物探法在防渗墙完整性和入岩深度探测中的应用_钱同对.pdf

智城实践NO.02 202316智能城市 INTELLIGENT CITY物探法在防渗墙完整性和入岩深度探测中的应用钱同对（安徽惠州地质安全研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000）摘要：主要介绍了电阻率对比法和电阻率CT法在江西井冈山航电枢纽防渗墙完整性及入岩深度检测中的应用及成果，通过电阻率对比法推测墙体可能存在缺陷的位置，判断墙体的完整性，利用电阻率CT法探测入岩深度。探测结果经蓄水验证，物探成果与实际情况基本一致。关键词：防渗墙；完整性；入岩深度；电阻率对比法；电阻率CT法中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：2096-1936（2023）02-0016-04DOI：10.19301/ki.zncs.2023.02.005Application of geophysical prospecting method in detection ofleakage integrity and rock penetration depth of cutoff wallQIAN Tong-duiAbstract：The paper mainly introduces the application and achievements of resistivity contrast method and resistivity CT method in detecting the integrity and rock penetration depth of cutoff wall of Jinggangshan Navigation and Hydropower Junction in Jiangxi Province,the resistivity comparison method is used to infer the possible defects of the wall,judge the integrity of the wall,and the rock penetration depth is detected by resistivity CT method.The geophysical exploration results are basically consistent with the actual situation after water storage verification.Key words：impervious wall;integrity;depth into rock;resistivity comparison method;resistivity CT method为充分发挥我国水资源空间优势，优化电力供给方案，调节自然生态，在全国范围内大力开发各类型水利枢纽。建设项目渗漏、塌方等病害问题，对实际工程效果产生了一定负面影响，为此如何查明及治理水库坝体安全隐患尤为重要1-2。据江西省水利厅统计，已建成水库1.08万座，现存水库大多始建于20世纪7080年代，受财力、物力以及技术限制，主体工程使用年限或低于设计年限，设备老化严重，存在一定安全隐患，严重影响水库水利效益。防渗墙广泛应用于各大坝水库，对于坝体的渗漏问题具有重要作用3。查明水库防渗墙完整性，对于防洪减灾工程具有巨大贡献。近年来物探法逐渐得到推广。雷卫佳等4利用高密度电法测定防渗墙，判定防渗墙埋深。郭成超等5利用高密度电法较为准确地检测出高聚物防渗墙的具体缺陷位置。邹丹等6利用探地雷达法对塑性混凝土防渗墙质量进行精准无损检测。杜林等7通过探地雷达法检测高喷防渗墙质量，都证实探地雷达法具有检测精度较高、无损且有效可行等优点。马若龙等8、董亚等9、赵培龙等10分别利用自然电位法、地震映像法、电阻率CT法等物探方法对防渗墙进行质量检测，都取得了一定效果。文章通过高密度电阻率对比法对防渗墙完整性进行探测，利用电阻率CT法检测防渗墙的入岩深度，经蓄水验证，物探成果与实际情况反馈基本一致。1物探技术方法1.1高密度电阻率对比法通过无墙实验确定注水后的检测间隔时间，在检测工区内无墙位置处施工一个钻孔，钻孔各项参数与电阻率CT钻孔参数一致，在距钻孔2 m位置布收稿日期：2022-11-07作者简介：钱同对，本科，工程师，研究方向为地球物理勘查。引用本文：钱同对.物探法在防渗墙完整性和入岩深度探测中的应用J.智能城市,2023,9(2):16-19.智城实践NO.02 202317智能城市 INTELLIGENT CITY置一条高密度电法测线，测试一组电阻率背景值。测试完成后向孔内注入饱和盐水，并保持水头高度与地面一致。每隔半小时测试一组电阻率值，进行成图，确定盐水的渗透导致电阻率值的变化情况。经测试，3 h后剖面中电阻率值达到最低且保持稳定，为保证盐水在地层中的充分渗透，现场注水时间可延长至5 h。操作流程：在防渗墙的一侧布置一条测线，测量测线下方初始电阻率背景值，实际工程中，测线总长不小于墙体埋深的三倍；初始电阻率背景值采集完成后在防渗墙另一侧施工钻孔，钻孔最大深度大于墙体埋深约1 m；成孔后经PVC花管护孔和洗孔等操作后，向钻孔中注入饱和盐水，使盐水液面与地面保持高度一致，钻孔内注入盐水35 h（或可延长时间），保证盐水充分下渗和扩散；在测量初始电阻率背景值的同一位置，进行一次电阻率剖面的测量，电阻率对比法测试布置如图1所示；利用注水前后电阻率差值与初始电阻率背景值比值，确定电阻率变化率，当防渗墙完整性正常情况下，基本不变，过大说明测试区域存在渗漏。电阻率变化率计算：=s(注水前)-s(注水后)s(注水前)100%（1）1.2电阻率CT法电阻率CT法11（如图2所示）利用地质异常体与围岩之间的电阻率差异对异常体进行定位，文章主要利用电阻率CT法探测防渗墙埋深，通过放入钻孔的电极，测量地下电阻率，电极在钻孔中更接近探测目标，可以减少地面干扰因素对数据的影响，有效提高探测精度。电阻率CT法主要应用于探测城市交通轨道工程12-14、孤石15-16、桥梁工程17、岩溶18-19等。防渗墙材质通常为混凝土，相比于一般土层，电阻率更高，当防渗墙墙体中存在裂隙或破损时，裂隙或破损位置充入水和泥沙，在电阻率剖面中呈现低阻，当防渗墙未入岩时，未入岩部分由原状土充填，与墙体之间存在电阻率差异，通过观察防渗墙底部电阻率，可判断墙体是否入岩。2工程样例2.1工程背景井冈山航电枢纽工程，地处赣江中游，位于万安县与泰和县之间，坝址右岸地处万安县窑头镇，左岸在万安县韶口镇与泰和县马市镇的交界点处，是一座集航运与发电等功能为一体的航电枢纽工程20。为检测防渗墙施工质量，保证工程安全，利用高密度电阻率对比法和电阻率CT法检测防渗墙完整性以及入岩深度。2.2检测范围及现场布置为保证检测能够覆盖到防渗墙埋深，检测分为两段，每段检测20 m，施工工艺及对应桩号如表1所示。为检测防渗墙深度和完整性，现场检测流程：在防渗墙一侧施工钻孔K1，K1钻孔深度比防渗墙最大深度多1 m；在墙体另一侧的地面布置电法测线CX1，测试测线下方的电阻率背景值；电阻率背景值测试完成后，在K1孔内注入饱和盐水，并维持水头高度与地面齐平5 h，再次测试CX1的电阻率剖面；在防渗墙另一侧距墙体1 m处施工钻孔K2，K2与K1深度一致；利用K1孔和K2孔，进行电阻率CT测试。施工（a）探测系统俯视（b）检测区域图1电阻率对比法测试布置图2电阻率CT法表1施工工艺及对应桩号试验段桩号K2+750K2+770K2+800K2+820成墙日期2021-03-152021-03-10检测时间2021-10-142021-10-14智城实践NO.02 202318智能城市 INTELLIGENT CITY钻孔成孔后要经过洗孔和PVC花管护壁处理，防止钻孔坍塌和盐水无法下渗。电阻率对比法测线参数：电极间距1.6 m，电极数48个，测线总长75.2 m，供电电压96 V。电阻率CT测试参数：电极间距0.5 m，供电电压24 V。2.3检测结果及分析（1）K2+750K2+770段防渗墙检测。K2+750K2+770段防渗墙检测结果如图3所示，防渗墙注水前电阻率剖面（图3a）、注水后电阻率剖面（图3b）及电阻率比值剖面（图3c），根据钻孔注水前后电阻率变化结果剖面图，检测桩号范围内前后电阻率变化率小于5%，推测墙体完整性好。（2）K2+800K2+820防渗墙检测。K2+800K2+820段防渗墙检测结果如图4所示，防渗墙注水前电阻率剖面（图4a）、注水后电阻率剖面（图4b）及电阻率比值剖面（图4c），根据钻孔注水前后电阻率变化结果剖面图，检测桩号范围内前后电阻率变化率小于10%，推测墙体完整性较好。（3）K2+750K2+770处墙体深度探测。K2+750K2+770段电阻率CT成果如图5所示，K2+750K2+770段电阻率CT成果两钻孔间距2.5 m，孔深18 m，图中深度018 m段出现高阻封闭区域，电阻率值大于200 m，为防渗墙高阻特征，下部1018 m高阻区偏向ZK1，推测为墙底浆液扩散形态，此处基岩深度18 m，根据物探结果，防渗墙高阻特征明显，形态均匀，高阻形态触底较好，与下部基岩一体性好，深度与基岩面深度基本一致。（4）K2+800K2+820处墙体深度探测。K2+800K2+820段电阻率CT成果如图6所示。图中两钻孔间距2 m，孔深17.5 m，深度为117.5 m段出现高阻封闭区域，电阻率值大于200 m，为防渗墙高阻特征，此处基岩深度为17.5 m，根据电阻率CT成果剖面，防渗墙高阻特征明显，形态均匀，高阻形态触底较好，与下部基岩一体性好，深图5K2+750K2+770段电阻率CT成果（a）注水前电阻率剖面（b）注水后电阻率剖面（c）电阻率比值剖面图3K2+750K2+770段防渗墙检测结果（a）注水前电阻率剖面（b）注水后电阻率剖面（c）电阻率比值剖面图4K2+800K2+820防渗墙检测结果智城实践NO.02 202319智能城市 INTELLIGENT CITY度与基岩面深度基本一致。所检测段防渗墙在后期的蓄水过程中，未出现质量问题，检测方法可靠性较好。3结语传统的取芯法检测防渗墙质量时，将对墙体产生破坏，在钻芯过程中易偏出墙体，导致结果不准确。物探法具有快速和无损的特征，不会对墙体产生破坏，优势明显，更适合于工程检测。高密度电阻率对比法通过在墙体一侧注入饱和盐水，在另一侧同一位置进行两次探测，并对比两次探测结果，可以准确描绘墙体周边电阻率前后变化情况，能够对防渗墙完整性进行有效判断。电阻率CT法的传感器布置在钻孔中，能够更接近于地下目标体，灵敏度高，能够准确高效探测防渗墙入岩深度。参考文献1 谭界雄,任翔,李麒,等.论新时代水库大坝安全J.人民长江,2021,52(5):149-153.2 钮新强.大坝安全与安全管理若干重大问题及其对策J.人民长江,2011,40(12):1-5.3 宗敦峰,刘建发,肖恩尚,等.水工建筑物防渗墙技术60年:成墙技术和工艺J.水利学报,2016,47(3):455-462.4 雷卫佳,涂序龙,胡雄武,等.基于动态高密度视电阻率法的防渗墙底界判定J.人民长江,2020,51(8):209-213.5 郭成超,杨建超,石明生,等.高密度电法在高聚物防渗墙检测中的应用研究J.地球物理学进展,2019,34(2):709-716.6 邹丹,储冬冬,李琳.探地雷达在塑性混凝土防渗墙质量探测中的应用J.中国水运(上半月),2018(9):25-26.7 杜林.高喷防渗墙的质量检测方法比较分析J.江淮水利科技,2018(6):21-22,28.8 马若龙,毋光荣,周锡芳.高密度电法和自然电位法在某水库大坝渗漏探测中的应用J.大坝与安全,2015(6):55-58.9 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