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高危害大坝的地球物理(测井要领)勘察与监测
宣布时间:2023-04-26 浏览次数:44558 来源:欧洲杯竞猜软件
几个世纪以来 ,大坝一直是人类文明生长的一个重要组成部分 ,并且大多具有平静且高效的特点 ,因而被广泛使用 。

大坝通常是复合体结构 ,具有庞大的所属权 ,因此要在差别的监管部分监督下运行 。大坝宁静的目标是制止大坝溃坝 ,与灾难性溃坝的潜在成内幕比 ,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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大坝宁静和维护
大坝的预期寿命通常是以几十年或几百年来盘算的 ,在这期间会爆发许多影响其宁静事情的事件 。渐进和突然的变革可能会使大坝凌驾其设计极限 ,在最坏的情况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 ,是进行更深入的检测的前提 ,包括岩土工程要领 。岩土工程师、土木工程师、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 ,其中许多设备在大坝建成时是没有的 。

除了从日常监测和检查中发明的潜在危险而进行的进一步检测外 ,另有许多其他原因需要进行岩土工程评估 。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前提条件 。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加 ,以及气候变革或地动造成的影响 ,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定性、水文和水力特性的评估中 。


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 ,制止大坝溃坝是任何大坝宁静性的首要目的 。通过了解和剖析大坝的潜在危害 ,可以接纳相应的步伐来改善 。潜在故障种类剖析(PFMA)是一个常用的要领 。PFMA的优势包括对监测计划的革新 ,确定以前未考虑的故障种类 ,确定由于误操作或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别参数 。
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前兆 。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 。漏孔也可能由建筑质料的反向侵蚀透过堤坝的主体形成 。如果由于水压的作用 ,在本应不透水的质料中爆发渗流 ,也会引发水力断裂情况 。
关于所有的大坝来说 ,由于设计不周、使用缺乏格的质料、工艺不良或缺乏监督和维护而造成结构性破坏都是灾难性的 。结构性破坏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况造成的 ,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加结构性破坏的危害 。

美国大坝革新和修复计划
在美国 ,为大坝宁静革新和修复寻求资金的大坝所有者首先联系州政府的大坝宁静办公室寻求建议 。州大坝宁静官员协会(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 ,平均年龄为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楚 ,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7.33亿美元的大坝宁静补贴金 ,以增强大坝宁静 ,修复或拆除老化的大坝 。
通过联邦紧急事务治理局治理的高危险性大坝修复计划(HHPDR) ,向各州连续分派拨款 。"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人命和重大的工业损失 。该计划以拨款的形式提供技术、计划、设计和施人为助 ,用于修复切合条件的高危大坝 ,2022年计划发放2200万美元 。
大坝宁静集团(DSG)搜集了一批成员公司 ,包括原始设备制造商和效劳承包商 ,很是适合使用成熟的地球物理技术、效劳和产品进行大坝现场视察和监测 ,以及通过地动预警和评估系统进行地动监测 。Robertson Geo作为DSG成员 ,为大坝宁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宁静要求至关重要 。
美领土木工程师协会(ASCE)已经确定了凌驾2000个高危害的美国大坝 ,并认为需要投资450亿美元用于维修、更换、拆除和检查  A碛行矶嗥渌枰鹘獾氖虑 ,但不被认为是高危的 。
Robertson Geo的技术可提供准确地层数据 ,这对大坝项目的计划、建设、监测和修复至关重要 。地面和井内设备可以提供从最初地层条件到大坝运行历程中不绝变革的数据 。
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 。欧洲杯竞猜软件可为海内用户提供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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电缆测井对大坝宁静监测的重要性
在全球规模内 ,大大都的大坝都是在广泛地使用电缆测井进行岩土工程视察之后建造的 。任何重要的新建大坝都应该包括园地钻探和电缆测井 ,以进行岩土和水文地质前期视察 。关于任何土木工程项目来说 ,地层条件是最大的未知因素 ,这关于大坝来说尤其重要 ,因为大坝的建造将爆发人为附加水压和工程破坏 。电缆测井可以为大坝设计提供名贵的地层特征参数 ,并永久对大坝建造前的地层参数进行纪录 。
一旦大坝开始运行 ,为确保大坝的宁静运行 ,对大坝及其相关结构的日常检查和维护将十分须要 。这适用于所有的大坝 ,尽管检查的水平和频率可能是由大坝的规模和重要性决定的 。无论是从通例检查中发明的照旧对变革的统计 ,都有须要进行详细的地层视察 ,包括钻探和收集电缆测井数据 ,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原因 ,而40%的堤坝溃坝是地基原因 。
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代的原始数据 。
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 ,特别是平层和裂缝 ,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、薄弱或连续的连接区域、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 ,揭示了软弱地层的铺层、裂缝和冲洗区 。
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如上图所示 ,Hi-OPTV®的清晰度可以清楚地识别裂缝、空隙、垫层、 以及地面以下特定深度的地质变革
如果缺乏关于建造大坝的历史信息 ,或者怀疑地基有问题 ?梢栽诨炷梁妥┦峁沟拇蟀幽承┎糠肿瓿霾馐钥子霉庋С上裉酵饭赜诖蟀咏惺悠导觳 ,发明裂缝或其他潜在的隐患 。
地层强度可以通过使用声学探头丈量P波和S波速度来确定 ,与密度丈量相结合 ,可以盘算出地层和地基的微小应变模量 。带有X-Y卡尺的钻孔几何探头也可用于应力剖析 ,这对描述如剪切带或收缩/膨胀等危险的特征很有用 。
了解大坝下面和四周的水文地质对确保大坝的稳定性也是至关重要的 ,因为人为水压会引起有害的结果 ,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况 ,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 ,以及视察管道和空洞的摄像探头 。这些探头的组合可以用来检测潜在的隐患 ,包括流体特征、收缩/膨胀趋势、沉降和滑动趋势 。
由于有时会泛起庞大的水压剖面 ,任何在大坝四周进行的钻探计划都需要由一个有资质的机构进行全面的危害评估 ,以考虑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结束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大坝的重建 。Robertson Geo的设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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大坝园地检测设备

在大坝运行的任何阶段 ,都可以使用Robertson Geo的设备在钻孔中进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探头推荐配置:

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