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高危害大坝的地球物理(测井要领)勘探与监测
宣布时间:2023-04-26 浏览次数:26110 泉源:乐发welcome登录入口
几个世纪以来,大坝一直是人类文明生长的一个主要组成部分,并且大多具有清静且高效的特点,因而被普遍使用。

大坝通常是复合体结构,具有重大的所属权,因此要在差别的羁系部分监视下运行。大坝清静的目的是阻止大坝溃坝,与灾难性溃坝的潜在成内情比,按期检查和厥后的岩土工程检测的本钱则微乎其微。

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大坝清静和维护
大坝的预期寿命通常是以几十年或几百年来盘算的,在这时代会爆发许多影响其清静事情的事务。渐进和突然的转变可能会使大坝凌驾其设计极限,在最坏的情形下可能会导致完全溃坝。
通例的维护和检查可以发明潜在的问题,是举行更深入的检测的条件,包括岩土工程要领。岩土工程师、土木匠程师、水文学家和水文地质学家现在有一系列的视察手段可以使用,其中许多装备在大坝建成时是没有的。

除了从一样平常监测和检查中发明的潜在危险而举行的进一步检测外,尚有许多其他缘故原由需要举行岩土工程评估。时间较久的大坝可能很少或没有数据,进一步检测是建议修复的条件条件。在一个事故爆发后,或在危害评估中,可能会发明需要未检测的数据。负荷改变或外地危害因素的增添,以及天气转变或地动造成的影响,也需要对岩土工程测试。由此爆发的数据可以添加到大坝的稳固性、水文和水力特征的评估中。


大坝故障种类
大坝溃坝可以界说为大坝或其地基的部分坍塌或移动,从而使大坝不可存水,阻止大坝溃坝是任何大坝清静性的主要目的。通过相识和剖析大坝的潜在危害,可以接纳响应的步伐来改善。潜在故障种类剖析(PFMA)是一个常用的要领。PFMA的优势包括对监测妄想的刷新,确定以前未思量的故障种类,确定由于误操作某人为因素造成的潜在故障种类,以及确定剖析潜在故障种类所需的特殊参数。
最常见的故障种类是垮坝,当水位凌驾大坝顶部时就会爆发,这可能是大坝完全溃坝的先兆。由于太过的降雨、洪水以及风波造成的影响,水位会凌驾设计极限。溢洪道设计缺乏或维护问题,如梗塞,也可能导致垮坝。
关于堤坝来说,一个常见的故障种类是由于渗漏。这可能爆发在大坝结构的下面,由于侵蚀(漏孔)或由于水压抬升而造成的。漏孔也可能由修建质料的反向侵蚀透过堤坝的主体形成。若是由于水压的作用,在本应不透水的质料中爆发渗流,也会引发水力断裂情形。
关于所有的大坝来说,由于设计不周、使用缺乏格的质料、工艺不良或缺乏监视和维护而造成结构性破损都是灾难性的。结构性破损也可能爆发在正常的操作历程中,但更有可能是由特定的情形造成的,如洪水、风暴或地动。随着大坝的老化,沉降和质料的逐渐老化都会增添结构性破损的危害。

美国大坝刷新和修复妄想
在美国,为大坝清静刷新和修复追求资金的大坝所有者首先联系州政府的大坝清静办公室追求建议。州大坝清静官员协会(ASDSO)也提供关于资金的信息和指导。
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美国有90,000座大坝,平均年岁为60年,联邦援助修复的建议已被接纳,并通过两党基础设施法提供资金。该计划在5年内预计拨款1.2万亿美元,但用于大坝的金额仍不清晰,而拨款可能是以项目为基础的。ASDSO预计,国家非联邦大坝的修复用度为760亿美元。在未来的50年里,联邦应急治理署(FEMA)将通过两党基础设施法向各州和地区提供7.33亿美元的大坝清静津贴金,以增强盛坝清静,修复或拆除老化的大坝。
通过联邦紧迫事务治理局治理的高危险性大坝修复妄想(HHPDR),向各州一连分派拨款。"高危险性"是对任何大坝的分类标准,其故障或误操作将导致性命和重大的工业损失。该妄想以拨款的形式提供手艺、妄想、设计和施人为助,用于修复切合条件的高危大坝,2022年妄想发放2200万美元。
大坝清静集团(DSG)搜集了一批成员公司,包括原始装备制造商和效劳承包商,很是适合使用成熟的地球物理手艺、效劳和产品举行大坝现场视察和监测,以及通过地动预警和评估系统举行地动监测。Robertson Geo作为DSG成员,为大坝清静评估提供全套的井下测试效劳。

大坝现场检测和监测
大坝现园地球物理和岩土工程条件的评估对新的或现有的大坝的清静要求至关主要。
美领土木匠程师协会(ASCE)已经确定了凌驾2000个高危害的美国大坝,并以为需要投资450亿美元用于维修、替换、拆除和检查。尚有许多其他需要调解的事情,但不被以为是高危的。
Robertson Geo的手艺可提供准确地层数据,这对大坝项目的妄想、建设、监测和修复至关主要。地面和井内装备可以提供从最初地层条件到大坝运行历程中一直转变的数据。
从小型堤坝到大型对接式拱坝,RG提供完整的测井效劳、系统销售和租赁。乐发welcome登录入口可为海内用户提供RG从深层系统到专业水上系统和小型便携式系统。
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电缆测井对大坝清静监测的主要性
在全球规模内,大大都的大坝都是在普遍地使用电缆测井举行岩土工程视察之后制作的。任何主要的新建大坝都应该包括园地钻探和电缆测井,以举行岩土和水文地质前期视察。关于任何土木匠程项目来说,地层条件是最大的未知因素,这关于大坝来说尤其主要,由于大坝的制作将爆发人为附加水压和工程破损。电缆测井可以为大坝设计提供名贵的地层特征参数,并永世对大坝制作前的地层参数举行纪录。
一旦大坝最先运行,为确保大坝的清静运行,对大坝及其相关结构的一样平常检查和维护将十分须要。这适用于所有的大坝,只管检查的水平和频率可能是由大坝的规模和主要性决议的。无论是从通例检查中发明的照旧对转变的统计,都有须要举行详细的地层视察,包括钻探和网络电缆测井数据,以确定危害或为某些问题的修复提供资助。大坝的工程评估都应该包括岩土剖析,据统计70%的混凝土大坝的溃坝是地质缘故原由,而40%的堤坝溃坝是地基缘故原由。
电缆测井可以在大坝地层特征涉及结构、强度和水文地质的三个要害领域提供无可替换的原始数据。
在结构方面,成像探头可以获得定向的井壁图像,其中的地层特征,特殊是平层和裂痕,可以用倾角和偏向来划分。
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GeoCAD®软件显示来自HI-OPTV®和HRAT®成像探头的定向井壁特征
潜在的危险可以被识别出来,好比薄剪切层、薄弱或一连的毗连区域、风化的基岩、溶蚀、断层、基岩剖面和火山岩。下图显示了一个使用光学成像探头获得的高区分率图像的例子,展现了软弱地层的铺层、裂痕和冲洗区。
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如上图所示,Hi-OPTV®的清晰度可以清晰地识别裂痕、逍遥、垫层、 以及地面以下特定深度的地质转变
若是缺乏关于制作大坝的历史信息,或者嫌疑地基有问题?梢栽诨炷梁妥┦峁沟拇蟀幽承┎糠肿瓿霾馐钥子霉庋С上裉酵饭赜诖蟀泳傩惺悠导觳,发明裂痕或其他潜在的隐患。
地层强度可以通过使用声学探头丈量P波和S波速率来确定,与密度丈量相团结,可以盘算出地层和地基的细小应变模量。带有X-Y卡尺的钻孔几何探头也可用于应力剖析,这对形貌如剪切带或缩短/膨胀等危险的特征很有用。
相识大坝下面和周围的水文地质对确保大坝的稳固性也是至关主要的,由于人为水压会引起有害的效果,如隆起或不须要的渗漏和侵蚀。水文地质学家有一系列的探头可以用来检测地下情形,包括丈量电阻率的电测井探头,丈量孔隙度的中子探头,丈量孔隙度、渗透率和透射率的核磁共振探头,温度/电导率探头和识别水流巨细的流量计探头,以及视察管道和朴陋的摄像探头。这些探头的组合可以用来检测潜在的隐患,包括流体特征、缩短/膨胀趋势、沉降和滑动趋势。
由于有时会泛起重大的水压剖面,任何在大坝周围举行的钻探妄想都需要由一个有资质的机构举行周全的危害评估,以思量钻探可能引发的问题,如井内流体喷出、水力压裂、侵蚀、污染和流体翻腾。这也应该包括在钻孔检测竣事后对钻孔完井和灌浆的建议。

项目和用户
Robertson Geo的主要项目包括田纳西州的Boone大坝,加州Oroville大坝的重修。Robertson Geo的装备也被用于内华达州和亚利桑那州之间的科罗拉多河上的胡佛大坝的园地检测。
Robertson Geo的大坝用户包括:
Nicholson Construction
AECOM
Bauer Pileco
Gannett Fleming
CH2M Hill
Hayward Baker
Bencor
US Army Corp of Engineers
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大坝园地检测装备

在大坝运行的任何阶段,都可以使用Robertson Geo的装备在钻孔中举行电缆地球物理测井获取园地参数:

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Robertson Geo地球物理测井为大坝项目提供有价值的参数:

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用于大坝园地检测的Robertson Geo探头推荐设置:

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