一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法及系统与流程

本发明涉及工程建设领域，尤其涉及一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法。

背景技术：

随着水利水电建设的迅猛发展，推动了坝基工程处理技术水平的提高，但是，据国外已建工程资料统计，大坝基础失事的工程约占失事总数的40％以上，说明基础工程处理仍存在问题。众所周知，通过灌浆处理将改良坝基岩体的品质，形成一个结构新、强度大、防渗性能高和化学稳定性好的结石体，从而达到充填裂隙，堵住涌水和固结砂土的目的，对改善施工条件、加快工程进度和确保工程安全具有重要意义。

灌浆处理具有很强的隐蔽性，往往限制了对灌浆效果评价工作的开展，而灌浆效果的好坏则又直接影响到工程的安全性，因此，一种有效的灌浆效果评价方法就显得十分重要，具有现实意义和工程实用价值。长期以来，灌浆效果评价通常采用针对力学性能改善程度的力学试验和针对防渗效果的压水试验，为此，国内外学者做了大量的研究工作。一方面，开展了针对静/动弹性模量的测试技术研究，研发了钻孔弹模仪、声波测试仪等相关设备，通过灌浆前后静/动弹性模量的变化，评价灌浆的固结效果；另一方面，也开展了压水试验研究，提出了透水率的概念，根据防渗性要求建立允许的透水率值，通过现场试验得到的透水率，评价灌浆的防渗性效果。纵观当今广泛采用的灌浆效果评价方法，无一例外地都忽略了所处的复杂地质环境，特别是未能充分认识地质结构特征和由此构成的网络特征及连通性对灌浆效果评价的影响，在缺乏这些基础信息的前提下，开展灌浆效果的评价分析，其局限性是显而易见的。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法，解决现有技术中灌浆效果的评价分析缺少基础信息的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法，包括：

获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像；

识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据所述完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi；

根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，所述灌浆方案包括灌浆压力的设计。

一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化系统，包括：图像获取模块、孔壁质量指标计算模块和灌浆方案确定模块；

所述图像获取模块，用于获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像；

孔壁质量指标计算模块，用于识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据所述完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi；

灌浆方案确定模块，用于根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，所述灌浆方案包括灌浆压力、灌浆流量和/或灌浆材料的浆液配比设计。

本发明的有益效果是：在灌浆施工之前，采用钻孔摄像观测孔壁岩体质量情况，定量化描述孔壁岩体质量，开展对坝基岩体结构的详细调查，获取结构特征的基础信息，开展岩体完整性评价分析，建立岩体完整程度与灌浆处理的相关关系，基于岩体完整性评价有针对性地指导灌浆处理，优化灌浆处理方案，建立孔壁质量指标与灌浆优化方案的关系，做到了灌浆方案的动态调整，使得灌浆方案更具针对性，改善灌浆效果，必将推动灌浆处理朝着更加全面和更加先进的方向不断发展，这种基于岩体完整程度分析的灌浆效果评价方法是多学科交叉融合的产物，是现实理论、方法与技术深度发展的体现，并着眼于国家重大工程建设的需求，解决学科发展中遇到的疑难问题，其科学和实用价值不言而喻，具有前瞻性和广阔应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述完整区段的面积s1＝πd·h；其中，d表示钻孔直径，h表示所述孔壁岩体结构图像中裂隙上界面曲线波峰至下界面曲线波谷的垂直距离。

进一步，所述孔壁质量指标的计算公式为

进一步，所述孔壁质量指标wqi的值的范围在(0.8-1]时，所述灌浆方案包括：设计所述灌浆压力的值时乘的安全系数的范围是(1.5-2]。

进一步，所述孔壁质量指标wqi的值的范围在(0.5-0.8]时，所述灌浆方案包括：设计所述灌浆压力的值时乘的安全系数的范围是(1.2-1.5]，实时监测吸浆量，若灌浆流量持续小于1l/min，停止灌浆。

进一步，所述孔壁质量指标wqi的值的范围在小于等于0.5时，重点关注吸浆量的变化，所述灌浆方案包括：实时监测吸浆量，所述吸浆量超过设定阈值时则停止灌浆施工，调整浆液配比，按照(5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1)的水灰比逐级提高浆液浓度。吸浆量按照单位注灰量进行设定，阈值设定为200kg/m。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据完整区段和不完整区段的面积比例计算孔壁质量指标，根据该孔壁质量指标的值的所在范围确定具体的。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种孔壁岩体结构图像的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种孔壁岩体结构图像的实例图；

图4为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化系统的实施例的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101、图像获取模块，102、孔壁质量指标计算模块，103、灌浆方案确定模块，201、处理器，202、通信接口，203、存储器，204、通信总线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

岩体完整性是指岩体的开裂或破碎程度，反映了不同成因、不同规模、不同性质的裂隙在岩体中发育的特征，这些裂隙发育特征的差异，既是区别岩体不同结构的重要标志，又是岩体工程地质变化的根源。钻孔孔壁岩体破碎程度影响浆液对裂隙的充填，进而影响灌浆的效果，对钻孔孔壁岩体完整性的评价分析有助于了解裂隙在灌浆区域内的发育特征，根据裂隙的发育和分布做出相应的关注度评价，指导设计方案和施工方法的优化。

以往的灌浆方案设计过程中，未考虑孔壁质量对灌浆效果的影响，整孔段采用单一的灌浆方案，包括灌浆压力和吸浆量，未能做到一段一方案，经常出现质量指标较好区段的灌浆压力不够、质量指标较差区段的灌浆量不足等问题。本发明在灌浆施工之前，采用钻孔摄像观测孔壁岩体质量情况，定量化描述孔壁岩体质量，建立孔壁质量指标wqi与灌浆优化方案的关系，做到了灌浆方案的动态调整，使得灌浆方案更具针对性，改善灌浆效果。

如图1所示为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法的流程图，由图1可知，该方法包括：

获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像。

具体的，可以通过进行钻孔摄像测试的方式获取该孔壁岩体结构图像。

识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi；具体的，该不完整区段指存在裂隙、空洞、溶蚀等特征的区段。

根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，灌浆方案包括灌浆压力的设计。

在灌浆施工之前，采用钻孔摄像观测孔壁岩体质量情况，定量化描述孔壁岩体质量，开展对坝基岩体结构的详细调查，获取结构特征的基础信息，开展岩体完整性评价分析，建立岩体完整程度与灌浆处理的相关关系，基于岩体完整性评价有针对性地指导灌浆处理，优化灌浆处理方案，建立孔壁质量指标与灌浆优化方案的关系，做到了灌浆方案的动态调整，使得灌浆方案更具针对性，改善灌浆效果，必将推动灌浆处理朝着更加全面和更加先进的方向不断发展，这种基于岩体完整程度分析的灌浆效果评价方法是多学科交叉融合的产物，是现实理论、方法与技术深度发展的体现，并着眼于国家重大工程建设的需求，解决学科发展中遇到的疑难问题，其科学和实用价值不言而喻，具有前瞻性和广阔应用前景。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法的实施例，该实施例包括：

获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像。

识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi。

具体的，如图2和图3所示为分别本发明实施例提供的一种孔壁岩体结构图像的示意图和实例图，由图2可知，完整区段的面积s1＝πd·h；其中，d表示钻孔直径，h表示孔壁岩体结构图像中裂隙上界面曲线波峰至下界面曲线波谷的垂直距离。不完整区段的面积s2即为该孔壁岩体结构图像中除开完整区段的面积s1之外的面积。

孔壁质量指标的计算公式为

根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，灌浆方案包括灌浆压力、灌浆流量和/或灌浆材料的浆液配比设计。

孔壁质量指标是岩体破碎程度、裂隙密度、隙宽等特征的综合反映，在灌浆施工过程中，这些特征产生的影响主要表现在灌浆压力和吸浆量的变化。岩体越完整，可供浆液流动的张开型裂隙就越少，灌浆所需的压力越大，裂隙的吸浆量也越少；岩体越破碎，浆液在裂隙中越容易发生流动，灌浆所需的压力越小，相应的吸浆量也越大。因此，建立孔壁质量指标wqi与灌浆优化方案的关系如下：

孔壁质量指标wqi的值的范围在(0.8-1]时，灌浆方案包括：设计灌浆压力的值时乘的安全系数的范围是(1.5-2]。

孔壁质量指标wqi的值的范围在(0.5-0.8]时，灌浆方案包括：设计灌浆压力的值时乘的安全系数的范围是(1.2-1.5]，并在灌浆过程中，实时观察吸浆量的变化情况，若灌浆流量持续小于1l/min，停止灌浆。

孔壁质量指标wqi的值的范围在小于等于0.5时，灌浆方案包括：重点关注吸浆量的变化，实时监测吸浆量，吸浆量超过设定阈值，异常偏大，则停止灌浆施工，调整浆液配比，按照5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1和0.6:1的水灰比逐级提高浆液浓度。吸浆量按照单位注灰量进行设定，阈值设定为200kg/m。

实施例2

本发明提供的实施例2为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化系统的实施例，如图4所示为本发明提供的一种基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化系统的实施例的结构框图，由图4可知，该系统包括：图像获取模块101、孔壁质量指标计算模块102和灌浆方案确定模块103。

图像获取模块101，用于获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像。

孔壁质量指标计算模块102，用于识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi。

灌浆方案确定模块103，用于根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，灌浆方案包括灌浆压力的设计。

图5为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器201、通信接口202、存储器203和通信总线204，其中，处理器201，通信接口202，存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储在存储器203上并可在处理器201上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法，例如包括：获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像；识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi；根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，灌浆方案包括灌浆压力、灌浆流量和/或灌浆材料的浆液配比设计。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于钻孔壁质量指标的灌浆处理优化方法，例如包括：获取注浆孔钻设完成之后的孔壁岩体结构图像；识别并计算灌浆目标区段中不存在裂隙的完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2，根据完整区段的面积s1和不完整区段的面积s2计算孔壁质量指标wqi；根据孔壁质量指标wqi的值所在范围确定对应的灌浆方案，灌浆方案包括灌浆压力、灌浆流量和/或灌浆材料的浆液配比设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。