层置换、开挖浮土等工程处理措施。这些大多是针对大坝建设时的坝肩裂隙岩体的数值计算及加固处理，而大坝在蓄水过程中以及蓄水期坝肩裂隙岩体的裂隙的发展情况并不能得到有效监测。

在工程建设中，帷幕灌浆和弱层置换是针对在边坡开挖前已经探明的节理裂隙的处理措施，在坝肩边坡开挖过程中，由于卸荷作用存在，坝肩内部会萌生许多微裂隙。由于探测手段的局限性，它们经常被忽略，这成为拱坝的一大安全隐患。在水电站蓄水过程中和蓄水期间，坝肩承受着拱坝的全部推力，巨大的推力将使得坝肩围岩微裂隙萌生发育，也将激活原生裂隙扩张贯通。水电站大坝蓄水后，地下水位陡升，地下水渗透压力随之增大。地下水渗透压力的增大和微裂隙的广泛发育将会在坝肩围岩中形成许多渗流通道，弱化坝肩围岩，极易引发安全事故。因此，大坝坝肩的潜在渗流通道的准确、有效地识别对于水电站安全建设与运营举足轻重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微震监测的大坝坝肩潜在渗流通道识别方法，以更准确和有效地识别水电站蓄水过程中和蓄水期间出现的潜在渗流通道，从而更好地保障水电站的安全建设与安全运营。

本发明提供的基于微震监测的大坝坝肩潜在渗流通道识别方法，步骤如下：

①圈定大坝坝肩围岩作为监测区域，将微震监测系统的传感器安装在监测区域的岩体上，传感器至少为4个，各传感器异面安装于不同高程，将各传感器与微震监测系统的采集仪相连，然后将所述采集仪与微震监测系统的主机部分连接；建立三维直角坐标系，测量各传感器的坐标，将第i个传感器的坐标记作(x_i,y_i,z_i)；在隧道内的岩体上设置至少1个爆破孔，测量各爆破孔孔底中心处的坐标，将第j个爆破孔孔底中心处的坐标记作(X_j,Y_j,Z_j)；

②在各爆破孔的孔底安装炸药，于不同时间点分别在各爆破孔中进行一次爆破，通过传感器记录各次爆破产生的弹性波的起跳时刻，将第j个爆破孔的爆破时刻记作t_j，将第j个爆破孔爆破后第i个传感器接收到爆破产生的弹性波的起跳时刻记作t_ji；