一种坝基岩体施工过程监测方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的坝基岩体施工技术领域，具体涉及一种坝基岩体施工过程监测方法。

背景技术

坝基岩体缺陷严重影响坝基的安全性，尤其是岩体中溶洞、溶槽发育地带，当汛期洪水到来，随着导流水位上升，水流可能会沿着溶洞、溶槽从已浇筑坝体与基岩接合面或坝基深层渗漏。不仅给坝段带来极大的安全隐患，还会给相邻坝段的开挖和混凝土浇筑带来很大困难。由于坝基岩体存在着复杂、不易准确掌握的特点，前期工程中勘察难以充分、准确地认识坝基岩体的状态，坝基岩体开挖揭露情况通常与前期勘察结果存在差异，常导致工程质量、施工进度等受到影响。

坝基岩体的不良地质情况及灌浆效果的常用检测方法是钻孔取芯结合声波测试、电磁波CT等物探技术。对于岩体存在溶洞、断层发育的情况，需采取堵漏、灌浆工程措施后再采用以上物探手段检测封堵和灌浆的效果。此方法在工程中取得了较好成效，但缺乏三维直观性，且难以实现封堵、灌浆效果的实时动态检测。不利于动态调控工程处治措施和施工方案。

BIM通过三维数字技术对工程项目的各项信息数据进行高度集成，从而建立工程的三维数字模型，使得项目施工更加高效、准确、精细化。目前，BIM在实际工程中得到了非常广泛的应用，如在施工过程中，技术人员可以通过对BIM的可视化操作及时把握建筑物的各项参数，实现实时指导、调整施工方案，能很好地解决反复作业和生产效率低的问题。但BIM无法获取地下地质信息，且对几何形状复杂(如溶槽、溶洞等地质构造等)的体建模困难。

由于坝基岩体的地质情况复杂，在施工过程中必须对地质情况做出准确判断，来指导下一步施工措施。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种坝基岩体施工过程动态监测方法，基于BIM和电磁波CT技术的融合，对BIM的可视化操作及时把握工程的各项参数，实现实时指导、调整施工方案，能够针对坝基岩体复杂的地质情况，提高坝基岩体施工过程的准确性和时效性。

为达到以上目的，本发明提供以下技术方案。

一种坝基岩体施工过程动态监测方法，具体步骤如下：

步骤一、探测坝基岩体内部地质情况，掌握溶孔、溶洞的发育状态及分布规律；根据以上地质参数进行三维成图；

步骤二、将步骤一中三维图像导入到BIM平台中生成三维数字模型；

步骤三、根据步骤二中含有地质信息的三维数字模型，在BIM中进行施工方案制定；

步骤四、根据步骤三制定的施工方案，对坝基岩体内的溶孔、溶洞进行混凝土充填及灌浆处理；

步骤五、采集步骤四混凝土充填及灌浆处理后的坝基岩体内部地质参数，生成三维图像导入BIM中，检测混凝土充填及灌浆效果；

步骤六、若检测不合格，则进一步在BIM中调整施工方案，增加加密孔，实施堵漏灌浆，直到检测合格为止。

所述步骤一的具体操作为：根据前期勘察地形图和开挖出露的岩石分布情况，在开挖出露的岩石表面均匀设置CT钻孔位置，在地形图上记录钻孔位置及深度信息，将电磁波CT的发射和接收装置放入钻孔内，通过电磁波的发射和接收探测坝基岩体内部地质状况；电磁波CT采集的地质信息只是两钻孔间的二维信息，并不能充分的体现溶洞在三维空间中的分布情况，针对这一问题，在不同的孔位分别放置电磁波CT发射和接收装置，得到多个地质断面图，然后应用三维数据可视化软件Voxler进行三维成图，再以DEM数据保存。

所述步骤二的具体操作为：将步骤一得到的DEM数据导入BIM设计软件Revit中，生成包含坝基岩体地质构造三维数字模型，直观的反映坝基岩体内部溶洞、溶孔的分布情况。

所述步骤三的具体操作为：根据步骤二中含有地质信息的三维数字模型，在Revit中进行施工方案制定：在三维模型中确定的溶洞、溶孔的大小及其位置，根据溶洞、溶孔的大小计算混凝土的充填量及灌浆量。

所述步骤五的具体操作为：混凝土充填及灌浆施工结束后，通过压水试验检查施工区内岩层透水率是否达到设计防渗标准，达到防渗标准为合格。

所述步骤六的具体操作为：对混凝土充填、灌浆后不合格的坝基岩体再次用电磁波CT技术(同步骤一中操作)采集坝基岩体内部地质信息，确定渗漏区，应用三维数据可视化软件Voxler进行三维成图，再以DEM数据保存并导入Revit中生成三维模型，针对渗漏区设计加密孔，实施堵漏灌浆，直至达到合格防渗标准。

本发明的有益效果在于：

将BIM(建筑信息模型)和电磁波CT技术进行融合，建立坝基施工过程的数字化模型：BIM通过三维数字技术对工程项目的各项信息数据进行高度集成，从而建立工程的三维数字模型，在施工过程中，技术人员可以通过对BIM的可视化操作及时把握工程的各项参数，实现实时指导、调整施工方案。

电磁波CT在钻孔中不同深度连续发射高频电磁波信号，在另一钻孔中沿不同深度接收，完整岩石的电阻率很高，电磁波易于穿透，而风化溶蚀层、充填溶洞、裂隙破碎岩石等地质异常体的电阻率相对较低，对电磁波有吸收作用，使电磁场强度值减小，形成明显差异，由此差异即可判断地下岩溶发育位置、规模及其分布规律。电磁波CT技术获取地下地质信息后，可导入Voxler软件构建相应的三维数字模型。

BIM(建筑信息模型)和电磁波CT技术进行融合使得项目施工更加高效、准确、精细化，解决反复作业和生产效率低的问题，对动态调控工程处治措施和施工方案等具有现实意义。

具体实施方式

一种坝基岩体施工过程动态监测方法，具体步骤如下：

步骤一、探测坝基岩体内部地质情况，掌握溶孔、溶洞的发育状态及分布规律；根据以上地质参数进行三维成图；

步骤二、将步骤一中三维图像导入到BIM平台中生成三维数字模型；

步骤三、根据步骤二中含有地质信息的三维数字模型，在BIM中进行施工方案制定；

步骤四、根据步骤三制定的施工方案，对坝基岩体内的溶孔、溶洞进行混凝土充填及灌浆处理；

步骤五、采集步骤四混凝土充填及灌浆处理后的坝基岩体内部地质参数，生成三维图像导入BIM中，检测混凝土充填及灌浆效果；

步骤六、若检测不合格，则进一步在BIM中调整施工方案，增加加密孔，实施堵漏灌浆，直到检测合格为止。

所述步骤一的具体操作为：根据前期勘察地形图和开挖出露的岩石分布情况，均匀设置CT钻孔位置，在地形图上记录钻孔位置及深度信息，将电磁波CT的发射和接收装置放入钻孔内，通过电磁波的发射和接收探测坝基岩体内部地质状况；电磁波CT采集的地质信息只是两钻孔间的二维信息，并不能充分的体现溶洞在三维空间中的分布情况，针对这一问题，在不同的孔位分别放置电磁波CT发射和接收装置，得到多个地质断面图，然后应用三维数据可视化软件Voxler进行三维成图，再以DEM数据保存。

所述步骤二的具体操作为：将步骤一得到的DEM数据导入BIM设计软件Revit中生成包含坝基岩体地质构造三维数字模型，直观的反映坝基岩体内部溶洞、溶孔的分布情况。

所述步骤三的具体操作为：根据步骤二中含有地质信息的三维数字模型，在Revit中进行施工方案制定：在三维模型中确定的溶洞、溶孔的大小及其位置，根据溶洞、溶孔的大小计算混凝土的充填量及灌浆量，所述根据溶洞、溶孔的大小计算混凝土的充填量及灌浆量为常识，无需赘述。

所述步骤五的具体操作为：混凝土充填及灌浆施工结束后，通过压水试验检查施工区内岩层透水率是否达到设计防渗标准，达到防渗标准为合格，所述压水试验为现有技术，无需赘述。

所述步骤六的具体操作为：对混凝土充填、灌浆后不合格的坝基岩体再次用电磁波CT技术(同步骤一中操作)采集坝基岩体内部信息，应用三维数据可视化软件Voxler进行三维成图，再以DEM数据保存并导入Revit中生成三维模型，确定渗漏区，针对渗漏区设计加密孔，实施堵漏灌浆，直至达到合格防渗标准，保证施工效果。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。